食品級Tween 80微乳對紅茶茶湯沉淀控制作用的研究

吳 芳，田一農(nóng)，解新安，*，李 雁，*，李 璐，李 斌，彭永華，羅龍新

(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，廣東廣州510640;2.深圳市深寶華城科技有限公司，廣東深圳518115)

茶飲料沉淀物的主要成分是蛋白質(zhì)、茶多酚、咖啡堿等，這些組分在水溶液中發(fā)生一系列變化，蛋白質(zhì)與其他組分通過分子間的氫鍵、鹽鍵、疏水作用等結(jié)合形成絡(luò)合物，從而導(dǎo)致茶湯沉淀［1-4］。

目前，國內(nèi)外的茶飲料沉淀混濁的去除方法主要有澄清［5-7］和過濾［8-10］兩大類。這些方法均是在茶飲料沉淀形成之前去除一種甚至幾種沉淀組分［11-13］，或者在茶飲料沉淀形成之后去除沉淀物質(zhì)［14-16］。這樣既破壞了茶飲料的風(fēng)味口感，又減少了茶飲料中的有效營養(yǎng)成分，極大降低了商品品質(zhì)。微乳是由油、水、表面活性劑和助表面活性劑按照一定比例形成的熱力學(xué)穩(wěn)定的、外觀透明或半透明的高度分散體系。由于微乳液具有超低界面張力，使得表面活性劑在水溶液中形成膠束，這種膠束像一個(gè)“微儲存器”，能將不溶或微溶于水的有效成分增溶分散“儲存”在膠束中［17-18］。參考鄒光友、劉福林等［19-21］學(xué)者對解決低度白酒渾濁性地研究，本研究擬利用微乳液的特殊結(jié)構(gòu)將茶飲料中的沉淀物質(zhì)“包埋”其中，使一種或幾種沉淀物質(zhì)相互分離，起到隔離作用，從而抑制茶沉淀的生成或?qū)Σ璩恋砥鸬秸{(diào)控作用。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

云南大葉種紅茶 市售;聚氯乙烯山梨醇酐單油酸酯(Tween80)、檸檬烯、無水乙醇、1，2-丙二醇、聚乙二醇400(PEG400)、香莢蘭素、濃鹽酸、堿式乙酸鉛、濃硫酸、乙酸乙酯、草酸、碳酸氫鈉、碳酸鈉、考馬斯亮藍(lán)G250等分析純 購自廣東光華化學(xué)廠有限公司;一級水 實(shí)驗(yàn)室自制。

PL203精密天平 梅特勒-托利多儀器有限公司;78-1磁力加熱攪器 金壇市富華儀器有限公司;HH-2數(shù)顯恒溫水浴鍋 常州澳華儀器有限公司;754紫外-可見光分光光度計(jì) 上海菁華科技儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 微乳體系擬三元相圖的繪制 采用加水滴定表面活性劑(surfactant，簡稱 S)，助表面活性劑(cosurfactant，簡稱CS)以及油相(Oil)的混合物的滴水法來繪制微乳體系的擬三元相圖。

1.2.2 微乳體系的構(gòu)建

1.2.2.1 助表面活性劑的選擇 以Tween80為表面活性劑，檸檬烯為油相，1，2-丙二醇(PG)、聚乙二醇400(PEG400)、無水乙醇為助表面活性劑，選擇Km值(表面活性劑與助表面活性劑的質(zhì)量比)為1，按照1.2.1方法制備微乳及繪制微乳體系的擬三元相圖，根據(jù)相圖中微乳有效區(qū)域面積大小確定合適的助表面活性劑。

1.2.2.2 Km值的確定 將Tween80與1.2.2.1中確定的助表面活性劑按質(zhì)量比分別為 1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、5∶5、6∶4、7∶3、8∶2、9∶1 進(jìn)行復(fù)配，每一組按 1.2.1方法制備微乳以及繪制微乳體系擬三元相圖，根據(jù)微乳體系對水相的增溶能力大小確定合適的Km值。

