外源酶对茶汤贮存过程中品质的影响

2012-04-29黄彤

湖北农业科学 2012年15期

黄彤

摘要：向茶汤中添加不同的外源酶，考察酶的种类、剂量、作用时间对改善茶汤贮存过程中褐变及沉淀现象的影响。结果表明，ｐＨ５．５、４０ ℃条件下，０．０１５Ｕ／ｍＬ单宁酶作用１．０ｈ后，加入２．０Ｕ／ｍＬ葡萄糖氧化酶，对茶汤的护色及防沉淀效果最好。

关键词：茶汤；酶；护色；防沉淀

中图分类号：ＴＳ２７２文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０12）15－3300-04

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｅａｂｅｖｅｒａｇｅｓ；ｅｎｚｙｍｅ；ｃｏｌｏｒ－ｓｕｓｔａｉｎｉｎｇ；ａｎｔｉ－ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ

茶叶中富含茶多酚、矿物质、氨基酸、维生素和咖啡碱等多种成分，具有降压、减肥、提神醒脑、利尿、明目等诸多功效。近年来，随着科学技术的发展，大量先进技术的应用在很大程度上促进了茶饮料生产的迅速发展，茶已经成为世界上消费量最大的饮品之一。但是茶汤在贮藏过程中容易出现汤色褐变及乳状沉淀的现象，在一定程度上制约了绿茶饮料的发展。研究人员曾试图通过调节ｐＨ、使用包埋剂、添加金属离子和抗氧化剂防止茶汤的褐变［１］，采用外源酶处理、金属离子络合、添加大分子胶体物质、膜分离等方法防止沉淀的产生［２］。但已报道的对茶汤稳定性的研究往往只集中于某一方面，或者护色，或者防止沉淀的产生。本试验拟通过在茶汤中添加外源酶来观察茶汤贮存过程中色度、浑浊度及茶多酚等有效成分含量的变化，研究外源酶对茶汤贮存过程中预防色泽褐变和沉淀产生的作用，以期为茶饮料的生产提供理论依据。

１材料与方法

１．１材料与仪器

市售中档屏山炒青（四川省屏山县名优茶总公司生产）、单宁酶（Ｔａｎｎａｓｅ，２００Ｕ／ｇ，上海金穗生物科技有限公司）、木瓜蛋白酶（Ｐａｐａｉｎ，１０００Ｕ／ｍｇ，上海源叶生物科技有限公司）、果胶酶（纯度≥９９％，国药试剂集团）、葡萄糖氧化酶（ＧＯＤ，１００Ｕ／ｍｇ，Ａｍｅｒｓｃｏ）。主要仪器设备包括电子天平、离心机、紫外分光光度计、浊度测定仪等。

１．２试验方法

１．２．１茶汤的制备将茶叶粉碎过４０目筛，按茶水质量比１∶１００加入８５ ℃热水，保温浸提１０ｍｉｎ，待浸提液冷却至室温后４０００ｒ／ｍｉｎ离心１０ｍｉｎ，取上清液封口保存备用。

１．２．２添加外源酶对茶汤稳定性影响的试验取茶汤，调至酶的最适ｐＨ，加入外源酶，在一定温度下水浴酶解２ｈ，离心灭菌后分别分装在容量瓶中，密封，室温放置，每隔１０ｄ测定茶汤的色度、浑浊度，共测定３次，并于３０ｄ后测定茶汤中茶多酚、咖啡碱、氨基酸和蛋白质的含量。分别考察酶种类、酶用量和酶解时间等对茶汤稳定性的影响。①单宁酶、木瓜蛋白酶、果胶酶对茶汤品质的影响。取茶汤，分别加入单宁酶（０．０１Ｕ／ｍＬ，ｐＨ５．５、４０ ℃）、木瓜蛋白酶（５０Ｕ／ｍＬ，ｐＨ６．２、５０ ℃）、果胶酶（体积分数０．００４％，ｐＨ４．０、５０ ℃），在各种酶的最适反应温度下水浴酶解２ｈ。②单宁酶剂量对茶汤品质的影响。取茶汤，调ｐＨ为５．５，分别按０．００５、０．０１０、０．０１５、０．０２０、０．０２５、０．０３０Ｕ／ｍＬ的剂量加入单宁酶，在４０ ℃下水浴酶解２ｈ。③单宁酶酶解时间对茶汤品质的影响。取茶汤，调ｐＨ为５．５，按０．０１０Ｕ／ｍＬ的剂量加入单宁酶，在４０ ℃条件下分别水浴酶解０．５、１．０、１．５、２．０、２．５、３．０ｈ。④葡萄糖氧化酶剂量对茶汤品质的影响。取１００ｍＬ茶汤，调ｐＨ为５．５，分别加入０、５０、１００、１５０、２００、２５０Ｕ葡萄糖氧化酶，离心灭菌后分别分装在４个容量瓶中，密封，室温放置，每隔１０ｄ打开１份，测定茶汤的色度、浑浊度，共测定３次，并于最后一次用第４个容量瓶测定茶多酚、咖啡碱、氨基酸和蛋白质含量。⑤单宁酶和葡萄糖氧化酶复合作用对茶汤品质的影响。取１００ｍＬ茶汤，调ｐＨ为５．５，于４０ ℃下加入０．０１５Ｕ／ｍＬ单宁酶处理１ｈ，然后加入２.０Ｕ／ｍＬ葡萄糖氧化酶，以不加单宁酶只加葡萄糖氧化酶和只加单宁酶不加葡萄糖氧化酶的茶汤作对照。

