茶汤沉淀的控制技术研究

吴石娟，林宇泽，张妍，刘伟锜，黎峰玮，陶志华

广东工业大学食品科学与工程（广州 510006）

茶饮料自诞生以来就以极快的速度占领市场，成为广大消费者喜爱的饮料之一。但生产的茶饮料面临的一个重要问题，即冷藏期间在保质期内会产生沉淀[1-2]。茶饮料研究学者通过分析研究认为，茶浓缩液存放所形成的沉淀主要是由茶汤中的蛋白质、茶多酚、咖啡碱、果胶质等络合而成[3-5]。尹军峰等[2]开发的沉淀清除方法，此方法主要针对以茶叶为原料加工产品过程中直接去除沉淀的工艺模式。而且化学方法[6-7]和生物酶学技术[8-10]已经被开发，但是调味茶饮料在冷藏过程中的保质期内的沉淀问题尚未得到有效解决。所以此研究主要通过碱转溶法[6]、糖转溶法[7]和生物酶技术[8-10]等方法相结合，研究调味茶饮料在冷藏过程中沉淀物的有效去除和控制方法。

1 材料与方法

1.1 试验材料

浓缩绿茶茶汤（广东河源市吉龙翔生物科技有限公司）；氢氧化钠、碳酸钠、食品级蔗糖粉（河南华瑞生物科技）；单宁酶、果胶酶、木瓜蛋白酶[夏盛（北京）生物科技开发有限公司]。

1.2 试验仪器与设备

1 mg分析天平、转子磁力搅拌器、电热恒温水浴锅、VIS-7220N可见分光光度计、集热式恒温磁力搅拌器。

1.3 试验设计

1.3.1 单因素试验

1.3.1.1 碳酸钠最适添加量的确定

分别取10 mL浓缩绿茶茶汤，随后分别滴加6.0和7.6 mL 0.1 mol/L的Na2CO3溶液，于50 ℃的恒温水浴锅中保温45 min。茶汤保温完成后，取出冷却并将茶汤依次倒入50 mL烧杯中，将烧杯放在磁力搅拌器上并将校准好的pH计复合电极的电阻球泡浸没在液面以下，打开磁力搅拌器电源开关，边搅拌边滴加柠檬酸溶液至pH 5.3，随后将溶液倒回入比色管中静置，重复以上步骤，将含有不同碱液含量的比色管分别于80℃的恒温水浴锅中保温10 min和90 ℃的恒温水浴锅中保温10 min，冷却后滴加柠檬酸溶液至pH 5.3后同样倒回入比色管中静置，记录茶汤的透过率和吸光度。

1.3.1.2 蔗糖最适添加量的确定

取20 mL浓缩绿茶茶汤于6个50 mL小烧杯中。其中一个设置为空白组，其余5个分别加入1.0，1.5，2.0，2.5和3.0 g蔗糖。加热至90 ℃保温1 min，促进溶解。保温后冷却至室温，每隔15 min观察茶汤浑浊度变化，1 h后，搅拌均匀，用分光光度计测量茶汤的吸光度，以降解率筛选最佳蔗糖添加量。

1.3.1.3 单一酶最适反应时间和添加量的确定

1.3.1.3.1 酶不同反应时间

分别取50 mL浓缩绿茶茶汤，果胶酶添加量1 U/mL，水浴温度50 ℃，设置不同反应时间5，10，15，20，25，30，35，40和45 min；木瓜蛋白酶添加量0.1 U/mL，水浴温度50 ℃，分别反应5，10，15，20和25 min；单宁酶添加量0.05 U/mL，水浴温度40 ℃，分别反应30，60，90和120 min。以降解率分别筛选最佳酶反应时间。

1.3.1.3.2 酶不同添加量

分别取50 mL浓缩绿茶茶汤，果胶酶分别按0.8，1.0，1.2和1.4 U/mL的量添加，于50 ℃水浴35 min；木瓜蛋白酶则分别按0.08，0.1，0.12和0.14 U/mL的量添加，于50 ℃水浴20 min；单宁酶则分别按0.03，0.05，0.07和0.09 U/mL的量添加，于40 ℃水浴60 min，以降解率为指标分别筛选最佳酶添加量。