1.2.3 茶湯制備 稱取磨碎茶樣(過20～30目篩)10.000g于250mL三角瓶中，用250mL燒杯取200mL沸騰一級水，迅速加入三角瓶中，搖勻，用錫紙封口，置于沸水浴中浸提30min，每隔10min輕搖一次，取出，趁熱用定性濾紙抽濾，用少量一級水沖洗布氏漏斗、三角瓶及茶渣，濾液全部轉(zhuǎn)移至250mL容量瓶中，待冷卻后，用超純水定容至刻度。

1.2.4 微乳液對茶湯沉淀的控制

1.2.4.1 微乳液對茶湯特性的影響 在1.2.2的基礎(chǔ)上按1.2.1方法制備含水量為 10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%和90%的微乳液備用。按1.2.3制備紅茶茶湯，每一份茶湯樣品45mL，置于65°C 水浴中保存。分別取上述微乳0.1、0.3、0.5、0.7、0.9mL 和 1、2、3、4、5mL 加入到 65℃ 水浴中的茶湯內(nèi)，混合均勻，用錫箔紙密封，于4℃條件下冷藏過夜，次日，記錄各茶湯樣品所發(fā)生的變化。

1.2.4.2 微乳液對茶湯沉淀組分的影響 按1.2.4.1中所篩選的較優(yōu)工藝制備微乳并添加至65℃水浴中的茶湯內(nèi)，混合均勻，用錫箔紙密封，于4℃條件下冷藏過夜，次日，在4℃，10000r/min條件下離心，取其上清液，對茶湯上清液化學(xué)成分進(jìn)行分析。以微乳添加量為0mL的茶湯作為空白組進(jìn)行對照。

1.2.5 茶湯化學(xué)成分分析測定方法

茶多酚:GB/T 8313-2008，福林酚法;

兒茶素:香莢蘭素比色法［22］;

茶三素:系統(tǒng)分析法［22］;

生物堿:GB/T 8312-2002，分光光度法;

茶湯及上清固形物含量:SN/T 0920-2000;

可溶性蛋白質(zhì):考馬斯亮藍(lán)比色法。

1.2.6 茶湯透光率的測定 按照1.2.4.1方法對茶樣進(jìn)行處理，混合均勻后以錫箔紙密封，于4℃條件下冷藏過夜，次日取出，待樣品恢復(fù)室溫后在660nm波長下測其透光率［23-24］。

2 結(jié)果與分析

2.1 微乳體系的構(gòu)建

2.1.1 助表面活性劑的選擇 采用不同助表面活性劑制備微乳，并繪制微乳體系的擬三元相圖，結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同助表面活性劑復(fù)配的微乳體系擬三元相圖Fig.1 Pseudo-ternary phase diagram of microemulsion with different cosurfactant

圖1a～圖1c分別為以丙二醇、聚乙二醇400和無水乙醇為助表面活性劑時(shí)的微乳體系擬三元相圖，灰色區(qū)域代表微乳有效區(qū)域，透明區(qū)域?yàn)槎嘞鄥^(qū)或渾濁區(qū)(下同)。由圖1c可知，以無水乙醇作助表面活性劑的微乳液有效區(qū)域最大，聚乙二醇400次之，1，2-丙二醇最小;并且以無水乙醇作助表面活性劑的微乳液有效區(qū)域覆蓋了水相頂點(diǎn)，這說明當(dāng)微乳體系內(nèi)水相含量近似100%時(shí)，該微乳體系也不會發(fā)生破乳現(xiàn)象，仍舊保持澄清透明。因而本研究選擇無水乙醇作為檸檬烯-Tween80-水微乳體系的助表面活性劑。

