酶在速溶茶加工工藝中的應(yīng)用

何曉梅 張 穎 武 麗

(1.皖西學院生物與制藥工程學院，六安 237012;2.皖西學院安徽省植物生物技術(shù)實驗實訓中心，六安 237012)

引 言

經(jīng)過現(xiàn)代科學的分離和鑒定，茶葉中含有機化學成分達四百五十多種，無機礦物元素達四十多種。茶葉中的有機化學成分和無機礦物元素含有許多營養(yǎng)成分和生理活性成分。有機化學成分主要有:茶多酚類、植物堿、蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、果膠素、有機酸、脂多糖、糖類、酶類、色素等。無機礦物元素主要有:鉀、鈣、鎂、鈷、鐵、錳、鋁、鈉、鋅、銅、氮、磷、氟、碘、硒等。茶葉，是著名的世界三大飲料之一，被稱為“東方飲料的皇帝”。茶葉作為人們最喜愛的飲料之一，已經(jīng)突破了傳統(tǒng)的加工方式，速溶茶以其豐富的種類和方便、快捷的飲用方式，成為了廣大飲茶消費者的喜愛。速溶茶含有傳統(tǒng)茶葉中能夠進入茶湯的營養(yǎng)成分和風味物質(zhì)，具有茶對人的一切功效，當前在國際上，特別是在歐美國家頗為流行，是一種很有前景的飲品［1］。速溶茶是以成品茶、半成品茶、茶葉副產(chǎn)品或鮮葉為原料，通過軋碎處理、浸提、凈化(過濾)、轉(zhuǎn)溶、濃縮、干燥等工藝過程，加工成一種易溶入水而無茶渣的顆粒狀、粉狀或小片狀的新型飲料［2］。

目前我國速溶茶生產(chǎn)存在的主要問題是生產(chǎn)廠大多采用熱水浸提、濃縮、噴霧干燥的工藝，速溶茶產(chǎn)品香氣低，滋味淡，速(冷)溶性差，工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)提取率低。近年來有人嘗試把酶技術(shù)應(yīng)用到速溶茶加工工藝中，在改善其品質(zhì)，提高得率方面取得了初步進展［3，4］。到目前為止，已有纖維素酶、果膠酶、蛋白酶、多酚氧化酶、單寧酶等酶制劑應(yīng)用到速溶茶加工工藝中。本文根據(jù)大量文獻資料的查閱，現(xiàn)將酶在速溶茶加工工藝中的作用及其機理進行綜述，并對酶技術(shù)應(yīng)用于制備速溶茶進行展望。

1 速溶茶加工工藝中的常用酶及其作用機理

根據(jù)茶葉的結(jié)構(gòu)、茶葉浸提液的化學成分以及解決影響速溶茶制備品質(zhì)的各因素，國內(nèi)外學者通過大量的研究表明纖維素酶、果膠酶、蛋白酶、單寧酶等對提高速溶茶浸提率、改善速溶茶品質(zhì)方面有著極其重要的作用。速溶茶加工工藝中的常用酶及其作用機理［5－7］見表 1。