１．３茶汤品质的测定

茶汤色度：４２０ｎｍ比色法；茶汤浑浊度：使用浊度测定仪测定；茶多酚含量：酒石酸亚铁比色法（ＧＢ／Ｔ８３１３－２００８）；咖啡碱含量：紫外分光光度法（ＧＢ／Ｔ８３１２－２００２）；氨基酸含量：水合茚三酮比色法（ＧＢ／Ｔ８３１４－２００２）；蛋白质含量：考马斯亮蓝Ｇ－２５０法。

２结果与分析

２．１酶种类对茶汤品质的影响

不同种类的酶对茶汤贮存过程中品质的影响结果见表１。由表１可知，经单宁酶、木瓜蛋白酶和果胶酶处理的茶汤在贮存１０、２０、３０ｄ后的浑浊度均小于空白对照，表明这３种酶均能减少沉淀的产生。茶饮料中的多酚类物质是参与形成沉淀的主要组分，严重影响茶汤的澄清度和稳定性。单宁酶是一种水解酶，作用于儿茶酚与没食子酸间的酯键，水解酯型儿茶素生成没食子酸和葡萄糖，没食子酸又与茶黄素、茶红素竞争咖啡碱，形成小分子的水溶性化合物，从而降低茶汤的浑浊度，使茶汤保持澄清状态［３］。贮存３０ｄ后，单宁酶处理的茶汤浑浊度显著低于对照（Ｐ＜０．０５），并且其茶多酚等有效成分的保留也最好。蛋白质、果胶类物质也是茶汤沉淀的重要组成部分［４］，木瓜蛋白酶将茶汤中的可溶性蛋白质水解形成小分子氨基酸；果胶酶的作用是分解果胶形成可溶性糖类物质［５］，从而降低茶汤的浑浊度。与对照相比，木瓜蛋白酶和果胶酶处理后茶汤的浑浊度均有所下降，但差异不显著（Ｐ＞０．０５）。

对３０ｄ后茶汤的色度进行多重比较，发现各处理之间差异不显著（Ｐ＞０．０５），表明单宁酶、木瓜蛋白酶和果胶酶均不能有效缓解茶汤贮存过程中色泽的改变。

２．２单宁酶对茶汤品质的影响

２．２．１单宁酶剂量对茶汤品质的影响单宁酶剂量不同，其对茶汤品质的影响也不同。由表２可知，在酶剂量为０．００５～０．０１５Ｕ／ｍＬ时，茶汤的浑浊度随酶剂量的增加有下降的趋势，当酶剂量高于０．０１０Ｕ／ｍＬ时，处理３０ｄ后茶汤的浑浊度显著低于对照处理；但各剂量单宁酶处理之间的浑浊度没有显著差异（Ｐ＞０．０５），可能的原因是低剂量的单宁酶就已经能将茶汤中的酯型儿茶素完全水解。除0.005 Ｕ／ｍＬ处理外，不同剂量的单宁酶对茶汤的色泽均没有显著的改善作用（Ｐ＞０．０５）。从有效成分的含量来看，单宁酶剂量为０．０１５Ｕ／ｍＬ时茶多酚的含量最高。

２．２．２单宁酶酶解时间对茶汤品质的影响由表３可知，茶汤的浑浊度随着酶解时间的延长有降低的趋势，单宁酶酶解时间长于１．５ｈ时，贮存３０ｄ后茶汤的浑浊度均显著低于对照（Ｐ＜０．０５）；酶解时间长于１．０ｈ后，各单宁酶处理间浑浊度的差异不显著（Ｐ＞０．０５）。同时，随着贮存时间的延长，各处理茶汤的色度均逐渐增加，且３０ｄ后单宁酶处理的茶汤色度均高于对照，这可能是保温酶解的过程引起了茶汤中呈色物质叶绿素和黄酮的变化。

２．３葡萄糖氧化酶对茶汤品质的影响

茶汤中的多酚类等物质很容易被氧化，使茶汤颜色变褐，葡萄糖氧化酶可利用葡萄糖作为底物发生氧化还原反应除去茶汤中的氧，切断多酚类等物质的氧化途径，阻止多酚类被氧化生成其他有色物质，从而达到保护茶汤色泽的目的。从表４可知，贮存３０ｄ后，茶汤的色度随着葡萄糖氧化酶剂量的增加逐渐降低，葡萄糖氧化酶剂量大于１．０Ｕ／ｍＬ时，茶汤的色度显著低于对照（Ｐ＜０．０５）；当葡萄糖氧化酶剂量超过1．5 Ｕ／ｍＬ时，茶汤的色度随其剂量的增加没有显著变化（Ｐ＞０．０５）。从茶汤的浑浊度来看，葡萄糖氧化酶剂量为２.０Ｕ／ｍＬ时浑浊度最小，显著低于对照（Ｐ＜０．０５），且此时茶汤中有效成分茶多酚、咖啡碱等的保留情况较好。

