速溶茶加工中酶技術(shù)應(yīng)用研究進(jìn)展

徐悅，張陽(yáng)光，董若霞，王憲達(dá)

（美町寶植物科技（中國(guó)）有限公司，浙江杭州 310018）

速溶茶是以成品茶或茶鮮葉為原料，通過(guò)提取或茶鮮葉榨汁后經(jīng)加工制成的固體產(chǎn)品，加工工序主要包括原料拼配、浸提、凈化、濃縮、殺菌、干燥、增香、包裝等。速溶茶含有茶葉保健功能成分和風(fēng)味物質(zhì)，且即沖即飲，保質(zhì)期長(zhǎng)，品質(zhì)穩(wěn)定，深受國(guó)內(nèi)外消費(fèi)者喜愛(ài)。我國(guó)速溶茶產(chǎn)業(yè)近年來(lái)發(fā)展迅速，年產(chǎn)銷量已達(dá)2萬(wàn)噸以上，且隨著茶飲料和茶食品消費(fèi)的穩(wěn)步增長(zhǎng)而呈現(xiàn)出廣闊的市場(chǎng)前景[1]。但目前速溶茶產(chǎn)品仍存在著香氣和滋味特征不明顯、色澤失真、渾濁沉淀等品質(zhì)問(wèn)題。

酶技術(shù)是利用酶的催化特性進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化的一種生物技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于食品加工行業(yè)中。速溶茶加工中常用的酶技術(shù)有酶法輔助浸提、酶法澄清、固定化酶技術(shù)等，這些技術(shù)的應(yīng)用能有效提高速溶茶感官品質(zhì)和冷溶性，具有廣泛的應(yīng)用前景。文章就近年來(lái)，酶技術(shù)在速溶茶中的應(yīng)用研究做簡(jiǎn)述和展望，以期為高品質(zhì)速溶茶的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)提供參考。

1 酶法輔助浸提

在速溶茶加工中，浸提工藝對(duì)速溶茶的品質(zhì)和得率起著決定性的作用。速溶茶傳統(tǒng)提取方式多采用高溫提取，熱敏性的香氣成分損失較多，低溫下不易溶出的果膠、蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)的浸出也容易導(dǎo)致茶湯渾濁。酶法輔助浸提是速溶茶中非常有效的輔助浸提方法，能有效提高速溶茶的穩(wěn)定性和品質(zhì)，同時(shí)減少能耗，提高得率。耿立晶等[2]試驗(yàn)表明，相比水浸提法和醇浸提法，酶法輔助浸提得率會(huì)高50%以上，感官評(píng)價(jià)最好。相較于傳統(tǒng)的熱水浸提，酶輔助浸提時(shí)溫度較低，在充分提取茶葉中的有效成分的同時(shí)能較大程度地保留芳香物質(zhì)和活性物質(zhì)的生物學(xué)功能。賈亮亮等[3]試驗(yàn)表明，相較熱水提取和冷水提取法，酶法浸提所得綠茶多糖對(duì)淀粉酶、蔗糖酶抑制作用更強(qiáng)，在2.0 mg/mL茶多糖濃度下，酶法浸提對(duì)淀粉酶、蔗糖酶的抑制率比熱水提取高30%以上，具有較好的體外降血糖活性。