表1 酶在速溶茶加工工藝中的作用機理

2 酶在速溶茶浸提工藝中的應(yīng)用

目前速溶茶的浸提方式主要有熱水浸提、微波輔助浸提［8］、超聲波輔助浸提［9］、無熱浸提［10］、酶法輔助浸提等。在速溶茶提取中，酶可以使茶葉細胞壁降解形成更疏散的結(jié)構(gòu)，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。而且酶法提取反應(yīng)條件溫和，茶葉中生物活性物質(zhì)不會遭到高溫高壓的破壞，保持了較高的穩(wěn)定性和活性，提高了速溶茶的品質(zhì);同時，酶的催化效率高，大大減少了浸提時間，降低了成本。梁靖等通過三因素三水平正交實驗L9(34)研究纖維素酶的加入量、酶解溫度、酶解時間對速溶茶提取率的影響，結(jié)果表明使用纖維素酶可以有效提高速溶茶的提取率，其較優(yōu)浸提工藝參數(shù)為酶量0.15 U/mL、酶解溫度45℃、酶解時間60 min;另外還觀察了經(jīng)纖維素酶處理過的茶粉和未經(jīng)纖維素酶處理過的茶粉分別制成飲料的沉淀情況，25℃密閉條件下，前者在30天內(nèi)不出現(xiàn)沉淀，儲藏50～100天出現(xiàn)極微量的沉淀，后者儲藏30天出現(xiàn)極微量的沉淀，隨著儲藏時間的延長沉淀越來越多，表明經(jīng)酶處理后所制茶飲料在短期內(nèi)具有較好的穩(wěn)定性［11］。譚淑宜等用不同濃度纖維素酶液(0.05%、0.1%、0.3%、0.5%)分別處理紅碎茶和綠茶，測定其提取液中茶多酚、氨基酸、咖啡堿及水浸出物含量，結(jié)果表明，用不同濃度的纖維素酶液處理后，紅碎茶提取液中咖啡堿含量與未經(jīng)纖維素酶處理相比有所降低，其它各待測物提取率均有所提高，且用0.3%纖維素酶液處理的紅碎茶和綠茶效果最好，與對照相比，其提取液湯色和亮度能保持一段時間。另外，譚淑宜等還研究了果膠酶提取和蛋白酶提取分別對紅碎茶和綠茶提取液中茶多酚、氨基酸、咖啡堿及水浸出物含量的影響，結(jié)果表明，果膠酶對紅碎茶和綠茶的提取均有一定的效果，水浸出物含量均有所提高;紅碎茶和綠茶經(jīng)蛋白酶提取，其提取液中氨基酸提取率分別比對照高196.8%和72.8%，而氨基酸是茶葉品質(zhì)的重要滋味、香氣因子，可見蛋白酶的加入對提高速溶茶滋味非常有利［12］。趙文凈等分別以烏龍茶(八仙)和綠茶(梅占)為原料，研究添加不同濃度木瓜蛋白酶對速溶茶產(chǎn)品酯型兒茶素以及EGCG含量的影響，結(jié)果表明添加茶葉量1.5‰和2.0‰的木瓜蛋白酶可以極顯著提高速溶烏龍茶(八仙)中酯型兒茶素以及EGCG含量，而添加1.0‰和2.0‰的木瓜蛋白酶可以極顯著提高速溶綠茶(梅占)中酯型兒茶素以及EGCG含量，表明在此實驗條件下木瓜蛋白酶分解了蛋白質(zhì)，減少了“茶乳酪”的形成，從而減少了茶多酚中酯型兒茶素以及EGCG的損失［13］。王家建等以綠茶為原料，通過酶法輔助浸提技術(shù)，研究纖維素酶和果膠酶雙酶組合對速溶綠茶提取率及品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，酶法提取速溶茶中游離氨基酸、咖啡堿和茶多酚提取率均高于沸水浸提，與日常泡茶相近。同時對沸水浸提、酶法提取、沸水沖泡制得速溶茶進行感官評定，酶法制取的速溶茶在色澤、氣味、口感等方面均優(yōu)于沸水浸提即傳統(tǒng)提取工藝，更接近沸水沖泡即日常泡茶的品質(zhì)［14］。

