茶饮料沉淀的工艺探究

1、湖南农业大学课程论文学 院:食品科学技术学院 班 级：2011级食科二班姓 名：杨钦学 号：201140717217课程论文题目：茶饮料沉淀的工艺探究课程名称：生物工艺原理评阅成绩：评阅意见：成绩评定教师签名：fi期： 年 月茶饮料沉淀的工艺探究学牛：杨钦食品科学技术学院2011食科二班 学号：201140717217摘要：茶饮料沉淀物主要成分是儿茶素、茶多酚、咖啡碱、蛋白质、果胶、氨 基酸及钙离子；形成机理是分子间的氢键、盐键、疏水作用、溶解特性、电解质、 电场等的作用；主要影响因素有茶叶原料、水质、浸提时间温度、茶水比、茶汤 ph值、添加剂、微生物等；解决方法主要有物理、化学方法两大类。关

2、键词：茶饮料、沉淀、成因、解决方法我国茶饮料的发展起步于二十世纪八十年代初的碳酸型含茶饮料，经过一番 波折后，于九十年代再次得以发展，2000年茶饮料就在齐类饮料销售屮居第一位, 然而，虽然经过多年的大力发展，茶饮料生产技术取得了长足的进步，但是历史 性的难题“沉淀”现象尚未得到很好的解决。茶汤沉淀问题制约了茶饮料的发展，针对这一现象，国内外学者以红茶、乌 龙茶、绿茶为原料，展开了大量试验研究，基本明确了沉淀机理、影响因素及解 决方法。一、沉淀物的化学组成及形态特征茶饮料的浑浊沉淀主要就是茶饮料中的“冷后浑”和“茶乳酪”等现象，早 在20世纪四十年代就有学者开始了研究，茶汤沉淀物的化学组成最早

3、是针对红碎 茶冷后浑现彖进行研究，结果发现，冷后浑1主要是由茶黄素、茶红素和咖啡 碱以17： 66： 17的比例形成；进一步研究发现，茶黄素、茶红素的没食子酸酯对 冷后浑的形成有重要作用。蛋白质可与多酚类物质络合形成络合物，在冷后浑中 部分替代咖啡碱的作用。在沉淀物屮存在1-三十烷醇、a-菠菜笛醇、二氢-a- 波菜箱醇等脂类成分及呆胶物质与少量酶性未氧化物质、矿物质等。乌龙茶沉淀 物的化学组成主要是儿茶索、茶多酚、咖啡碱、蛋白质、果胶、氨基酸及鈣离子, 其中儿茶素、咖啡碱、蛋白质、果胶含量分别占24%、20%、18%、2%0绿茶沉淀 物亦主耍为这些化合物。对丁茶乳酪，到冃前为止基本一致的看法是

4、：茶乳酪主 要由茶多酚及其氧化物、生物碱、蛋白质、脂质等物质组成2。对于沉淀的形态特征，学者bee. r. d等利用冰冻切片技术结合光镜和扫描及 透射电镜方法，研究了红茶沉淀的形态，发现沉淀为一种缔合胶体，其形态与固 形物有关：稀茶汤固形物为0.1% (w/w)时，形成约50 urn大分子聚合体；当固 相浓度增髙时，初步形成的胶粒可以进一步聚集，形成界限不清楚的胶球，分子 直径1口川左右。当固相物浓度达5%时，观察到一般直径为12 um的明显球型液 滴，继续将固相物浓度增至40%时，单个胶体体积增加，同时该分散相中的相体 体积随z增加；当胶体相达55%65%同相物浓度时，胶体的形态与网相物浓度

5、儿 乎无关系3。二、沉淀物的形成机理茶饮料沉淀物的主要成分是茶多酚、氨基酸、咖啡碱、蛋白质、果胶、矿物 质等，这些物质在水溶液中发生一系列变化，主要是分子间的氢键、盐键、疏水 作用、溶解特性、电解质、电场等的变化，从而导致茶汤沉淀4。（一）氢键当茶提取液温度较高时茶黄索、茶红索等多酚类物质与咖啡碱各自呈游离态 存在，但当温度较低时茶黄素、茶红素及其没食子酸酯等多酚类物质的酚拜基可 以分别与蛋白质的肽基、咖啡碱的酮氨基以氢键结合形成络合物，咖啡碱的酮氨 基亦可以与蛋口质的肽基间形成氢键。茶多酚形成冷后浑的能力与其氧化程度呈 正相关关系，咖啡碱形成冷后浑的能力与浓度呈正相关关系。茶叶屮每分子表儿