茶葉細(xì)胞壁的主要成分有纖維素、半纖維素、果膠質(zhì)等。通過(guò)酶輔助浸提，細(xì)胞壁降解酶（纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶）能有效破壞細(xì)胞壁成分，有利于細(xì)胞中有效成分浸出，從而提高浸提率。譚淑宜等[4]報(bào)道，0.3%的纖維素酶能使綠茶和紅碎茶水浸出物提取率提高20%。CHANDINI等[5]研究表明果膠酶輔助浸提紅茶時(shí)水浸出物提高11.5%。細(xì)胞降解酶對(duì)茶葉增香也有積極作用。纖維素酶能水解糖苷類物質(zhì)生成香氣物質(zhì)，蘇二正[6]發(fā)現(xiàn)β-葡萄糖苷酶作用于烏龍茶、綠茶、紅茶茶湯中能使其香氣總量分別增加10.30%、20.69%、6.79%。KINUGASA等[7]發(fā)現(xiàn)果膠酶作用于綠茶茶湯能增加芳樟醇和香葉醇等香氣成分。此外，果膠酶通過(guò)水解茶湯中的果膠，減少茶乳酪形成，能提高后續(xù)工藝中超濾通量[8]，降低能耗。纖維素、果膠等多糖的水解能增加茶湯中可溶性糖濃度，提高甜醇度。

茶葉中含有約20%～30%的蛋白質(zhì)[9]，其中2%～3%的蛋白質(zhì)是可溶性的，蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物氨基酸與茶湯鮮爽度和香氣密切相關(guān)。酶輔助浸提時(shí)，蛋白水解酶能通過(guò)分解蛋白質(zhì)，產(chǎn)生氨基酸來(lái)改善速溶茶滋味和香氣，減少由蛋白質(zhì)參與引起的茶乳酪，提高膜過(guò)濾通量。譚淑宜等[4]報(bào)道，0.8%蛋白水解酶能使綠茶和紅碎茶中氨基酸提取率分別提高196.8%和72.8%。鄭寶東等[10]利用木瓜蛋白酶輔助浸提綠茶，茶湯中氨基酸含量、鮮味和膜過(guò)濾通量明顯提高。

酶輔助浸提時(shí)復(fù)合酶處理效果一般要好于單一酶。武永福等[11]采用纖維素酶、蛋白酶和果膠酶輔助浸提綠茶，發(fā)現(xiàn)三種酶復(fù)合處理的水浸出物最高，所得速溶茶品質(zhì)較好。鄭寶東等[10]試驗(yàn)表明，蛋白酶和果膠酶雙酶處理的茶湯膜過(guò)濾通量比未經(jīng)酶處理的高21%～40%，明顯好于僅蛋白酶處理（9%～10%）和僅果膠酶處理（19%～21%）。 速溶茶中采用蛋白酶、果膠酶、纖維素酶復(fù)合酶輔助浸提的研究較多，也取得良好的應(yīng)用效果。通過(guò)復(fù)合酶輔助浸提，尚楠[12]制得18.64%的高氨基酸速溶茶。王芝彪[13]將復(fù)合酶應(yīng)用于市售綠茶、龍井茶、祁門紅茶、鐵觀音、烏龍茶、白茶中，發(fā)現(xiàn)浸提率、氨基酸量、還原糖、總糖含量均明顯提高，且在未發(fā)酵茶、輕發(fā)酵茶中應(yīng)用效果要明顯優(yōu)于發(fā)酵茶、半發(fā)酵茶。劉菁等[14]采用復(fù)合酶輔助浸提廢棄老葉，發(fā)現(xiàn)茶湯中氨基酸、可溶性多糖、茶多酚含量分別提高3.93、2.75、1.26倍，茶湯指標(biāo)可達(dá)市售一級(jí)茶的浸提指標(biāo)，有效改善粗老茶葉茶湯質(zhì)量。酶法輔助浸提能有效利用中低檔茶葉資源，有利于茶葉下游產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。

2 酶法澄清技術(shù)

在速溶茶生產(chǎn)中，茶多酚、可溶性蛋白、多糖、咖啡因以及金屬離子等物質(zhì)相互作用，形成大分子絡(luò)合物，會(huì)導(dǎo)致茶湯渾濁沉淀，速溶茶冷溶性和穩(wěn)定性差。傳統(tǒng)制備工藝往往通過(guò)降溫或者采用適當(dāng)?shù)慕釛l件、膜過(guò)濾等處理降低茶湯中可溶性固形物含量，減少茶乳酪生成，雖然能有效澄清茶湯，但會(huì)導(dǎo)致風(fēng)味物質(zhì)含量下降。如何同時(shí)保證澄清度和風(fēng)味是目前速溶茶生產(chǎn)的關(guān)鍵。

