有句話叫做一花一世界，而在科學(xué)家的眼中，一茶也能窺見萬般的科學(xué)奇妙。

近日，來自瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員在權(quán)威期刊Physics of Fluids上發(fā)表了關(guān)于茶葉界面的研究成果。

在一杯茶中可以直觀地觀察到界面現(xiàn)象，形成的表面膜很脆，有輕微的彩虹色，當(dāng)受到擾動(dòng)時(shí)，它會(huì)像浮冰一樣破裂。

任何人都可以用水和茶葉泡出一杯茶，但在日常飲茶者的眼中，這個(gè)薄膜似乎是隨機(jī)形成的。然而，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，這種薄膜可以被小心地控制。研究者們研究了不同碳酸鈣濃度的茶膜的流變性能，以及由一些文化茶藝活動(dòng)引起的添加的影響。

早期對(duì)茶膜的研究主要集中在厚度、動(dòng)力學(xué)形成和膜的組成，但是僅限于紅茶。人們還對(duì)常見的茶中加物進(jìn)行了測(cè)試，包括糖、牛奶和檸檬。

用自來水沖泡的紅茶，茶可以明顯地在與空氣接觸的地方生成一層薄膜

此前的研究表明這種薄膜不是來自于蠟涂層，研究專注于化學(xué)成分和物理厚度，然后根據(jù)傳輸現(xiàn)象和pH值變化預(yù)測(cè)厚度偏差，來評(píng)估這些薄膜茶膜由氧化茶多酚、碳酸鈣和其他鹽組成。

然而，一杯茶只有兩種成分：茶葉和水。

所有的茶葉都來自同一種植物——山茶。雖然茶樹有不同的品種，但茶葉的加工過程決定了茶葉的品種，如發(fā)酵、氧化、滾制、蒸制和干燥。全球消費(fèi)的茶63%是紅茶，另外30%是綠茶。

水質(zhì)可以通過許多特性來判斷，包括pH值、總?cè)芙夤腆w和硬度溶解碳酸鈣是水硬度測(cè)量中考慮的主要成分。水的硬度在地下水中有自然的變異性，并且根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃Y源和處理方式可以有很大的變化。在不同的地區(qū)，甚至在不同的城市，水樣中的碳酸鈣含量會(huì)有所不同。

軟水的CaCO含量低于60毫克/升。61～120被歸類為中等硬度，121～180被歸類為硬度，超過180毫克的CaCO/L被歸類為非常硬度。以泡茶為目的時(shí)，理想的CaCO3濃度被認(rèn)為是17毫克～68毫克CaCO/L。低于這個(gè)濃度，茶會(huì)收斂，高于120毫克碳酸鈣/升，味道就會(huì)減弱。

已知最早的關(guān)于茶的專著是公元762年陸羽編寫的《茶經(jīng)》系列卷軸。在他的沏茶著作中，陸羽提出了以下建議：“在第一次煮沸時(shí)，加入適量的鹽，以調(diào)和味道。”

鹽茶在蒙古、西藏、哈薩克和喜馬拉雅地區(qū)的傳統(tǒng)中仍然很常見，但在這些地區(qū)以外并沒有普及。雖然陸羽（湖北人）并不是來自一個(gè)現(xiàn)在有大量鹽茶傳統(tǒng)的地區(qū)，但人們認(rèn)為，他在烹飪過程中使用鹽的目的是為了澄清水，而不是提供咸味。

沒人知道陸羽為什么要進(jìn)行放鹽的這個(gè)步驟，但研究者們推測(cè)，這個(gè)步驟將蛋白質(zhì)鹽化，殺死微生物，或平衡pH值。

水鹽化步驟將對(duì)水中的離子含量有很大的影響。鹽的加入保持pH值在釀造過程中更恒定，并改變了可用于薄膜組成的鹽。泡茶本身會(huì)降低溶液的pH值，因?yàn)椴瓒喾訒?huì)分散在溶液中。

