酶在速溶茶加工工艺中的应用

2013-09-18何晓梅

茶叶 2013年3期

何晓梅张颖武丽

(1.皖西学院生物与制药工程学院，六安 237012;2.皖西学院安徽省植物生物技术实验实训中心，六安 237012)

引言

经过现代科学的分离和鉴定，茶叶中含有机化学成分达四百五十多种，无机矿物元素达四十多种。茶叶中的有机化学成分和无机矿物元素含有许多营养成分和生理活性成分。有机化学成分主要有:茶多酚类、植物碱、蛋白质、氨基酸、维生素、果胶素、有机酸、脂多糖、糖类、酶类、色素等。无机矿物元素主要有:钾、钙、镁、钴、铁、锰、铝、钠、锌、铜、氮、磷、氟、碘、硒等。茶叶，是著名的世界三大饮料之一，被称为“东方饮料的皇帝”。茶叶作为人们最喜爱的饮料之一，已经突破了传统的加工方式，速溶茶以其丰富的种类和方便、快捷的饮用方式，成为了广大饮茶消费者的喜爱。速溶茶含有传统茶叶中能够进入茶汤的营养成分和风味物质，具有茶对人的一切功效，当前在国际上，特别是在欧美国家颇为流行，是一种很有前景的饮品［1］。速溶茶是以成品茶、半成品茶、茶叶副产品或鲜叶为原料，通过轧碎处理、浸提、净化(过滤)、转溶、浓缩、干燥等工艺过程，加工成一种易溶入水而无茶渣的颗粒状、粉状或小片状的新型饮料［2］。

目前我国速溶茶生产存在的主要问题是生产厂大多采用热水浸提、浓缩、喷雾干燥的工艺，速溶茶产品香气低，滋味淡，速(冷)溶性差，工业规模生产提取率低。近年来有人尝试把酶技术应用到速溶茶加工工艺中，在改善其品质，提高得率方面取得了初步进展［3，4］。到目前为止，已有纤维素酶、果胶酶、蛋白酶、多酚氧化酶、单宁酶等酶制剂应用到速溶茶加工工艺中。本文根据大量文献资料的查阅，现将酶在速溶茶加工工艺中的作用及其机理进行综述，并对酶技术应用于制备速溶茶进行展望。

1 速溶茶加工工艺中的常用酶及其作用机理

根据茶叶的结构、茶叶浸提液的化学成分以及解决影响速溶茶制备品质的各因素，国内外学者通过大量的研究表明纤维素酶、果胶酶、蛋白酶、单宁酶等对提高速溶茶浸提率、改善速溶茶品质方面有着极其重要的作用。速溶茶加工工艺中的常用酶及其作用机理［5－7］见表 1。