酯型兒茶素是茶湯苦澀味的重要因子。相比簡(jiǎn)單兒茶素，酯型兒茶素苦澀味識(shí)別閾值低[15]，苦澀味較強(qiáng)，具有更多的羥基所以更易參與形成茶乳酪。酶法澄清技術(shù)主要是利用單寧酶水解酯型兒茶素生成簡(jiǎn)單兒茶素和沒(méi)食子酸，而沒(méi)食子酸能與咖啡堿形成小分子水溶物，從而降低茶湯苦澀味、減少茶乳酪形成、增強(qiáng)速溶茶冷溶性和穩(wěn)定性。胡雄飛[16]的實(shí)驗(yàn)表明最優(yōu)的單寧酶處理?xiàng)l件下，綠茶濃縮液中90%以上酯型兒茶素被水解為非酯型兒茶素，沉淀減少80%以上。除了單寧酶，蛋白酶、果膠酶等的添加也能通過(guò)水解相應(yīng)的茶乳酪組分來(lái)減少沉淀，單寧酶的抗沉淀效果最好[16]。但如果過(guò)度使用單寧酶會(huì)導(dǎo)致茶湯滋味發(fā)酸，這主要是因?yàn)閱螌幟杆忉尫诺臎](méi)食子酸使反應(yīng)液pH降低，通過(guò)添加β-環(huán)糊精能解決這一問(wèn)題，β-環(huán)糊精還能通過(guò)對(duì)茶湯中參與沉淀物質(zhì)的包埋達(dá)到防沉淀的效果[17]。

通過(guò)水解茶乳酪，酶法澄清能有效提高茶湯中有效成分含量，增強(qiáng)滋味，酶解釋放的多酚等能減少茶湯的氧化褐變，有效改善茶湯色澤。JACKSON等[18]研究發(fā)現(xiàn)單寧酶能增加茶湯中可溶性金屬離子含量，單寧酶處理后綠茶、紅茶中鐵含量分別增加18%和23%，紅茶中鈣含量增加15%。LU等[19]用單寧酶處理綠茶茶湯后發(fā)現(xiàn)，酶處理后的茶湯抗氧化能力增強(qiáng)，在貯藏4周后，酶處理茶湯的湯色、口感、澄清度都優(yōu)于對(duì)照。李夢(mèng)迪[20]將單寧酶作用于綠茶和紅茶茶湯，發(fā)現(xiàn)茶湯濁度分別降低26.71%、20.46%，總抗氧化能力分別提高62.8%、49.82%，湯色明亮度和自由基清除效率均提高。MIN等[21]等也發(fā)現(xiàn)單寧酶處理后的綠茶茶湯有更好的自由基清除能力。

3 固定化酶技術(shù)

固定化酶技術(shù)是用物理和化學(xué)方法把酶束縛在一定的區(qū)域內(nèi)，使酶既保持了本身高效、專一的催化特性又能在反應(yīng)后回收和重復(fù)使用的技術(shù)[22]。固定方法主要有包埋法、載體結(jié)合法、吸附法、交聯(lián)法等。固定化酶技術(shù)能提高酶的穩(wěn)定性和使用效率，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的工業(yè)化、連續(xù)化。目前速溶茶中固定化酶技術(shù)的研究主要集中在固定化方法和載體的選擇方面。

