速溶茶生产加工中增香保香技术的研究进展

陈会娟，李瑞利，童华荣

(西南大学食品科学学院，重庆，400716)

速溶茶研制开始于20世纪40年代英国，我国速溶茶在20世纪70年代才开始小规模生产［1］，品种主要有速溶红茶、速溶绿茶、速溶乌龙茶和各式冰茶。速溶茶的生产工艺，主要包括热溶性速溶茶和冷溶性速溶茶的加工，2种速溶茶加工工序的主要区别是热溶性速溶茶的主要包括拼配、轧碎、萃取、净化、浓缩、干燥等的基本工艺过程，冷溶型高香速溶茶的加工除以上工序外，还需有增香以及转溶等工艺处理，以提高速溶茶的香气和避免其冷后“冷后浑”现象的发生［2］，所以本文所述的增香技术主要是针对冷溶性速溶茶。

1 速溶茶加工工艺的研发状况及其加工中香气化合物损失及原因的研究进展

1.1 速溶茶加工工艺的研发

Rudolf等［3］通过浸湿茶和干燥的茶叶形成压力差和低温汽提法浸提茶叶，用冷的集装器收集浸提液，不经过干燥而生产出的速溶冰茶，与冲泡茶叶的茶汤香气成分相当。他们还提出，在浸提液中加入多磷酸盐、酸性亚硫酸盐、亚硫酸盐以及适量的角叉菜胶形成的束缚链可有效提高该冰茶成分的稳定性。Tito等［4］通过将保留较多鲜叶有效成分的绿茶和酶促发酵形成的红茶混合，通过热水浸提、浓缩及干燥工序首次生产出了混合茶叶的速溶茶，并提出，保持绿茶与红茶的质量比为4∶1～2∶1，不仅可使速溶茶产品的有效成分增加，而且还能丰富茶叶香气成分和提高滋味品质。郑玉芝等［5］采用微波提取-超滤膜过滤-反渗透浓缩-真空冷冻干燥等工艺制备速溶茶，结果表明，其产品提取得率为干茶叶的25% ～30%，所制得的速溶茶速溶于冷水，澄清透明，且无“冷后浑”现象的发生。Lehmberg等［6］用单宁酶以及降解茶叶细胞壁的纤维素酶、果胶酶、半纤维素酶等在适当pH和温度下，加水混合提取粉碎的红茶，提取液经过正常的浓缩、干燥生产速溶红茶，结果表明，此种方法生产的速溶红茶的茶汤澄清，色泽好并且香气稳定性较好。

干燥是速溶茶加工的最后一道工序，对速溶茶的品质起着决定性的作用。刘殿宇［7］报道称CGYP01－500型立式压力喷雾干燥系统的两级捕粉式的压力喷雾干燥系统在速溶茶粉生产中采用了旋风加布袋两级串联捕粉结构，这种捕集回收的方式减轻了以往单纯用滤袋捕粉的工作负荷，延长了击振滤袋挂粉的间隔时间，弥补了单级捕粉式压力喷雾干燥系统的捕粉不完全的缺陷，捕捉茶粉的效果更好。孙艳娟等［8］利用超滤膜对茶叶浸提液除杂，反渗透膜浓缩，并结合冷冻干燥技术制备速溶茶粉，结果表明，通过冷冻干燥得到的速溶茶粉冷溶性佳、品质好。

1.2 速溶茶加工过程中香气化合物损失及其原因

目前，速溶茶加工技术存在三大难点，即保色、保香、防沉淀尚未完全解决，造成速溶茶的滋味淡、冷溶性差、香气低等不良品质特点，这在很大程度上限制了速溶茶的发展。

茶叶香气是决定茶叶品质的重要因素之一，其中，反式-2-己烯醛、芳樟醇、顺式-3-己烯醇、3-甲基正丁醛、2-甲基丙醛、苯甲醇、苯乙醛和β-紫罗酮八种化合物对茶香有重大贡献［9］。在速溶茶加工过程的提取、浓缩及干燥等工序中，茶叶香气化合物易发生各种反应，如氧化、聚合、缩合、基团转移等，从而使香气化合物结构及组成发生重大变化。Christian等［10］的研究表明，在红茶成品茶中有42种香气值(OAVs，香气化合物含量与香气阈值的比值)＞1的香气化合物对红茶的香味起着决定性的作用，而在上述红茶浸提液中仅有18种OAVs＞1的香气化合物被检测出，大部分香气化合物在红茶浸提过程中都损失掉了。