表1 酶在速溶茶加工工艺中的作用机理

2 酶在速溶茶浸提工艺中的应用

目前速溶茶的浸提方式主要有热水浸提、微波辅助浸提［8］、超声波辅助浸提［9］、无热浸提［10］、酶法辅助浸提等。在速溶茶提取中，酶可以使茶叶细胞壁降解形成更疏散的结构，甚至完全溶解，其中的有效成分能最大限度地溶出，提高了速溶茶的制取率。而且酶法提取反应条件温和，茶叶中生物活性物质不会遭到高温高压的破坏，保持了较高的稳定性和活性，提高了速溶茶的品质;同时，酶的催化效率高，大大减少了浸提时间，降低了成本。梁靖等通过三因素三水平正交实验L9(34)研究纤维素酶的加入量、酶解温度、酶解时间对速溶茶提取率的影响，结果表明使用纤维素酶可以有效提高速溶茶的提取率，其较优浸提工艺参数为酶量0.15 U/mL、酶解温度45℃、酶解时间60 min;另外还观察了经纤维素酶处理过的茶粉和未经纤维素酶处理过的茶粉分别制成饮料的沉淀情况，25℃密闭条件下，前者在30天内不出现沉淀，储藏50～100天出现极微量的沉淀，后者储藏30天出现极微量的沉淀，随着储藏时间的延长沉淀越来越多，表明经酶处理后所制茶饮料在短期内具有较好的稳定性［11］。谭淑宜等用不同浓度纤维素酶液(0.05%、0.1%、0.3%、0.5%)分别处理红碎茶和绿茶，测定其提取液中茶多酚、氨基酸、咖啡碱及水浸出物含量，结果表明，用不同浓度的纤维素酶液处理后，红碎茶提取液中咖啡碱含量与未经纤维素酶处理相比有所降低，其它各待测物提取率均有所提高，且用0.3%纤维素酶液处理的红碎茶和绿茶效果最好，与对照相比，其提取液汤色和亮度能保持一段时间。另外，谭淑宜等还研究了果胶酶提取和蛋白酶提取分别对红碎茶和绿茶提取液中茶多酚、氨基酸、咖啡碱及水浸出物含量的影响，结果表明，果胶酶对红碎茶和绿茶的提取均有一定的效果，水浸出物含量均有所提高;红碎茶和绿茶经蛋白酶提取，其提取液中氨基酸提取率分别比对照高196.8%和72.8%，而氨基酸是茶叶品质的重要滋味、香气因子，可见蛋白酶的加入对提高速溶茶滋味非常有利［12］。赵文净等分别以乌龙茶(八仙)和绿茶(梅占)为原料，研究添加不同浓度木瓜蛋白酶对速溶茶产品酯型儿茶素以及EGCG含量的影响，结果表明添加茶叶量1.5‰和2.0‰的木瓜蛋白酶可以极显著提高速溶乌龙茶(八仙)中酯型儿茶素以及EGCG含量，而添加1.0‰和2.0‰的木瓜蛋白酶可以极显著提高速溶绿茶(梅占)中酯型儿茶素以及EGCG含量，表明在此实验条件下木瓜蛋白酶分解了蛋白质，减少了“茶乳酪”的形成，从而减少了茶多酚中酯型儿茶素以及EGCG的损失［13］。王家建等以绿茶为原料，通过酶法辅助浸提技术，研究纤维素酶和果胶酶双酶组合对速溶绿茶提取率及品质的影响，结果表明，酶法提取速溶茶中游离氨基酸、咖啡碱和茶多酚提取率均高于沸水浸提，与日常泡茶相近。同时对沸水浸提、酶法提取、沸水冲泡制得速溶茶进行感官评定，酶法制取的速溶茶在色泽、气味、口感等方面均优于沸水浸提即传统提取工艺，更接近沸水冲泡即日常泡茶的品质［14］。

3 酶在速溶茶澄清化方面的应用

茶汤冷却后出现浅褐色或橙色乳状的浑浊现象，为优质红茶象征之一，这种浑浊的乳状物称为“茶乳酪”。其形成原因是茶多酚及其氧化产物茶黄素(TF)、茶红素(TR)跟化学性质比较稳定而微带苦味的咖啡碱形成络合物。当在高温(接近100℃)时，各自呈游离状态，溶于热水，但随温度降低，它们通过羟基和酮基间的H键缔合形成络合物。随缔合反应的不断加大，其粒径达10－7－10－6cm，茶汤由清转浑，表现出胶体特性，粒径继续增大，便会产生凝聚作用。红茶汤冷却后常有乳状物析出，使茶汤呈黄浆色浑浊，这就是红茶的“冷后浑”现象。在审评红茶时，将茶乳酪具有明亮的色泽、较多的含量作为茶品质好的标志。然而在速溶茶加工中，由于茶提取液中茶多酚、咖啡碱、蛋白质、少量多糖以及疏水性脂质、叶绿素、金属离子等物质间会产生聚合或络合反应，产生浑浊、沉淀。一方面影响速溶茶的外观品质，同时导致速溶茶香气低，滋味淡薄;另一方面影响速溶茶的“冷溶性”。为了避免此种现象，近年来，国内外学者根据单宁酶、果胶酶、木瓜蛋白酶等对多酚类物质、蛋白质、果胶类物质的作用机理，常采用加入酶制剂进行酶解去克服此现象。宁井铭等通过测定茶汤的透光率和对其感官审评，研究了三种酶对绿茶茶汤抗沉淀的影响，结果表明，单宁酶、果胶酶、木瓜蛋白酶降低了绿茶茶汤的浑浊度，抗沉淀影响达极显著水平，单宁酶效果最好［15］。苏二正等使用海藻酸钠共固定化单宁酶和β-葡萄糖苷酶处理绿茶提取液，消毒，测定其透光率A640nm，结果表明，在温度介于30℃和5℃之间，经酶处理过的提取液澄清度显著高于对照，且室温下储藏三个月以上澄清度基本不变，对照样60天后有少许沉淀产生［16］。刘冠卉等以壳聚糖微球固定化单宁酶，制成填充床式反应器连续澄清绿茶提取液，与抽滤、离心等常规澄清方法相比较，固定化酶处理的绿茶汤澄清度最高，而抽滤、离心等常规处理只能够除去不溶性较大颗粒，随着时间增加，茶汤中的大分子多酚类物质可以与蛋白质、咖啡碱等逐渐发生络合反应，引起茶汤浑浊［17］。岳鹏翔采用较低温度的水对茶叶进行长时间的提取，并在提取时加入果胶酶和单宁酶进行酶解，使茶叶中难溶于冷水的成分很少被提取出来或分解成可溶于冷水的成分，而对风味不产生影响，制得能完全溶解于5℃的水中且风味优良的速溶茶［18，19］。