雖然水會(huì)影響沖泡的茶的渾濁度、顏色和黃烷醇含量，但大多數(shù)每天飲茶的人仍然使用當(dāng)?shù)氐淖詠硭８鞯氐淖詠硭鞑幌嗤?/p>

然而，歐洲聯(lián)盟飲用水指令規(guī)定，從健康角度來看，40毫克鈣/升～80毫克鈣/升是最佳的，所使用的水的離子含量已被證明對(duì)產(chǎn)生的茶膜質(zhì)量有影響，以至于去離子水不能形成可收集的膜。

膜主要由氧化多酚、鹽和碳酸鈣組成，降低pH值已被證明對(duì)從紅茶中提取茶黃素（一種多酚）有積極作用。由于氫離子豐富的環(huán)境允許改進(jìn)茶黃素的提取，人們可以假設(shè)，在酸性更強(qiáng)的茶沖泡中可以找到更多可能形成表面膜的物質(zhì)。

然而，表面膜含有其他尚未完全闡明的化合物。另外，pH值越低，茶膜越薄。由于鈣離子與檸檬酸的絡(luò)合作用，檸檬汁的加入形成了比這個(gè)方程預(yù)測(cè)的更薄的膜。

CaCO被認(rèn)為是茶膜形成的關(guān)鍵成分，但是在不同的CaCO濃度下，還沒有測(cè)量到茶膜的物理厚度。添加糖對(duì)茶膜的物理厚度也有稀釋作用，牛奶的添加會(huì)影響形成的薄膜的組成，但事實(shí)證明，在茶中加入少量牛奶會(huì)使薄膜更厚。

我們通過測(cè)量界面流變性能來研究CaCO3對(duì)茶膜強(qiáng)度的影響，并比較添加了添加劑的茶膜強(qiáng)度與之前對(duì)添加添加劑形成的茶膜物理厚度的研究。

研究者們對(duì)茶膜的空氣-水界面的界面彈性和粘性模量Gi’和Gi”進(jìn)行了流變學(xué)測(cè)量，以加深對(duì)形成的薄膜的脆性性質(zhì)的了解。研究確定了形成的持續(xù)時(shí)間，穩(wěn)定膜的流變模量，以及在各種硬度條件下開裂茶膜所需的力。

糖、牛奶和檸檬酸對(duì)薄膜的影響也被測(cè)量。對(duì)茶膜強(qiáng)度的了解可能有助于商業(yè)茶飲料的生產(chǎn)，以及在工業(yè)泡茶設(shè)備上留下的茶膜殘留物和污漬。

界面流變學(xué)測(cè)量可以檢測(cè)人眼難以察覺的薄膜。茶膜厚度與茶膜強(qiáng)度沒有直接關(guān)系。在振蕩界面剪切應(yīng)變掃描中，茶膜在剪切應(yīng)變約為1%時(shí)破裂。在茶中加入檸檬酸可以軟化茶膜，使茶膜不那么脆，只有在界面剪切應(yīng)變約為2%時(shí)才會(huì)斷裂。

加糖并不會(huì)產(chǎn)生比單純用硬水沏茶更透明的薄膜，也不會(huì)影響到茶湯破裂時(shí)的張力。形成最強(qiáng)薄膜的條件可以在工業(yè)上用于包裝茶飲料，以獲得更好的貨架穩(wěn)定性和奶茶產(chǎn)品的乳液穩(wěn)定性。

那么我們?cè)趺磁菀槐玫牟枘?？研究者們建議用硬的自來水泡茶，不添加任何添加劑，以便更好地觀察廚房中的這種界面現(xiàn)象。

一旦沖泡完成，就把茶葉移走，這樣可以提供最好的能見度。要在沒有硬水的情況下觀察這種現(xiàn)象，也可以不清洗茶杯，讓可溶解的礦物質(zhì)在幾次使用后積累起來。（摘自美《深科技》）（編輯/克珂）