朱旗等［11］采用SDE法对某公司速溶绿茶在加工过程中香气的变化进行了跟踪研究，结果发现，各类香气组分在加工过程中的损失程度有一定差异，成品速溶绿茶酮类香气成分的损失最大，其次是酯类、碳氢类、醛类、酚类、醇类。罗龙新等［12］的研究发现，茶饮料中的香气成分极易受温度的影响，特别是经高温杀菌后，乌龙茶和红茶饮料中的脂类、醇类产生恶化，且含量和比例发生了较大的变化，失去新鲜及花香风味，形成了不愉快的“熟汤味”;绿茶饮料中的挥发性物质如萜烯醇(terpen alcohols)及其氧化物、苄醇(benzyl alcohols)、β-紫罗酮(S-ionone)、茉莉酮(zjasmine)、吲哚(indole)、4-乙烯苯酮(4-vinyl ketone benzene)明显增加，并且茶叶中的非挥发性物质前驱物也衍生成挥发性化合物如沉香醇(Linaloo1)，牛儿醇(geranio1)，这样就造成茶饮料的香气成分的平衡被破坏，从而导致香气的恶化。

2 速溶茶加工过程中保香增香技术研究进展

2.1 反渗透膜浓缩的保香增香

浓缩工序是速溶茶生产中香气损失最多的工序，传统的浓缩工序是采用工作温度较高、有相变、系统不密闭的真空浓缩技术，而反渗透浓缩工序是采用常温、无相变，且以在密闭系统内完成的反渗透技术作为浓缩手段，避免了温度及相变对茶叶原有品质的影响。王华夫［13］的研究表明，用蒸馏法制得的浓缩液中，异戊醇、正戊醇、2，5-二甲基吡嗪、顺-3-已烯醇、α-紫罗酮、2-苯乙醇、β-紫罗酮以及橙花叔醇等香气成分几乎已损失殆尽，而用反渗透法制得的浓缩液中，这些绿茶香气的主要成分都有一定保留，这与其在膜分离法对浓缩茶汁中儿茶素和香气成分的影响［14］中得出的结论也相一致。周天山等［15］的研究也表明，反渗透膜浓缩工艺生产的速溶绿茶由于低温浓缩绿茶汁，从而避免了在蒸发浓缩工艺中由于温度较高和真空泵的不断抽吸而造成香气物质的挥发殆尽。

反渗透膜浓缩虽对温度要求不高，但对膜的质量要求非常严格。Rajagopalan等［16］利用不同的膜对香气化合物进行渗透浓缩，结果发现，利用聚甲氧基有机硅-聚碳酸酯膜能增加香气化合物的浓缩，且降低香气化合物的分散性;乙醇能够增加香气化合物的总通率，降低其分离系数，而聚乙醚在氨基薄膜中则起到与之相反的作用。

2.2 β-环糊精(β-CD)的保香增香

早在1982年就有人提出［17］，在速溶茶生产的浸提液中加入环糊精，能够避免茶叶中的香气成分在干燥工序中损失掉，从而能生产出极富香味的速溶茶，用香精油与β-CD混合，添加适量的黏合剂制成芳香微胶囊，与茶叶混合加工成加香茶，冲泡时茶汤香味突出。

刘晶晶等［18］采取茶粉加入0.5%的β-环糊精和0.025%的EDTA，蒸馏水浸提的方法生产的速溶茶香气较浓，色泽较好，而且保持了原茶叶的风味特色。覃丽等［19］的研究也表明，提取时加入β-环状糊精，然后进行水浴浓缩、真空干燥的方法制得的速溶绿茶基本保留了原茶香气。庄学东［20］在探讨速溶茶浸提工艺时指出，浸提中添加β-环状糊精的量为茶叶质量的6% ～8%为宜，添加过多，会使茶汤变浑;过少，则起不到保持茶香的作用。姚勇芳等［21］实验结果也表明，浸取工序中β-环状糊精的添加量以茶叶质量的8%左右为宜，浓度过低，不能有效束缚香气成分，持久性差;浓度过高，导致糊精分子之间结合而浑浊，且香气成分很难挥发出来。