2.1.2 Km值的確定 以無水乙醇為助表面活性劑，制備不同Km值的微乳體系并繪制擬三元相圖，結(jié)果如圖2所示。

圖2 不同Km值時(shí)微乳體系擬三元相圖Fig.2 Pseudo-ternary phase diagram of microemulsion with different Km

由圖2可看出，微乳液的有效區(qū)域隨著表面活性劑與助表面活性劑的比值，即Km值的不斷增大而增大，當(dāng)Km=5∶5時(shí)，該微乳體系的有效區(qū)域第一次覆蓋水相頂點(diǎn)。此后，體系有效區(qū)域均覆蓋了此點(diǎn)。但是，作為表面活性劑的吐溫80并不是越多越好。隨著吐溫80含量的增加，其本身的顏色、氣味以及粘度等理化性質(zhì)會相應(yīng)地影響微乳液的性質(zhì)，從而影響茶飲料的商品品質(zhì)。因而本研究選擇Km=5∶5作為該微乳體系表面活性劑與助表面活性劑的最佳比例。

2.1.3 Tween80-檸檬烯-無水乙醇-水微乳體系 經(jīng)過油相與表面活性劑的選擇、表面活性劑與助表面活性劑最佳比例的確定，得到一個(gè)由檸檬烯、無水乙醇、Tween80和水組成的四組份U型微乳體系，其擬三元相圖如圖3所示。

由圖3可知，微乳體系油相與表面活性劑之比(簡稱油劑比，下同)，即油劑比為 4∶6、3∶7、2∶8 和1∶9時(shí)，微乳體系可無限增溶水相。當(dāng)油劑比為10∶0、9∶1、8∶2、7∶3、6∶4 和 5∶5 時(shí)，微乳體系的最大增溶水量分別為5.7%、7.0%、9.1%、13.4%、35.5%和84.1%，當(dāng)溶水量大于最大增溶水量時(shí)，微乳體系被破壞而分層。在利用微乳液處理茶湯過程中，微乳液會被茶湯稀釋數(shù)倍。因而，為了防止茶湯因微乳液被稀釋至破乳而變渾濁，本研究選擇 4∶6、3∶7、2∶8 和 1∶9作為微乳體系適宜油劑比。

圖3 微乳體系擬三元相圖Fig.3 Pseudo-ternary phase diagram of microemulsion

2.1.4 微乳體系的溫度穩(wěn)定性 測定不同配比的微乳液在4、25和50℃三種溫度下貯藏10d后的透光率，結(jié)果如圖4所示。

圖4 貯藏溫度對微乳液透光率的影響Fig.4 Effect of storage temperature on the transmittance of microemulsion

表1 各因素對紅茶湯特性的影響Table 1 Effect of factors on the characteristics of the tea beverage

由圖4可知，油劑比為4∶6和3∶7的微乳體系在4℃和50℃下的透光率隨微乳含水量的變化較大，在25℃常溫下的透光率則變化不大且均保持較高水平，即這兩種微乳體系在4℃和50℃下不耐貯藏，容易變渾濁，在25℃下能保持澄清透明;油劑比為2∶8和1∶9的微乳體系在4、25和50℃三種溫度下都能保持較高水平的透光率，說明這兩種微乳體系耐貯藏性較好，比較穩(wěn)定。因而，本研究選擇油劑為2∶8和1∶9的兩種微乳體系來研究微乳液對紅茶茶湯沉淀的抑制作用。

2.2 微乳液對紅茶茶湯沉淀的控制

2.2.1 微乳液對紅茶茶湯特性的影響 按1.2.4方法用微乳液處理紅茶茶湯。微乳液對紅茶茶湯特性(湯色、澄清度、沉淀量)的影響結(jié)果如表1所示。由于其余含水量配比的微乳對茶湯沉淀的抑制作用不佳，故未將其實(shí)驗(yàn)結(jié)果列于表1中。