6、茶素没食子酸酯（ecg）与没食子儿茶素没食子酸酯（egcg）有2个活性中心，一 个为酰基，另一个为梵基苯，因此ecg与egcg沉淀蛋口质的能力比较强5。（二）盐键茶叶中茶多酚、氨基酸、咖啡碱、碳水化合物、果胶、水溶性蛋白质等多种 有机组分都可能与金属离子发生吸附或络合作用2。ca2+、mg2+、zn2+、cr6+、 mn7+、fe2+、fe3+等22种金属离子可与茶汤组分发生络合或还原络合反应。ca2+ 与茶汤组分反应生成低溶解度络合物，其溶解度及稳定性可随反应溶液ph值的 升高而下降。52+络合沉淀中的主耍茶汤组分是茶多酚，其中以酯型儿茶素含量 最高。另外氨基酸、咖啡碱、水溶性碳水化合物等组

7、分本身并不能与ca2+生成 沉淀，它们是因茶多酚-钙络合物的吸附等共沉淀效应而被带入钙络合沉淀中 。（三）疏水作用在茶汤沉淀物中含有1-三十烷醇、口-菠菜馅醇、二氢-a-菠菜笛醇等水不溶 性脂类物质，表明沉淀物屮蛋白质、茶多酚及其没食子酸酯、咖啡碱与脂类间存 在疏水作用。这类组分在冲泡茶叶时，随着茶叶主要内含物进入茶汤，它们也许 以表面活性成分如磷脂、茶皂素的形式存在于茶汤中，当咖啡碱、茶多酚与蛋白 质形成氢键时，脂类成分与蛋白质或咖啡碱同时进入其疏水区而沉淀下来。（四）电解质和电场作用电解质的存在对茶汤沉淀物的形成有显著影响，分散在茶汤中的固体颗粒表 面带负电荷，电解质阳离子能明显降低分散系

8、的稳定性。它通过压缩粒子表面从 而减弱粒子间的静电引力而加速沉淀，这种沉淀能逐渐改变其在茶汤屮的絮状形 态而收缩成团粒状，即沉淀缩聚成团粒状颗粒。电场的存在一方面能使蛋白质等 大分子物质在等电点时沉降；另一方血由于带电物质按电场规律分布又减少了阴 阳离子的碰撞而得以保持稳定，其总效应是促进沉淀的形成。三、影响因素（一）茶叶原料不同茶类的成分不一样，形成茶乳酪的速度和数量也不一样，即使同种类的 茶，曲于季节、地理环境、采摘时间的不同，产生茶乳酪的能力也不同。通常情 况下茶饮料多以绿茶、乌龙茶、红茶为原料，一般选用中低档茶叶。为降低茶饮 料屮茶多酚的含量，尽量选用茶多酚含量低的品种或级别；可适当提

9、高茶叶的含 梗量和宜选用新茶；陈茶则宜经90°c100°c焙火处理4小时。茶原料粒径的大小 会影响可溶性成分萃取率，粒径小的茶原料因与水接触面积大，可溶性成分较易 溶解出來，萃収率就高。因此，一般可将茶叶切碎过筛以捉高萃収率6。（二）水的选择与处理水是生产液态饮料的重要原料，水质的优劣对产晶外观及口感影响极大。水 的硬度曲水中的32+、mg2+含量的多少而定，饮料用水一般要求其硬度临界值 是8mg/l,茶饮料用水破度若超过3mg/l,则有明显肉眼可见的沉淀物生成，故生 产茶饮料宜选用去离子水或蒸馆水7 o（三）茶水比茶饮料尤其是纯茶饮料必须突出茶的风味与特性。所以茶汤既不能

10、太稀也不 能太浓，太稀无法突出茶的滋味和否型，并且很难达到茶饮料的饮后效果；太浓 苦涩味太强，同时茶汤又易生成沉淀，既增加了成本又降低了品质，消费者难以 接受。茶饮料中的茶叶使用量条茶以1. 0%1. 5% （干茶重量与成品液体饮料茶重 量比）为宜，碎茶则以0.6%0.7%的饮用效果好6。（四）浸提时间与温度茶汤萃取时温度的高低及时间的长短会影响茶叶浸出物的含量，进而影响茶 汤的澄清度及沉淀物的生成量。高温有利于化学物质的溶出，但在高温下茶汤屮 的茶多酚等热敏性成分易氧化；低温由于化学成分溶出不足使茶汤滋味淡薄、香 气平淡。长时间浸提有利于提高茶汤浓度，多酚类易于氧化，且易生成沉淀物。 短时间