4 酶用于速溶茶加工工艺中存在的问题及应用前景

酶技术应用于速溶茶加工工艺中取得了初步进展，在生产速溶茶时添加酶制剂对提高其浸提率、增加其感官品质、提高其冷溶性、提高茶叶利用率等方面都有较好的效果［20］。但目前应用于茶叶及其深加工方面的酶制剂种类和数量都很少，而且酶源不够广泛，酶制剂供应困难，难以满足速溶茶的连续化生产，为此必须加快适于速溶茶应用的酶源微生物的分离筛选研究。另外，酶反应条件要求严格，反应温度、pH值、酶加入量、双酶或多酶组合配比等都影响酶的活性和酶作用的发挥［21］，速溶茶不同的加工方法和加工工艺，要求不同的生化环境，所以具体应用时，需研究相关的配套工艺技术参数，以充分发挥酶的作用效果。随着固定化酶技术的发展和固定化载体(海藻酸钠、壳聚糖、硅藻土、二氧化硅-果胶等)的丰富与多样化，将具有协同作用的酶共同固定可以更有效地发挥各酶的作用［22］，发展固定化酶成为解决酶源紧缺的另一条有效途径。而且酶经过固定化以后，稳定性增加，对环境的耐受能力增强，扩大了酶作用的发挥空间。

随着茶叶深加工的不断深入和酶工程技术的纵深发展，酶制剂在茶叶深加工中的实用性和重要性愈显突出，利用外源酶或酶性制剂有针对性地改善茶叶中某一类特定物质的含量，进而提高茶制品(速溶茶等)的品质与产量，已成为茶叶深加工的一大研究课题。

1 康孟利，薛旭初，骆耀平等.速溶茶研究进展及前景.茶叶，2006，32(3):136－140.

2 赵文净，林金科，吴亮宇.速溶茶加工技术研究进展.贵州茶叶，2012，40(2):7 －11.

3 武永福，张宁.酶在速溶绿茶浸提中的应用研究.粮油加工，2010(10):105－107.

4 农绍庄，宁楠，伊霞等.酶浸提法生产速溶茶粉的研究.大连大学学报，2005，26(2):58 －62.

5 肖文军，刘仲华，黎星辉.茶叶加工中的外源酶研究进展.天然产物研究与开发，2003，15(3):264 －267.

6 张堂恒.红茶和速溶茶加工中酶的利用.茶叶，1988，(2):4－7.

7 王元凤，王登良，魏新林.酶技术在茶叶深加工中的应用研究.饮料工业，2000，3(6):18 －22.

8 郑玉芝，程江山.微波提取制备速溶茶及其品质影响因素.广东茶业，2006，(3):7 －11.

9 何晓梅，曹伟.茶多酚超声波辅助提取工艺条件优化研究.湖南农业科学，2009，(9):111 －113.

10 龚志华，李丽，陈大海等.绿茶无热浸提技术研究.湖南农业大学学报:自然科学版，2009，35(5):558 －579.

11 梁靖，须海荣，蒋文莉等.纤维素酶在速溶茶中的应用研究.茶叶，2002，28(1):25 －26.