1.3.1.3.3 透光率测定

首先，将经处理的样品放置于室温下并进行搅拌，测量其吸光度，以此得到初始透光率T1。随后，将样品置于4 ℃下冷藏过夜12 h，取出后吸取上清液，再次测量其吸光度，以此得到经过冷藏后的透光率T2。使用蒸馏水作为参比，并在640 nm波长下测量其透光率。最终计算透光率时，应使用公式T=10-A（其中，T表示透光率，A表示吸光度）。

此试验的透光率测定方法可以准确地评估样品在不同温度下的光透过程。该方法使用蒸馏水作为参比，具有较高的精度和可靠性。在试验中，我们特别关注透光率的变化，因为这可以提供关于样品性质的重要信息。通过此试验，我们可以更深入地了解样品的物理和化学特性，为进一步研究提供支持。

1.3.1.4 酶最适添加顺序的确定

此试验旨在确定绿茶浓缩茶汤中果胶酶、单宁酶、木瓜蛋白酶的最适添加顺序。首先进行对比试验，即空白组试验，将绿茶浓缩茶汤置于50 ℃恒温水浴锅中，并使用磁力搅拌子搅拌55 min，随后置于40℃恒温水浴锅中，继续使用磁力搅拌子搅拌60 min，最后放进90 ℃水浴中并恒温处理5 min。

随后进行测试试验，即试验组试验，将绿茶浓缩茶汤置于50 ℃恒温水浴锅中，按照不同的顺序加入果胶酶、单宁酶、木瓜蛋白酶，并按照其最适条件处理，放进90 ℃水浴中并恒温处理5 min。然后将处理好的样品放在常温下进行搅拌，测定其吸光度，以得到透光率T1。随后将样品置于4 ℃的低温环境下冷藏12 h，取出其上清液进行吸取并测定吸光度，以得到透光率T2。在此过程中，使用蒸馏水作为参考物，以确保准确测定透光率T。酶最适添加顺序试验表见表1。

表1 酶最适添加顺序试验表

1.3.2 碳酸钠-蔗糖-酶最佳添加顺序的确定

在单因素试验的基础上，各取10 mL茶汤原液，按不同顺序加入碳酸钠、蔗糖、果胶酶、单宁酶、木瓜蛋白酶，其中各物质按其最适条件处理。按加料顺序依次加完充分混匀后，在80 ℃水浴锅中保温5 min，以蒸馏水作为参比，在640 nm波长下测其透光率，再计算降解率。

2 结果与讨论

2.1 单因素试验结果

2.1.1 碳酸钠最适添加量的确定试验结果

由表2可看出，添加碳酸钠能使浓缩绿茶茶汤澄清，在不同的温度下保温，不同的时间对浓缩汁沉淀量的清除效果也有所不同。如此试验选取的3个变量中添加Na2CO3茶汤沉淀量的最佳清除效果出现在80 ℃保温10 min。其中加入7.6 mL 0.1 mol/L的Na2CO3溶液在80 ℃保温10 min的茶汤沉淀降解率达到64.0%，沉淀清除效果最好。

表2 碳酸钠最适添加量确定的数据处理

2.1.2 蔗糖最适添加量的确定试验结果

根据表3和图1显示，在加入1.0 g蔗糖的茶汤中，浑浊度最高，且最接近于未处理的浓缩绿茶茶汤。通过添加蔗糖，茶汤的沉淀形成得到了一定的抑制作用。在所有添加蔗糖的处理组中，加入2.5 g蔗糖的茶汤显示出最佳的澄清效果，降解率为16.48%，并且随着蔗糖添加量的增加，茶汤沉淀降解率先增加后减少。这表明，蔗糖在适量添加下可以改善浓缩绿茶茶汤的澄清度。

图1 不同蔗糖添加量降解率变化

表3 蔗糖最适添加量确定的数据处理

2.1.3 单一酶最适反应时间和添加量确定的试验结果

2.1.3.1 各种酶不同反应时间的确定

由图2可知，果胶酶作用时间在5～35 min范围内，茶汤降解率随时间延长而增加，当反应时间增加到40 min时，茶汤降解率有所下降，再延长到45 min时又升高，在35 min降解率最高。

图2 不同时间果胶酶降解率变化

由图3可知，木瓜蛋白酶作用时间在5～25 min范围内，茶汤降解率随时间延长而增加，当反应时间增加到20 min时，茶汤降解率达到最大，再延长到25 min时就开始降低。