3 酶在速溶茶澄清化方面的應(yīng)用

茶湯冷卻后出現(xiàn)淺褐色或橙色乳狀的渾濁現(xiàn)象，為優(yōu)質(zhì)紅茶象征之一，這種渾濁的乳狀物稱為“茶乳酪”。其形成原因是茶多酚及其氧化產(chǎn)物茶黃素(TF)、茶紅素(TR)跟化學性質(zhì)比較穩(wěn)定而微帶苦味的咖啡堿形成絡(luò)合物。當在高溫(接近100℃)時，各自呈游離狀態(tài)，溶于熱水，但隨溫度降低，它們通過羥基和酮基間的H鍵締合形成絡(luò)合物。隨締合反應(yīng)的不斷加大，其粒徑達10－7－10－6cm，茶湯由清轉(zhuǎn)渾，表現(xiàn)出膠體特性，粒徑繼續(xù)增大，便會產(chǎn)生凝聚作用。紅茶湯冷卻后常有乳狀物析出，使茶湯呈黃漿色渾濁，這就是紅茶的“冷后渾”現(xiàn)象。在審評紅茶時，將茶乳酪具有明亮的色澤、較多的含量作為茶品質(zhì)好的標志。然而在速溶茶加工中，由于茶提取液中茶多酚、咖啡堿、蛋白質(zhì)、少量多糖以及疏水性脂質(zhì)、葉綠素、金屬離子等物質(zhì)間會產(chǎn)生聚合或絡(luò)合反應(yīng)，產(chǎn)生渾濁、沉淀。一方面影響速溶茶的外觀品質(zhì)，同時導致速溶茶香氣低，滋味淡薄;另一方面影響速溶茶的“冷溶性”。為了避免此種現(xiàn)象，近年來，國內(nèi)外學者根據(jù)單寧酶、果膠酶、木瓜蛋白酶等對多酚類物質(zhì)、蛋白質(zhì)、果膠類物質(zhì)的作用機理，常采用加入酶制劑進行酶解去克服此現(xiàn)象。寧井銘等通過測定茶湯的透光率和對其感官審評，研究了三種酶對綠茶茶湯抗沉淀的影響，結(jié)果表明，單寧酶、果膠酶、木瓜蛋白酶降低了綠茶茶湯的渾濁度，抗沉淀影響達極顯著水平，單寧酶效果最好［15］。蘇二正等使用海藻酸鈉共固定化單寧酶和β-葡萄糖苷酶處理綠茶提取液，消毒，測定其透光率A640nm，結(jié)果表明，在溫度介于30℃和5℃之間，經(jīng)酶處理過的提取液澄清度顯著高于對照，且室溫下儲藏三個月以上澄清度基本不變，對照樣60天后有少許沉淀產(chǎn)生［16］。劉冠卉等以殼聚糖微球固定化單寧酶，制成填充床式反應(yīng)器連續(xù)澄清綠茶提取液，與抽濾、離心等常規(guī)澄清方法相比較，固定化酶處理的綠茶湯澄清度最高，而抽濾、離心等常規(guī)處理只能夠除去不溶性較大顆粒，隨著時間增加，茶湯中的大分子多酚類物質(zhì)可以與蛋白質(zhì)、咖啡堿等逐漸發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，引起茶湯渾濁［17］。岳鵬翔采用較低溫度的水對茶葉進行長時間的提取，并在提取時加入果膠酶和單寧酶進行酶解，使茶葉中難溶于冷水的成分很少被提取出來或分解成可溶于冷水的成分，而對風味不產(chǎn)生影響，制得能完全溶解于5℃的水中且風味優(yōu)良的速溶茶［18，19］。

4 酶用于速溶茶加工工藝中存在的問題及應(yīng)用前景

酶技術(shù)應(yīng)用于速溶茶加工工藝中取得了初步進展，在生產(chǎn)速溶茶時添加酶制劑對提高其浸提率、增加其感官品質(zhì)、提高其冷溶性、提高茶葉利用率等方面都有較好的效果［20］。但目前應(yīng)用于茶葉及其深加工方面的酶制劑種類和數(shù)量都很少，而且酶源不夠廣泛，酶制劑供應(yīng)困難，難以滿足速溶茶的連續(xù)化生產(chǎn)，為此必須加快適于速溶茶應(yīng)用的酶源微生物的分離篩選研究。另外，酶反應(yīng)條件要求嚴格，反應(yīng)溫度、pH值、酶加入量、雙酶或多酶組合配比等都影響酶的活性和酶作用的發(fā)揮［21］，速溶茶不同的加工方法和加工工藝，要求不同的生化環(huán)境，所以具體應(yīng)用時，需研究相關(guān)的配套工藝技術(shù)參數(shù)，以充分發(fā)揮酶的作用效果。隨著固定化酶技術(shù)的發(fā)展和固定化載體(海藻酸鈉、殼聚糖、硅藻土、二氧化硅-果膠等)的豐富與多樣化，將具有協(xié)同作用的酶共同固定可以更有效地發(fā)揮各酶的作用［22］，發(fā)展固定化酶成為解決酶源緊缺的另一條有效途徑。而且酶經(jīng)過固定化以后，穩(wěn)定性增加，對環(huán)境的耐受能力增強，擴大了酶作用的發(fā)揮空間。

隨著茶葉深加工的不斷深入和酶工程技術(shù)的縱深發(fā)展，酶制劑在茶葉深加工中的實用性和重要性愈顯突出，利用外源酶或酶性制劑有針對性地改善茶葉中某一類特定物質(zhì)的含量，進而提高茶制品(速溶茶等)的品質(zhì)與產(chǎn)量，已成為茶葉深加工的一大研究課題。

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