焦家良等［22］及王岸娜等［23］分别在 CN1973653A和CN101049120A专利中公布，在速溶普洱茶速溶绿茶加工中加入β-环糊精不仅有助于保存茶颗粒的香气，还能大量保存原茶中的固有营养成分如游离氨基酸、茶多酚、黄酮类物质、VC和微量元素等，且溶解速度快，冷后无沉淀，茶香独特，气味芳香宜人。叶宝寸等［24］研究以薄荷香精为芯材，以β-环糊精、糊精、麦芽糊精和可溶性淀粉对芳香微胶囊壁材进行筛选，结果表明，以β-CD对香气物质包埋效果最佳，其次依次为麦芽糊精(吸湿性强，易潮解)、糊精，其中可溶性淀粉的效果最差。2008年陈婷［25］等也以β-环糊精和魔芋胶为壁材对普洱茶香气成分进行微胶囊化，并得出最佳比例为β-环糊精与魔芋胶的质量比为500∶1。沈放等［26］在制取速溶普洱茶时，在茶渣中加入加入0.5%的β-环糊精进行浓缩，所得浓缩液与前次浓缩液混合之后冷冻干燥制得的速溶普洱茶陈香显著，香气得率提高，基本保持了原普洱茶的品质风格。

2.3 酶法增香

高菊儿等［27］的报道，早在1972年上海工业微生物研究所就用纤维素酶的方法制造速溶茶，并可大大提高速溶茶生产得率。谭淑宜等［28］和张正竹［29］的研究也表明，采用低温酶法提取茶叶，如纤维素酶与果胶酶液提取茶叶能有效提高提取率，并且茶叶香气成分在提取过程中散失较少，香气有所改善。

梁靖等［30］通过对纤维素酶的应用研究表明，纤维素酶应用于速溶茶加工中较合适的浸提温度为45℃、浸提时间为60min、添加量为0.15ug/mL。Vaswati Deka等［31］于 US2009/2009083418A1 专利中阐述了将茶原料通过冷凝收集可挥发性芳香物质，然后通过向余下的茶原料中添加纤维素酶、果胶酶、糖苷酶的一种或是几种来提取可溶性固形物，然后将两者混合来提高茶制品香气的技术。武永福等［32］研究提出，酶辅助浸提速溶绿茶的温度显著降低，能耗显著减少，蛋白酶、果胶酶、纤维素酶以及由它们组成的复合酶对茶叶各主要品质成分的浸出量均有提高。Jolly等在专利 US2007/0020744A1［33］中也提出酶组分能够增加食品以及饮料中的营养物质和香气成分的形成。夏涛等［34］通过诱导交联作用将β-葡糖苷酶交联到藻朊酸盐上进行优化，结果表明，进行固化后的β-葡糖苷酶能明显增加茶叶中香精油的总量(绿茶、乌龙茶和红茶分别增加了20.69%、10.30% 和6.79%)。

2.4 香气回填及渗透蒸发回收香气增香

2.4.1 香气回填技术

ARS技术(aroma-recovery system)是一种茶叶香气的萃取回收技术，其原理是利用生物分子分解技术和特殊的萃取装置(ARS)，从茶叶与水组成的茶浆中连续分离和萃取茶的香气化合物经冷凝后冷藏，以保持最好的香气品质状态，然后通过回填技术将香气液回填到茶粉中，生产出高香速溶茶粉。罗龙新［35］及陈悦水等［36］的研究均表明，采用ARS技术可明显改善速溶茶和茶饮料的香味品质，特别是茶浓缩汁产品的表现尤为突出，可保持原茶叶85% ～90%的香气特征和强度。但香气蒸汽液的制备仍是一个技术难点，目前研究较多的是通过膜的渗透蒸发来回收茶叶香气液。

2.4.2 渗透蒸发回收茶叶香气

茶叶在加工之前以各种方法如蒸汽蒸馏或从加工中冷凝压缩排气流提取所得的香气成分，最终添加到成品中，是困难的，并且从中得到的典型的香气浓度仅在百万分之一范围内。而渗透蒸发技术在温和条件下进行香气回收，能够提供很好的分离，被认为是传统分离加工的替代技术。Voilley等［37］人也建议使用渗透蒸发这项技术，靠有机物质的渗透蒸发回收香气。Karlsson等［38］通过在不同的温度条件下对香气化合物渗透蒸发回收，结果发现随着蒸发温度的升高，香气化合物回收率明显增加，但是不同香气化合物对其回收的最佳温度也具有明显的选择性。Dharmesh M Kanani等［39］应用膜技术从茶叶香气浓缩物或茶提取物中回收香气，在批量真空渗透蒸发系统中用聚辛甲基硅氧烷薄膜(POMS)和聚二甲基硅氧烷薄膜(PDMS)分别在八种主要香气化合物的水溶液(二元混合物)、模型溶液以及真正的茶提取物中进行这些化合物的渗透作用研究，结果显示，渗透作用对β-紫罗酮，反式-2-己烯醛，芳香醇，顺式-3-己烯醇和3-甲基正丁醛的混合物有很好的选择性，而对苯乙醛，2-甲基丙醛和苯甲醇有中等的选择性。以上研究表明，渗透蒸发技术对香气化合物有很好的选择性和分离得率，并且操作条件温和，是一种从茶叶香气浓缩物中回收香气的引人注目的技术。