張遠(yuǎn)志[23]研究表明，在活性炭、殼聚糖、離子交換樹(shù)脂等易得原料中，以殼聚糖為載體采用吸附法固定化單寧酶效果最好，酶回收活力達(dá)75%，酶處理后的茶湯感官質(zhì)量和澄清度都有顯著改善。肖琳等[24]研究發(fā)現(xiàn)單寧酶經(jīng)固定化后，熱穩(wěn)定性、pH穩(wěn)定性及最適溫度均有所提高，最適pH降低。張應(yīng)玖等[25]研究發(fā)現(xiàn)果膠酶固定化后最適溫度范圍變寬，熱穩(wěn)定性增強(qiáng)。劉冠卉等[26]以殼聚糖微球?yàn)檩d體，采用填充床式固定化單寧酶，連續(xù)反應(yīng)280 min后仍保持較高的酶活，酶處理的茶湯澄清度高于抽濾、離心處理且滋味成分損失少，工業(yè)應(yīng)用性良好。BOADI等[27]制備的固定化單寧酶在39 h茶湯處理和冷藏儲(chǔ)存一個(gè)月后酶活力仍保持穩(wěn)定。蘇二正[5]研究表明，以海藻酸鈉為載體，通過(guò)交聯(lián)-包埋-交聯(lián)法固定化β-葡萄糖苷酶和單寧酶效果最好，酶活性回收率分別為46.0%、76.6%，貯藏42 d后活性保留率分別為73.3%、72.5%，固定化酶能顯著提高酶對(duì)熱、酸堿、化學(xué)試劑的穩(wěn)定性以及貯藏穩(wěn)定性和重復(fù)使用率。

固定化酶技術(shù)的高成本限制了其在速溶茶生產(chǎn)上的大力推行，對(duì)固定化酶新方法和新材料的探索有利于降低生產(chǎn)成本，推進(jìn)固定化酶技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。

4 總結(jié)與展望

速溶茶加工中常用的酶有纖維素酶、果膠酶、單寧酶、蛋白酶、多酚氧化酶等，表1總結(jié)歸納了這些酶在速溶茶加工過(guò)程中的作用機(jī)理和應(yīng)用效果。

表1 常用酶在速溶茶加工中應(yīng)用的作用機(jī)理及效果Table 1 The mechanism and effect of enzyme in instant tea processing

速溶茶的得率、風(fēng)味和澄清度一直是制約速溶茶行業(yè)發(fā)展和高品質(zhì)速溶茶開(kāi)發(fā)的技術(shù)難題。酶技術(shù)通過(guò)促進(jìn)茶葉中不利及無(wú)效成分的有益轉(zhuǎn)化，改善速溶茶的感官品質(zhì)和穩(wěn)定性，能有效解決速溶茶得率低、冷溶性差、渾濁等問(wèn)題，而固定化酶技術(shù)能有效擴(kuò)寬酶制劑的應(yīng)用方式和應(yīng)用范圍，有助于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)化、工業(yè)化、自動(dòng)化。此外，酶技術(shù)可以用于制備功能型速溶茶，利用多酚氧化酶氧化兒茶素已成為高茶黃素速溶茶的常用制備方法，龔志華等[28]利用多酚氧化酶催化速溶綠茶酶促合成茶黃素，政和大白茶添加外源酶后合成的茶黃素濃度為自身酶促合成的5.43倍，李麗霞等[29]制備的速溶綠茶酶促氧化產(chǎn)物中茶黃素含量達(dá)14.68%，顯著高于紅茶提取物。酶技術(shù)還可以用于降解茶葉中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留，提高速溶茶質(zhì)量安全。傅秀花[30]對(duì)茶葉中有機(jī)磷農(nóng)藥酶降解技術(shù)展開(kāi)研究，結(jié)果表明，在綠茶浸提時(shí)加入35 μ/mL有機(jī)磷降解酶30 min后，水胺硫磷降解54.5%，甲胺磷、樂(lè)果、三唑磷降解率都在80%以上，且對(duì)茶湯品質(zhì)無(wú)明顯影響。相信隨著酶資源的不斷增多和工藝的不斷發(fā)展，酶技術(shù)在速溶茶加工中會(huì)發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，給速溶茶行業(yè)帶來(lái)更廣闊的發(fā)展前景。