由表1可知，以下配比的微乳及其添加量均可使茶湯保持澄清透明無沉淀:油劑比1∶9、含水量60%，添加量分別為3、4和5mL;油劑比1∶9、含水量80%，添加量為5mL。而其他配比的微乳液對茶湯沉淀沒有抑制效果或者抑制效果不佳。

2.2.2 微乳液對紅茶飲料透光率的影響 本研究以透光率作為反應(yīng)茶湯澄清度的指標(biāo)。在2.2.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上研究不同含水量微乳液的添加量對紅茶茶湯透光率的影響，結(jié)果如圖5所示。

由圖5可知，茶湯的透光率隨微乳液添加量的增加而增大;含水量相同的微乳，不同添加量對茶湯透光率的影響之間具有顯著性。含水量為60%的微乳，添加量為1mL時(shí)，茶湯透光率僅為1.4%;當(dāng)添加量增加到2mL時(shí)，茶湯透光率急劇增大至67.2%;此后，透光率的增幅逐漸變小。含水量為80%的微乳，茶湯透光率的增大幅度隨微乳添加量的增加而減小。在相同添加量的情況下，含水量60%的微乳對茶湯透光率的影響更大，使茶湯更澄清。因而選擇60%為抑制紅茶茶湯沉淀效果最佳的微乳含水量，微乳添加量為3～5mL。

圖5 不同含水量微乳液處理后紅茶茶湯的透光率Fig.5 Effect of microemulsion on the transmittance of the tea beverage

2.2.3 微乳液對紅茶茶湯沉淀組分的影響 在紅茶加工的茶飲料中，蛋白質(zhì)、茶多酚和生物堿等是構(gòu)成茶湯沉淀最主要的成分，也是較易進(jìn)入沉淀相的組分。在2.2.2的基礎(chǔ)上，研究油劑比為1∶9、含水量為60%和添加量為4mL的微乳液對紅茶茶湯沉淀組分的影響，結(jié)果如表2所示。

從表2中數(shù)據(jù)可以看出，實(shí)驗(yàn)組茶湯中的可溶性蛋白質(zhì)、茶多酚、咖啡堿和兒茶素四種組分的含量都高于空白組中的含量，與原茶湯中的含量接近。經(jīng)微乳處理后的茶湯內(nèi)可溶性蛋白質(zhì)、茶多酚、咖啡堿和兒茶素的保留率分別為98.8%、98.9%、98.1%和97.4%，說明微乳能夠有效抑制紅茶茶湯內(nèi)有效成分組合形成沉淀絡(luò)合物。這可能是茶湯內(nèi)的一種或幾種有效成分被微乳利用自身像“微存儲器”一樣的特殊結(jié)構(gòu)“包埋”起來，而無法相互絡(luò)合形成沉淀的結(jié)果。

3 結(jié)論

以無水乙醇為助表面活性劑的Tween80-檸檬烯-水微乳液有效區(qū)域面積最大，聚乙二醇400次之，1，2-丙二醇最小;Tween80-檸檬烯-無水乙醇-水微乳體系的最佳配比為 Km=5∶5、油劑比 4∶6、3∶7、2∶8和1∶9，這四種微乳體系可無限增溶水相;其中油劑比為2∶8和1∶9的兩種體系在4、25和50℃三種溫度下貯藏10d后依舊能保持澄清透明。

表2 經(jīng)微乳液處理后的茶湯內(nèi)各組分含量Table 2 Each component content of the tea beverage

利用食品級Tween80微乳抑制紅茶茶湯沉淀的方法是可行的;微乳液抑制紅茶茶湯沉淀的最佳配比及添加量為:Km=5∶5、油劑比1∶9、含水量60%、添加量3～5mL;微乳液處理后的紅茶茶湯澄清透明無沉淀，茶湯中可溶性蛋白質(zhì)、茶多酚、咖啡堿和兒茶素的保留率分別為98.8%、98.9%、98.1%和97.4%。

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