Anudeep Rastogi等［40］于 US2009/0191309 A1 专利中阐述了在0.5～1.4Pa的绝对压力下使茶叶与水或与水蒸气充分接触产生携带饱和香气成分的水蒸气，保证蒸汽中的香气量大于单位原料的2%，小于蒸汽的1%，然后通过冷凝重新获得浓缩香气。Vaswati Deka等［41］于US2009/0169679 A1 专利中阐述了在适温条件下，通过适当的单一酶或者混合酶作用下，提取茶水获得含茶香的蒸汽，再重新回填生产出好的茶香产品。

在速溶茶生产过程中，利用渗透蒸发回收茶香，然后回填，固然是保留茶香的极好方式。但是在高温蒸馏过程中也会造成一些非挥发性的香气前体物质发生非酶促反应，生成大量的异味物质［42］，对速溶茶的香气产生不良影响;再加上其对香气化合物的选择性相当不同，经高度浓缩后会导致香气剖面的重大改变，如何完善此项技术，还需作进一步的研究。

2.5 其他增香保香技术的应用

2.5.1 超声波辅助提取增香技术

超声提取又称超声波萃取、超声波辅助萃取。超声提取的原理是利用超声波辐射产生的强烈的空化效应、机械振动、扰动效应、高的加速度、乳化、扩散、击碎和搅拌等多种作用，从而加速目标成分进入溶剂，提高提取效率，并可节约溶剂，避免高温对提取成分的影响。夏涛等［43］的研究表明，与传统茶叶萃取技术相比，在速溶茶生产中利用超声波辅助萃取茶叶，能够增加香气化合物和糖苷类芳香前体物质的提取率，且生产的速溶茶感官品质较好。

2.5.2 微波提取增香

微波协助萃取是把微波作为一种与物质相互作用的能源来使用的，通过萃取剂对微波能量的吸收，从而达到提高萃取率的目的。根据郑玉芝等［5］的研究，微波辅助有机溶剂萃取，可大大降低提取的温度，并最大限度地保留香气成分，避免其高温挥发或变劣。

2.5.3 干燥工序中减少香气损失

现行干燥速溶茶的方法主要有喷雾干燥和真空冷冻干燥两种。比较两种方式对速溶茶品质的影响，我们发现，喷雾干燥的时间短，效率高，所以在主要生产速溶茶的国家，几乎都是采用喷雾干燥。但喷雾干燥也有一些缺点，如产品香气相比真空冷冻干燥较差，冲泡时容易产生浮沫等。真空冷冻干燥干燥时由于不产生液相，冰冻茶汁失水后，不会发生体积收缩，因而产品特别疏松，冷溶性好，同时是在低温缺氧的环境中干燥，因而化学反应很弱，使产品的色、香、味品质得到了保全。但冷冻干燥的成本高，生产能力小，使其应用受到了限制。

3 问题与展望

速溶茶生产是茶叶深加工的重要体现，在茶叶生产中占有重要地位。自古以来，我国人民饮茶讲究的是茶叶的色、香、味、形的完美结合，而茶叶香气更是茶叶感官审评的一个重要指标，加工速溶茶的原料一般都是些较粗老的茶叶，本身有效成分含量就低，又经过提取、浓缩、干燥等加工工艺，再加上香气化合物本身的可挥发性能，在加工过程中不免发生氧化、缩合、聚合、异构等化学反应，大量香气散失，从而造成速溶茶香低、味淡、冷溶性差等问题，从而在消费市场上缺乏竞争力。所以为了提高速溶茶的竞争力，实现速溶茶产品的高香冷溶特征依然是众多研究者关注的重点，加大对速溶茶增香保香技术的研究，以期获得更佳风味的速溶茶生产加工工艺。

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