鲜奶遇上茶：“爆款”背后的秘密

宋怀雨

北京大学 化学与分子工程学院

“走，我请你喝奶茶！”

在21世纪的街头巷尾，你可能常常听到这样的话。作为最受欢迎的饮料之一，奶茶在风味上把“调和”的概念发挥到了极致。轻啜一缕奶茶入口，香甜而柔顺的牛奶交织着浓郁的茶香扑面而来，醇厚的奶味佐以令人上瘾的咖啡因和茶多酚，在舌尖碰撞升华，让人把所有对热量和脂肪的恐惧抛诸脑后。倘若进一步在奶茶中加入Q弹的珍珠、软糯的芋圆，抑或是在表面覆上一层如云朵般厚实而绵密的奶盖，饮用时的口感和体验又将发生翻天覆地的变化。

从化学的角度看，奶茶是由牛奶、茶水与糖等一系列原料按一定比例复配形成的混合体系，其中包含了乳糖、蛋白质、蛋白质等上千种不同的化学物质，是包含了乳糖和蔗糖等在水中溶解性良好的分子以溶液的形式存在体系中；而牛奶中的乳清蛋白和酪蛋白作为一类天然的表面活性剂，具有其一端亲水、一端亲油的特性，在水中亲油端彼此靠近，形成内部疏水、表面亲水的胶束，并将一部分不溶于水的脂肪加溶于其中，形成了一个典型的胶体分散系。不过，可别小看了这些看起来平平无奇的表面活性剂，每一杯奶茶的制作和加工，乃至以它最稳定的姿态躺在你的手心里，成为一杯“稳稳的幸福”，都离不开表面活性剂的功劳。让我们从表面活性剂的角度出发，一探奶茶背后的奥秘。

一、植脂末：奶香之源

奶茶中的醇厚奶香，往往让人对制作时使用的鲜奶浮想联翩，商家往往也打出新鲜牛乳的招牌，号称使用来自优质产地的精选奶源，让消费者体验一口就能喝得到的甜美芬芳。然而一份来自消费者权益保护委员会的报告却显示，奶茶中的“奶香”可能并不来自牛奶。经过对市场上现制现售的40款奶茶样品的逐一分析，其中有足足29款奶茶的牛奶含量低于标准线，而其中4款甚至不含任何牛奶，称为“奶味茶饮料”也不为过。少加甚至不加牛奶的奶茶，其中的奶香味究竟从何而来呢？

没有牛奶的奶茶却充满奶香，这一反直觉的现象来自于奶茶中添加的植脂末，也就是俗话中的“奶精”。奶精的使用可以追溯到上个世纪50年代，美国Presto Foods的员工摩斯和波恩利用在蛋糕、甜点中广泛应用的“植物奶油”（氢化植物油）为主要原料，通过加入蔗糖酯等表面活性剂作为乳化剂，与一定比例的水调配、乳化、均质后，就得到了外观和味道都与牛奶相似的“水包油”型乳液。经过机器设备的喷雾干燥，乳液就变成了像胶囊一样包裹着油脂的白色粉末[1]。一旦加入水中，这些小小的粉末便会迅速分散开来，恢复到干燥前的乳液形态，散发着牛奶的香气。比起不便于运输和储存的鲜牛奶，植脂末凭借其成本低廉、易于储运、奶味香浓、简单易用的优点迅速赢得了商家的青睐。由于植脂末是粉末状的固体，比起含有大量水的鲜奶，在调配奶茶时更不容易冲稀，少量添加即可获得香浓的奶味，

“奶精”带来的奶味廉价易得，为什么不大力推广，在所有奶茶中替代牛奶成为主角呢？问题在于植脂末中的氢化植物油。大多数的植物油脂由于其中双键的存在，属于不饱和脂肪，氢化的过程则是将其中碳-碳双键加氢成为饱和烃链的过程。在理想情况下，来自植物的不饱和脂肪算总能发生完全氢化反应，生成对人体无害的饱和脂肪酸；然而在实际氢化过程中，常有一部分不饱和脂肪无法完全氢化，发生副反应生成对人体有害的反式脂肪酸（如图1）。在人体中，反式脂肪酸会降低血液中高密度脂蛋白的含量，从而提高脂质在血管中的沉积几率，大大增加罹患心血管疾病的风险。因而奶茶虽好喝，但也切记不可贪杯，避免反式脂肪给身体带来沉重的负担。

图1 植物油脂的部分氢化过程及副产物反式脂肪（右）

二、胶束形态：香浓奥秘

喝过奶茶的你可能还记得奶茶浓稠而丝滑的口感，为什么牛奶经过茶水的冲稀后，调配出的奶茶仍然能维持原先的粘度和口感呢？这要从牛奶香浓的秘诀说起。牛奶中含有大量的蛋白质，其中绝大多数由乳清蛋白和酪蛋白组成，而这两种蛋白恰好是天然的表面活性剂，在水溶液里高于一定浓度时可以自发聚集形成内部疏水、表面亲水的胶束。与小小的、1纳米都不到的水分子比起来，尺寸高达数十乃至数百纳米的胶束称得上是一座庞然大物；而不计其数的胶束悬浮在水溶液中，阻挡着水分子的去路，让水分子原本流畅的运动多了不少阻碍。于是我们会发现，尽管其中90%的成分都是水，但是牛奶的粘稠度要比水要高上不少，这种由表面活性剂胶束所带来的粘稠正是牛奶口感的来源[2]。

