Что за плёнка появляется на остывшем чае и можно ли её пить?

Тонкая блестящая плёнка на остывшем чае, которая трескается от прикосновения ложки, — не жир и не грязь. Это соединение полифенолов чая с солями кальция из водопроводной воды, и в 2023 году физики из ETH Zürich измерили её прочность и толщину в воде разной жёсткости. Это не свежая сенсация, а спокойное лабораторное исследование: просто теперь учёные разбирались, из чего состоит плёнка, что делает её крепче или слабее и почему на одном чае она видна, а на другом нет. Ответы на бытовые вопросы вроде «что за плёнка на чае и откуда она берётся» там есть, и они вполне понятные. А вот что лучше — кофе или чай — мы разбираемся в этой статье.

Пленка на остывшем чае в чашке

Плёнка состоит из полифенолов чая и солей из воды

Долгое время считалось, что плёнка — это восковой налёт с чайных листьев, который растворяется в горячей воде и всплывает. В 1990-х химики из Имперского колледжа Лондона проанализировали состав плёнки и версию с воском опровергли: в ней нашли карбонат кальция и другие соли, пришедшие из воды, а также органические вещества из самого чая. Кстати, во многом из-за них чай помогает сбросить вес.

Механизм выглядит так. Полифенолы — большие органические молекулы, которые отвечают за цвет, терпкость и «яркость» чая, — на границе с воздухом окисляются кислородом. Окисленные полифенолы связываются с ионами кальция, магния и бикарбоната из воды, и на поверхности вырастает тонкий твёрдый слой. Это объясняет старые наблюдения: количество плёнки зависит от площади поверхности чашки, а не от объёма напитка, и растёт, если над чаем больше кислорода.

ПОДПИСЫВАЙСЯ НА ТЕЛЕГРАМ-КАНАЛ СУНДУК АЛИБАБЫ. ТАМ КАЖДЫЙ ДЕНЬ ВЫХОДЯТ ПОДБОРКИ САМЫХ ЛУЧШИХ ТОВАРОВ С АЛИЭКСПРЕСС

Отсюда же следует, почему в дистиллированной воде плёнка почти незаметна: связывать полифенолы нечем. А кофе, хотя тоже богат полифенолами, заметной плёнки не даёт — он заметно кислее, а кислая среда мешает слою формироваться. Так что сама по себе плёнка появляется не потому, что чай «плохой» или старый (вот тут мы рассказываем, сколько раз можно заваривать чайный пакетик), а потому, что в воде есть минералы.

Жёсткая вода делает плёнку прочнее, но не толще

Чтобы исключить случайности состава водопроводной воды, группа заваривала чай в искусственной воде с заданной жёсткостью. В работах группы использовались три уровня: жёсткая вода с 200 мг карбоната кальция на литр, средняя со 100 мг и мягкая с 50 мг, плюс сверхчистая вода Milli-Q без солей для контроля.

Еще больше познавательных статей вы найдете в нашем канале в MAX. Подпишитесь прямо сейчас!

Прочность плёнки мерили межфазной реометрией. По словам Джакомин, на поверхность чая ставят металлический конус, аккуратно вращают его и по сопротивлению плёнки судят о её силе. Толщину слоя определяли эллипсометрией — оптическим методом, чувствительным к нанометрам, а структуру разглядывали в микроскоп.

Главный неожиданный результат касается толщины. Чёрный чай в жёсткой, средней и мягкой воде давал плёнку одинаковой толщины: около 17 нанометров через час и около 20 через два часа. При этом прочность различалась сильно: в жёсткой воде слой был заметно упругее. Значит, крепость плёнки задаётся не толщиной, а плотностью и внутренней структурой — тем, насколько густо полифенолы сшиты ионами.

Толщину меняет не вода, а количество листа. При двойной закладке чая слой становился толще на 35%. Но и здесь есть предел: по более ранним данным, при дальнейшем увеличении дозы чая плёнки становится меньше, потому что крепкий настой кислее, а кислота тормозит её рост.

Иллюстрация создана нейросетью

Зелёный чай даёт более заметный слой, ройбуш — никакого

Вторая часть эксперимента сравнивала чёрный, зелёный чай и ройбуш. Оказалось, что в мягкой и средней воде зелёный чай образует более видимый слой, чем чёрный, хотя по механической прочности чёрный там выигрывает. В жёсткой воде картина переворачивается: зелёный становится крепче чёрного, но при этом хрупким — его плёнка ломалась при деформациях примерно в десять раз меньших, чем в мягкой воде.

Настои чёрного, зелёного чая и ройбуша в лаборатории

Ройбуш не дал ни видимого слоя, ни укрепления поверхности. Это логично: ройбуш заваривают из листьев южноафриканского кустарника Aspalathus linearis, а не чайного куста Camellia sinensis, и набор полифенолов у него другой. Так что «чайная плёнка» — свойство именно чая, а разница между чёрным и зелёным связана с тем, как обработка листа меняет состав полифенолов.

Лимон ослабляет плёнку, молочный белок укрепляет

Добавки работают через тот же механизм. Лимонная кислота снижает pH настоя, и плёнка становится менее заметной — Джакомин отмечала, что кислый компонент вроде цитруса в сухой чайной смеси уменьшает видимость плёнки и заодно добавляет вкус. В работе 2023 года авторы измеряли pH чёрного чая с лимонной кислотой и с поваренной солью в воде разной жёсткости.

Молоко действует иначе. Когда в чёрный чай добавляли бета-казеин — один из основных белков молока, — плёнка становилась устойчивее к деформации. Белок, по всей видимости, встраивается в слой и делает его более податливым, а не хрупким. По более ранней работе группы, на плёнку влияют также сахар и температура заваривания, но подробных цифр по ним в новом исследовании нет.

Для кухни выводы простые. Хотите меньше плёнки — используйте мягкую или фильтрованную воду либо добавьте лимон. Не смущает блеск на поверхности — ничего менять не нужно.

Плёнка не говорит о качестве или безопасности чая

Важная оговорка: исследование изучает физику плёнки, а не безопасность напитка. Ни одна из работ группы не проверяла, хороший ли чай под плёнкой, и не сравнивала «правильный» чай с испорченным. Плёнка возникает уже в первый час на свежезаваренном чае, и появляется она из-за состава воды, а не из-за плесени или порчи. Карбонат кальция, главный минеральный компонент, Джакомин называет безвредным веществом, которое многие считают источником «свежего» вкуса воды.

Читайте также: Нравится ли собакам, когда их целуют и обнимают

Белёсой плёнку часто называют в быту, но в работе она описана как прозрачная, блестящая и слегка радужная; разбитая на кусочки, она ловит свет и может казаться светлой. Отдельно «белую» плёнку авторы не изучали. Не стоит путать её и с коричневым налётом на стенках чашки: по данным других исследователей, этот налёт состоит из окисленных полифенолов и силикатов кальция, то есть образуется в результате дальнейших реакций, а не просто из подсохшей плёнки.

У этой физики есть и практическая сторона. Ещё в 2021 году авторы предполагали, что прочная плёнка в жёсткой воде может пригодиться производителям бутилированного чая и напитков с молоком для стабильности продукта, а ослабленная — для сухих чайных смесей. Что остаётся открытым — точное молекулярное устройство слоя и поведение других сортов, от белого до пуэра, которые в этой работе не тестировались.