Чай постоял несколько минут и покрылся блестящей радужной плёнкой. Замечали такое? Проводишь ложкой, а она трескается, как первый лёд на луже.
В сверхчистой воде та же заварка плёнки не давала. Дело оказалось в реакции веществ чая с растворёнными в воде солями. Ну и спецификой веществ в самом чае.
Долгое время считалось, что причина радужной пленки - то, что кипяток растапливает восковой налёт на чайных листьях.
Что плавает в чашке
В 1990-х химики Майкл Спиро и Деогратиус Джаганьи проверили эту версию.
её не подтвердил: плёнка состояла из органических соединений с островками карбоната кальция — вещества, знакомого нам по накипи в чайнике.
Органическую часть дают полифенолы. Это вещества, от которых зависят цвет и терпкость чая. На поверхности напитка они окисляются кислородом воздуха и образуют соединения с минералами из воды. Для появления плёнки нужны кальций или магний и гидрокарбонаты — растворённые соли.
Полифенолы из чая - вещества ценные. Их ещё и хвалят как антиоксиданты: они нейтрализуют агрессивные молекулы-окислители. Американские ученые 11 лет наблюдали за 500 тысячами британцев. У тех, кто пил от двух чашек чёрного чая в день, риск умереть за это время оказался на 9–13% ниже, чем у тех, кто чай не пил. Причем наличие молока и сахара - которые вроде бы вредны в чае - вообще никакой негативной роли не сыграли.
Любопытно, что жесткая вода для качества чая даже полезнее. Ведь в жёсткой воде их вымывается из листа меньше: минералы связывают часть ещё в заварнике.
Чай под нагрузкой
В 2023 году группа Петера Фишера из Швейцарской высшей технической школы Цюриха , как вода меняет прочность этой корочки. Исследователи приготовили три варианта воды: мягкую, среднюю и жёсткую. В сверхчистую воду добавили соли, обычные для водопроводной. Чем больше кальция и магния, тем она жёстче.
Затем заварили чёрный цейлонский чай, зелёную сенчу и ройбуш. На поверхность опускали насадку реометра — прибора, который измеряет, как материал сопротивляется деформации. Насадка слегка поворачивалась туда-обратно и проверяла плёнку на сдвиг.
У чёрного чая на самой жёсткой воде сопротивление небольшому сдвигу оказалось примерно в 35 раз выше, чем на самой мягкой. На мягкой воде слой обнаруживал только прибор. На сверхчистой воде не было и этого.
Ройбуш привычно называют чаем, хотя получают из другого растения. В исследовании его настой не образовал плёнки ни в мягкой, ни в жёсткой воде.
Но толщина почти не зависела от жёсткости. Через два часа плёнка на чёрном чае во всех трёх вариантах достигала примерно 20 нанометров — в тысячи раз тоньше волоса. По выводу авторов, разницу в прочности задавали плотность или внутреннее устройство слоя.
Самая жёсткая вода опыта в пересчёте на российские градусы жёсткости, с учётом кальция и магния, около 5,3 °Ж.
В Москве этот показатель колеблется примерно от 1,9 до 5,7 °Ж. Условия швейцарского опыта вполне встречаются и у нас в обычном кране. Я сейчас за городом живу - у нас тут вообще сверхжёсткая вода и чай с этой "бензиновой" пленкой - норма скорее.
Зелёный чай выдаёт плёнку раньше
На зелёном чае видимая плёнка возникала даже в мягкой воде, где чёрный казался гладким. Но заметнее — ещё не значит прочнее: на мягкой и средней воде плёнка чёрного чая сильнее сопротивлялась сдвигу.
Слева плёнка чёрного чая, справа зелёного. Даже трескаются они по-разному. Чёрные масштабные отметки соответствуют 100 микрометрам.
Разница связана с составом листьев. В зелёном чае много катехинов — одной из групп полифенолов. При обработке чёрного чая часть этих веществ окисляется и превращается в другие соединения. Различались даже трещины: плёнка чёрного чая ломалась длинными прямыми линиями, зелёного — изогнутыми.
А на ройбуше плёнка не появилась ни в одном варианте воды. Его заваривают из южноафриканского кустарника. К чайному растению он не относится, и набор полифенолов у него другой.
Уже готовую плёнку учёные минуту разбивали лабораторной мешалкой, а затем оставляли чай в покое. Слой возникал снова и сопротивлялся сдвигу примерно в десять раз сильнее. Так вели себя оба чая в средней и жёсткой воде.
В новый слой встраивались обломки старого. Получалось что-то вроде льда, который схватывается вокруг плавающих льдин.
После пары оборотов ложкой дома не обязательно получится десятикратный эффект. В лаборатории перемешивали с заданной скоростью, а за плёнкой следили часами. Но разбить её — ещё не значит убрать условия, в которых она появляется.
Что меняют лимон и молоко
Лимонный сок в опыте заменили раствором лимонной кислоты. В воду перед завариванием добавляли примерно столько кислоты, сколько содержится в чайной ложке сока на небольшую чашку.
Видимой плёнки не стало. На жёсткой и средней воде прибор ещё улавливал слабый слой, на мягкой — уже ничего. Лимонная кислота связывает кальций и подкисляет напиток, мешая плёнке образоваться.
Кислотность объясняет и старое наблюдение британских химиков: в их опытах увеличение количества заварки уменьшало массу плёнки. Чая больше, а корочки меньше — потому что настой становился кислее.
Соль тоже меняла результат. При дозе 8 граммов на литр сопротивление плёнки на жёсткой воде падало почти в десять раз. Это уже солёный чай, а не незаметная щепотка ради гладкой поверхности.
Молоко действует сложнее: его белки меняют состав слоя. Когда их проверяли по отдельности, один белок — бета-казеин — давал матовую плёнку, а с другим, бета-лактоглобулином, видимой плёнки не было. Эти опыты с отдельными белками ещё не предсказывают поведение цельного молока.
Если корочка мешает, попробуйте воду помягче или лимон. У фильтра должна быть функция умягчения: улучшить запах воды и убрать из неё соли жёсткости — разные задачи.
Можно устроить проверку и дома: заварить один чай в двух одинаковых чистых чашках, но на воде разной жёсткости. Пачка та же, посуда та же, а поверхность напитка может выглядеть по-разному.