目光回到奶茶，相信你已不难猜到，奶茶的香浓口感也正是来自其中的这些表面活性剂胶束。然而与牛奶有所不同的一点是，奶茶中除了乳清蛋白和酪蛋白之外，还有来自植脂末的蔗糖酯以及人为添加的羧甲基纤维素钠等食品用表面活性剂。这些表面活性剂的存在一方面作为乳化剂增溶油脂，使奶茶胶体保持稳定，另一方面也作为增稠剂提升奶茶的粘度，调节奶茶的口感。

除了表面活性剂的存在，在奶茶中加入少量食盐也可以大大提升奶茶的粘度。这又是什么原理呢？答案同样藏在这些小小的胶束中：无论是牛奶中的乳清蛋白、酪蛋白还是人工添加的羧甲基纤维素钠，都是离子型表面活性剂；在奶茶中加入食盐后，食盐迅速溶解并电离形成游离的钠离子和氯离子。其中带正电的钠离子遇到奶茶中的携带负电荷的阴离子型表面活性剂后，根据同性相斥、异性相吸的原理，便会吸附在表面活性剂附近，从而降低了表面活性剂分子间由于相同电荷引发的排斥作用，使得单个胶束中可以容纳的表面活性剂分子数量（即胶束的聚集数）大大增加，形貌也开始逐渐由球形转为柱形（如图2），从而提高溶液粘度，使奶茶变稠。在食品级表面活性剂尚未问世的年代，北方的游牧民族便是凭借加盐这一朴素而实用的方法创造了至今仍然广受赞誉的咸奶茶家族。

图2 阴离子表面活性剂（SDS）胶束随盐浓度增加的聚集数和形态变化[3]

三、气泡：奶盖之魂

在奶茶的大家族里，你可能很难拒绝一款被称作“玛奇朵”的畅销佳品。其特点是在奶茶的顶端，覆上厚厚一层蓬松的奶盖。饮用时只需倾斜杯身，让奶盖同奶茶一同流入口中，轻盈的奶盖悄然融化，流淌出甜腻的奶香，如同驾着奶油的云朵在天空中遨游。奶盖是玛奇朵的灵魂，如何将奶盖做得绵软细密，离不开一个关键角色的参与——空气。

在奶盖洁白无瑕的外表下，其实密布着许多人们肉眼难以察觉的微小气泡。在制作奶盖时，经验丰富的厨师会将奶油、鲜奶与糖、黄油等佐料按一定比例配好，随后利用机器的快速搅拌，在粘稠的奶油中混入大量的空气，形成无数细小的气泡。随着搅拌的持续进行，大的气泡被分成小气泡，而小气泡被打散形成更小的气泡，而奶油也随着空气的加入，结构变得蓬松，体积也随之膨胀，变成像棉花糖一般柔软的质地。最终，当掺入的气泡尺寸达到人肉眼难以察觉的50-100 μm，体积占到总体积的50%以上[4]后，一份轻盈可口的奶盖便大功告成了。

看到这里你也许会好奇，如此多而密集的气泡，为什么不会轻易破裂，使奶盖恢复到奶油的状态呢？诚然，在大多数液体中，气泡的存在会导致气-液界面面积的增大，使体系的表面能增加；而根据能量最低原则，任何体系总会趋向于能量更低的状态，气泡的产生不利于体系的整体稳定，这也是为什么我们在生活中看到的泡泡总是在“啵”的一声中化为虚无。然而，在奶盖中，因为奶油与鲜奶中油脂和表面活性剂的存在，使得情况略有不同：油脂与水互不相溶，而密度又比水小，于是油脂分子总是逃到水与空气相接的表面上（比如肉汤表面上漂浮的油花），将水-空气界面替换成了油脂-空气界面。由于油脂较低的表面自由能，油-气界面的表面能增加比起水要低得多，从而使气泡也稳定得多，奶盖中的诸多气泡也正是借助这一原理，得以安然渡过漫长的制作过程，直至喝下那一刻的美妙。

四、结语

在植脂末中乳化油脂构筑奶香、水溶液中形成胶束增稠提升口感、奶盖中稳定化气泡形成蓬松结构，表面活性剂在奶茶的方方面面都起到了举足轻重的作用；失去了表面活性剂的帮助，手中那杯香甜的饮料也将不复存在。放眼世界，从一颗小小的肥皂泡到世界万物的生命起源，表面活性剂更是在我们生活中的各个方面扮演着默默无闻而无可替代的角色。倘若我们深入探索科学现象背后的科学原理，掌握之并尝试利用现有的技术手段加以运用，人们的生活即有可能因此发生翻天覆地的变化。见微知著，一杯小小的奶茶蕴含着深刻的物理化学原理，不知下一次喝奶茶时，香浓的奶茶入口，你心目中对奶茶的理解是否会变得有所不同？

参考文献

[1] 柳新荣. 奶茶粉末油脂乳化液性能分析[J]. 食品与生物技术学报,2022, 41(3), 96-102.

[2] Shurtleff & Aoyagi. “Brief history of Presto Food Products and Mocha Mix”. Tofutti & Other Soy Ice Creams: The Non-Dairy Frozen Dessert Industry and Market 1985, Vol. 1, pp. 108–131.

[3] Sammalkorpi M.*, Karttunen M. et al. “Ionic Surfactant Aggregates in Saline Solutions: Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) in the Presence of Excess Sodium Chloride (NaCl) or Calcium Chloride (CaCl2)”, J. Phys. Chem. B 2009, 113(17), 5863–5870.

[4] 孙欣瑶. 热处理对浓缩乳清蛋白起泡性的影响及其在咖啡奶盖中的应用[J]. 中国乳品工业, 2023, 51(3), 35-40.

来源: 科普中国高校行之“人与自然和谐共生”

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