２．４单宁酶和葡萄糖氧化酶复合作用对茶汤品质的影响

单宁酶水解酯型儿茶素生成没食子酸和葡萄糖，而葡萄糖是葡萄糖氧化酶在茶汤中的底物，因此单宁酶的存在有利于提高葡萄糖氧化酶的作用效率；而葡萄糖氧化酶的存在可以阻止多酚类物质的氧化，使更多的多酚类被水解成小分子物质，从而降低茶汤浑浊度［５］。从表５可以看出，单宁酶和葡萄糖氧化酶复合作用不仅能有效延缓茶汤贮存过程中色度的升高，而且能显著减少茶汤沉淀的产生（Ｐ＜０．０５）。同时经过两种酶复合作用后，茶汤中的各主要有效成分含量均高于其他处理。

３结论与讨论

茶汤沉淀的形成是茶汤中的茶多酚、咖啡碱、蛋白质、多糖以及疏水性脂质、金属离子等物质间相互作用的复杂过程［６］，如茶多酚可以分别与咖啡碱和可溶性蛋白质形成络合物沉淀，咖啡碱与蛋白质也能形成络合物沉淀［７，８］。茶汤的褐变则主要是由于茶多酚的氧化和叶绿素的分解［９］。茶多酚是茶汤中的主要有效成分，在贮藏过程中会氧化聚合形成茶黄素、茶红素，使绿茶汤色发红、发暗甚至褐变；形成绿茶汤色的重要色素——叶绿素也是一种不稳定的色素，其在高温和光照条件下发生取代反应，形成褐色的去镁叶绿素，从而使茶汤褐变。

本试验使用外源酶处理茶汤，以茶汤色度、浑浊度及茶多酚等有效成分含量为指标，考察了不同因素对茶汤品质的影响。结果显示，单宁酶和葡萄糖氧化酶复合作用（０．０１５Ｕ／ｍＬ单宁酶４０ ℃处理１ｈ后加入２.0 Ｕ／ｍＬ葡萄糖氧化酶）不仅能有效防止绿茶茶汤色度的升高，而且减少了沉淀的产生，同时茶汤中的各主要有效成分保留情况良好。

随着茶叶加工技术的不断发展和酶技术应用的深入，酶在茶叶加工中的研究愈来愈多，目前已成为茶叶加工的一大研究主题，但是在酶的使用中还应注意解决以下几个问题。

１）酶解条件。影响酶活性的因素很多，如酶促反应的温度、ｐＨ、与酶结合的辅基、底物和酶的比例、底物反馈抑制［１０］等，为了充分发挥酶的作用，必须注意加工工艺中相应条件的优化。

２）酶的分离提取。目前所使用的外源酶大多是从植物或微生物中提取分离，成本较高，且外源酶的活力也很难保持。提取分离高纯度的外源酶并保持其活力是制约茶叶加工中外源酶应用的关键因素。

３）酶的固定化。目前外源酶大多是以水溶性的状态进行作用，酶在整个反应系统中与底物、产物混在一起，难以回收利用［１１］，这种一次性使用酶的方式成本高，限制了酶在茶饮料加工领域的应用。对于适合于茶饮料加工的酶种类，寻找合适的载体，将酶固定化，将有利于降低生产成本、提高生产效益。

另外，由于茶汤是一个很复杂的体系，影响其稳定性的因素很多，采用单一方法难以获得理想的效果，需多种方法结合起来使用，如酶法结合离心分离技术、膜分离技术等。目前关于这些技术综合应用的研究报道较少，也需要进一步探讨。

参考文献：

［１］叶倩，梁月荣，陈瑞鸿．绿茶饮料护色技术的研究进展［Ｊ］．茶叶，２００６，３２（１）：１８－２２．

［２］宁井铭，方世辉．茶饮料防沉淀技术研究进展［Ｊ］．茶业通报，２００４，２６（１）：４１－４４．

［３］邓军，马少敏，王荣辉．单宁酶及其在茶饮料中的应用［Ｊ］．广西轻工业，２００９，（３）：６－７，１７．

［４］李小满．茶饮料关键控制点及其处理的研究［Ｊ］．广州食品工业科技，２００１，１７（１）：８０－８２．

［５］宁井铭，方世辉，夏涛，等．单宁酶及协同物质对绿茶饮料稳定性的影响［Ｊ］．食品与发酵工业，２００６，３２（６）：６９－７２．

［６］曾海宾，朱俊．茶饮料沉淀机理及解决途径的探讨［Ｊ］．福建轻纺，２００３，１０（１１）：４８－５０．