11、浸提不利于茶叶风味物质溶出。泡茶水量的增加对齐成分的浸出无明显影 响。因此，茶饮料宜采用8090°c浸提10分钟6。（五）液体茶饮料的酸碱度萃取液的酸碱度对沉淀物的形成有较大影响。在碱性条件下，茶汤屮的多酚 类物质易发生氧化，氧化斤的茶多酚更易形成沉淀。而在酸性条件下，儿茶素比 较稳定，故茶饮料宜调低ph值来保护儿茶索的稳定性。（六）茶饮料的添加物质茶饮料一般都是由多种配料调配而成的，各种配料理化性质不一、调配时投 料顺序不当等都造成某些成分发生化学变化而生成难溶的物质。调味茶饮料需添 加适量的增色剂，以提高产品的色感和风味。但若增色剂选用不当，则不仅不能 提高产品的色感和风味，反而

12、会降低产品的稳定性，产生悬浮物和沉淀物。增甜 剂，一般使用蔗糖，但有些蔗糖纯度较差，含有胶体物质和杂质，若不经过处理 就直接使用，会产生胶体物质聚沉，而使茶饮料变浑。（七）微生物微生物也是引起茶饮料沉淀的因索之一。茶饮料若不经过严格灭菌，由于其 含有丰富的碳、氮营养物质可供微生物生长繁殖，当细菌总数达到104个/nil以 上时会变质发浑，产生絮状或块状沉淀物。茶多酚、咖啡碱是茶叶萃取液生成沉淀物的物质基础，是茶饮料发挥的主要 成分。消除沉淀物的基本原理是除去部分茶多酚或咖啡碱，降低这些易络合物质 的浓度，或是添加某种物质来阻断其络合，达到转溶去浑的目的。消除茶饮料混 浊沉淀具体方法主要有以下几

13、种：（一）物理方法1、温度与茶乳酪形成有密切关系，处理方法是将茶汤降温，使茶汤形成尽可 能多的茶乳酪后离心或过滤去除沉淀而达到澄清茶汤的目的。2、ph对茶乳酪的形成有明显的作用，茶汤显碱性增加擦乳酪的溶解，显酸 性则促进茶乳酪的形成。茶汤在ph值等于4时形成的茶乳酪最多。利用这一性质 调茶汤的ph值至4左右，离心去除茶乳酪，可得澄清的茶汤。3、超滤（uf）能截留大分子蛋白质、沉淀、果胶等形成茶乳酪的物质，在一 定程度上保证茶汤的澄清性能。（-）化学方法1、添加酶类在茶汁中添加单宁酶、纤维素酶、蛋白酶或果胶酶，可使茶汁 屮大分子物资分解。如单宁酶主要为水解酚酸的酯键，即切断没食子酸甲基酯键, 破

14、坏茶络合物的形成，而且可提高茶可溶物质在冷水中的溶解度，从而减少混浊 沉淀现象，提高茶汁的澄清度。研究结果还表明，采用复合酶的效果优于单一酶。(1) 单宁酶，可水解苦涩味的脂型儿茶素，释放出的没食子酸又能与咖啡碱 作用，形成溶丁水的短链物质，从而降低茶汤的浊度。单宁酶的最适ph值为5 6、温度为35°c左右。随着酶使用量的增加，沉淀物质形成量减少。(2) 蛋口酶，可以将蛋白质水解成氨基酸，改善茶汤的滋味，也可以作为沉 淀剂与单宁作用产生沉淀，改善茶汤的澄清度。蛋白酶的最适ph值为56、温 度为35°c左右。经蛋白酶处理的茶汤在02°c下过滤后，即使加入柠檬酸等物质