图3 不同时间木瓜蛋白酶降解率变化

由图4可知，单宁酶作用时间在30～60 min范围内，茶汤降解率随时间延长而增加，当反应时间60 min到90 min时，茶汤降解率达到最高并基本保持不变，再延长到90～120 min时降解率就逐渐降低，故选取60 min为其最适反应时间。

2.1.3.2 果胶酶不同添加量

观察图5～图7中不同添加量果胶酶、木瓜蛋白酶和单宁酶降解率变化，可得出结论：在一定浓度范围内，随着各种酶添加量的增加，浓缩绿茶的降解率升高，说明这三种酶都对浓缩绿茶具有澄清作用。但当酶的添加量进一步增加时，降解率的变化趋势变得平缓，甚至略微下降，这可能是因为酶固体制剂过多添加，导致酶在茶汤中残留过多所致。根据图5～图7数据，果胶酶最适添加量为1 U/mL，木瓜蛋白酶最适添加量为0.1 U/mL，单宁酶最适添加量为0.05 U/mL。这些结果有助于在生产过程中选择适当的酶添加量，以实现最佳的浓缩绿茶澄清效果。

图5 不同添加量果胶酶降解率变化

图6 不同添加量木瓜蛋白酶降解率变化

图7 不同添加量单宁酶降解率变化

2.1.4 酶最佳添加顺序的确定试验结果

根据表4的结果可知：按照果胶酶、单宁酶、木瓜蛋白酶的添加顺序，茶汤沉淀降解率为22.22%；按照果胶酶、木瓜蛋白酶、单宁酶的添加顺序，茶汤沉淀降解率为11.11%；按照单宁酶、果胶酶、木瓜蛋白酶的添加顺序，茶汤沉淀降解率为11.90%；按照单宁酶、木瓜蛋白酶、果胶酶的添加顺序，茶汤沉淀降解率为14.29%；按照木瓜蛋白酶、果胶酶、单宁酶的添加顺序，茶汤沉淀降解率为9.52%；按照木瓜蛋白酶、单宁酶、果胶酶的添加顺序，茶汤沉淀降解率为6.35%。因此，可以得出结论：按照果胶酶、单宁酶、木瓜蛋白酶的添加顺序，能够更加有效地降低茶汤的沉淀率。

表4 三种酶不同添加顺序降沉效果

2.2 碳酸钠-蔗糖-酶最佳添加顺序确定的试验结果

如表5所示，同时添加碳酸钠、蔗糖、果胶酶、单宁酶和木瓜蛋白酶相较于只添加单一物质，能够提高茶汤沉淀的降解率。在不同添加顺序的试验中，按照碳酸钠-蔗糖-果胶酶-单宁酶-木瓜蛋白酶的顺序添加时，茶汤沉淀降解率最高，达到66.74%。相比之下，按照其他顺序添加时的降解率略低。以上结果表明，在复杂的茶汤沉淀降解过程中，多种物质的共同作用能够促进化学反应的进行，从而提高降解效率。此外，不同添加顺序的影响也需要更深入的研究，以了解其原因并进行优化。

表5 碳酸钠-蔗糖-酶不同添加顺序降沉效果

因此，对于茶汤沉淀的处理，建议采用碳酸钠-蔗糖-果胶酶-单宁酶-木瓜蛋白酶的添加顺序，以达到最优的降解效果。这一结论可以为茶汤沉淀的处理提供重要的参考价值。

3 结论

此研究旨在探究茶汤降沉效果的最佳方案，以河源市吉龙翔生物科技有限公司的茶汤为原料，通过一系列单因素试验及不同添加顺序试验，确定了碳酸钠、蔗糖、果胶酶、单宁酶、木瓜蛋白酶的添加顺序为最优，能够达到最佳降沉效果，最佳降解率为66.74%。其中0.1 mol/mL碳酸钠添加量为0.76 mL/mL，蔗糖为0.125 g/mL，果胶酶为1 U/mL，单宁酶为0.05 U/mL，木瓜蛋白酶为0.1 U/mL。采用碱转溶法[4]、蔗糖转溶法[5]和生物酶技术方法[6-8]相结合的调控手段对浓缩茶汤进行处理后，实现了整个浓缩茶汤体系的降沉。此研究不仅有效解决了因存放时间长和低温所导致的产生大量沉淀的问题，还改善了茶汤的品质，提高了茶汤的抗氧化能力以及茶汤的存放价值，并且通过利用外源酶技术为茶汤浓缩液的生产提供了一种处理思路，对开发健康食品以及环境资源可持续利用有重要意义。