15、, 在低温下长时间储藏，也不会沉淀。2、转溶。氢键是一种比较弱的共价键，在茶汁中添加碱液，使茶多酚与咖 啡碱z间络合的氢键断裂，且与茶多酚及其氧化物生成稳泄性的水溶性很强的 盐，避免茶多酚及其氧化物同咖啡碱络合，增加人分子成分的溶解性。可促进茶 沉淀的形成，再用酸调节，茶汁经冷却和离心后即可增加澄清度。常用的碱有氢 氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钱、硫酸钱、亚硫酸钠、低亚硫酸钠等。碱法转溶可 促使多酚类过度氧化，使产品颜色加深、香气降低、滋味变淡。3、添加犬分子胶体物质，在茶饮料中添加大分子胶体物质如阿拉伯胶、海 藻酸钠、蔗糖脂肪酸脂等。由于这些物质具有良好的乳化作用和分散作用，使茶 汁中可溶成分的

16、分散性得到改良，可避免在低温下产生混浊，并可提高茶汁的色 香味。4、去除茶汁部分内含物，添加少量吸附剂等物质，去除茶汁中部分茶多酚 或咖啡碱，使茶汁屮形成混浊沉淀的成分比例失调，从而减少沉淀产生。去除茶 汁内含物的方法有：添加ca2+、明胶、硅胶、聚乙烯毗咯烷酮、聚酰胺树脂、 清蛋口、番木瓜酶、壳聚糖等，经搅拌后离心分离，可去除部分茶多酚；用氯 仿、石油储、植物油、苯与液态c02等溶剂萃取出茶汤中的咖啡碱；加入乙醇 可使茶汤屮的蛋白质、果胶等物质沉淀而除去10。五、目前存在的问题(-)许多研究结果表明，加酶方法是去除茶乳酪的较好方法，尤其以单宁 酶效果最佳。但是，出于目前用酶处理茶汤进行工业化

17、生产的成本太高，因此无 法在生产上推行。当前要解决的问题：首先要培养酶产量高、活力强的菌种；其 次解决酶的同定化问题。没有固定化的酶，生产后，即使其活力还很高也不能继 续利用，从而降低了酶的利用率，提高了生产成木。(-)脱咖啡碱、茶多酚能减少茶乳酪的形成，并不能完全解决沉淀现象， 必须结合其他方法。学者岳鹏翔研究咖啡碱含量对速溶茶浊度影响的结果：浊度 与咖啡碱含量呈正相关，但即使是完全脱除咖啡碱的茶液，浊度值仍然较大，并 不能彻底解决茶液的混浊问题。此外，这种方法也减少了茶汤的主要品质成分。(%1) 碱转溶时要控制好转溶的ph值和转溶时间，防止茶多酚过度氧化。碱 转溶能很好提高速溶茶的冷溶性和

18、澄清度，但若茶多酚过度氧化，则汤色变深， 且转溶时会形成副产物，影响调酸后茶汤的色泽、香气和滋味。鉴此原因，应先 分离茶乳酪，再对分离的茶乳酪进行碱转溶。(%1) 添加的化学试剂会残留在茶汤中，对茶汤产生或多或少的彩响，包括 对色泽、否气、滋味的影响。即使是无毒无味的bcd也会使茶汤滋味略有变 化。须提防添加的化学试剂与茶汤中的物质形成暂溶性的不稳定物。(%1) 降温、调ph值和离心去茶乳等方法能使茶汤暂时澄清、透明，但在适 宜条件下茶乳酪还会生成，沉淀现象继续出现。且离心除去构成茶汤滋味主要成 分的茶多酚和咖啡碱的沉淀物，降低了速溶茶生产得率或使茶饮料滋味变淡薄。 但是这种方法能很好的保留茶汤的香气成分10。六、总结茶饮料出现的混浊沉淀主更是茶叶内含成分引起的，也是茶饮料风味物质所 在。解决茶饮料混浊沉淀的措施要本着既不会造成茶汤成分过分损失或风味的过 多改变，又能合理、有效地解决茶汤沉淀问题这一原则。h前各种方法对中低档 原料茶能校好地解决沉淀问题，但对上高档茶仍存在一定的问题。随着科学技术 的发展，高新技术的运用，如纳米技术、酶处理技术、微胶囊技术、超滤、微滤 技术等，可以预见，不久的将来，高档茶饮料的沉淀问题能得以圆满解决。参考文献1曾晓雄“冷后浑”的形成与转溶j茶叶通讯,1989(3)： 4244、11.2肖文军，龚志华，杨伟丽，等绿茶浸提动态的研究j 湖南农业大学学