劉仲華 張盛 劉昌偉 周方 歐陽建 曾鴻哲
摘要:“十三五”期間,我國茶葉功能成分提制技術(shù)特別是終端產(chǎn)品開發(fā)獲得了長足的發(fā)展,在規(guī)模、層次、效益上都得到明顯提升。文章簡要闡述了近年來現(xiàn)代分離純化技術(shù)在茶葉功能成分開發(fā)中的應(yīng)用成果,以及茶的功能性終端產(chǎn)品開發(fā)的多元化、專一化、精細(xì)化發(fā)展現(xiàn)狀,并提出了茶葉功能成分利用的未來發(fā)展趨勢及建議,以期為我國茶葉深加工研究與產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供參考。
關(guān)鍵詞:茶葉深加工;功能成分利用;提制技術(shù);終端產(chǎn)品;十三五;發(fā)展;十四五;展望
Tea Functional Ingredients Utilization Progress
during the 13th Five-Year Plan Period and
Development Direction in the 14th Five-Year Plan
LIU Zhonghua, ZHANG Sheng, LIU Changwei, ZHOU Fang, OUYANG Jian, ZENG Hongzhe
Hu' nan Agricultural University, Changsha 410128, China
Abstract: During the "13th Five-Year Plan" period in China, the tea functional ingredients extraction technology,
especially the development of the finished product, has made great progress in scale, level and benefit. This paper
briefly expounded the modern separation and purification technology in recent years in the application of tea functional
ingredients development, and the present situation of diversification, specification and intensification development of
finished products using tea functional ingredients, and proposed the development trend and suggestions of utilization of
tea functional ingredients in the future, in order to provide references for the tea comprehensive processing research
and industrial development in our country.
Keywords:? tea comprehensive processing, utilization of functional ingredients, extraction and? preparation technology,
finished products, the 13th Five-Year Plan, progress, the 14th Five-Year Plan, development direction
“十三五”期間,我國茶葉功能成分利用技術(shù)水平與產(chǎn)業(yè)規(guī)模均實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。兒茶素、茶氨酸、茶黃素等生物活性物質(zhì)在延緩衰老、調(diào)節(jié)代謝和提高免疫重點(diǎn)功效領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)與成果應(yīng)用,使得以茶葉功能成分利用為主體的健康產(chǎn)品開發(fā)快速升溫。逆流提取技術(shù)、膜技術(shù)、大孔吸附樹脂、吸附色譜法、模擬移動床色譜法等現(xiàn)代提取分離純化新技術(shù)日趨成熟,并和酶工程、發(fā)酵工程技術(shù)集成創(chuàng)新融入到茶葉功能成分提制加工產(chǎn)業(yè)中。兒茶素開發(fā)從普通規(guī)格發(fā)展到高純脫咖啡堿兒茶素、特殊比例兒茶素、無酯兒茶素、兒茶素單體(EGCG、ECG、EGC、EC)一系列產(chǎn)品,茶氨酸、茶黃素、茶多糖等成分的富集提制純化技術(shù)也不斷完善,形成了技術(shù)引領(lǐng)的我國茶葉提取物國際市場絕對主導(dǎo)地位。茶葉功能成分利用深入延伸擴(kuò)展至茶飲料、食品、天然藥物、個人護(hù)理品、植物農(nóng)藥、動物保健品等終端產(chǎn)品體系,其應(yīng)用技術(shù)研究突破與新產(chǎn)品開發(fā)也成為全球茶葉深加工行業(yè)的持續(xù)關(guān)注重點(diǎn)。
一、我國茶葉功能成分利用
“十三五”研究進(jìn)展
1. 茶葉功能成分提制技術(shù)進(jìn)展
(1)浸提技術(shù)
超聲、微波輔助提取與逆流動態(tài)提取技術(shù)相結(jié)合,仍然是目前最適用于茶葉提取物規(guī)?;I(yè)生產(chǎn)的浸提方式,實(shí)現(xiàn)了相對低溫條件下高效、快速提取茶葉有效成分,可有效確保提取效率和品質(zhì)。與此同時,酶解提取、超臨界CO2提取等新技術(shù)也得到了不斷的研究與應(yīng)用。
(2)過濾與濃縮技術(shù)
超濾膜、納濾膜、無機(jī)陶瓷膜等先進(jìn)膜過濾技術(shù)已經(jīng)全面應(yīng)用于茶提取液生產(chǎn)過濾中。濃縮技術(shù)從常規(guī)真空濃縮、冷凍濃縮向膜濃縮發(fā)展,膜濃縮(包括反滲透濃縮、超濾濃縮和納濾濃縮)運(yùn)行溫度低,能有效保護(hù)熱敏性物質(zhì),可提高產(chǎn)品的冷溶性,有效保留茶葉香氣物質(zhì),降低重金屬、農(nóng)藥殘留、小分子有機(jī)酸、無機(jī)鹽等富集效應(yīng)。近年來,低能耗的機(jī)械式蒸汽再壓縮技術(shù)(Mechanical vapor recompression,MVR)與膜濃縮結(jié)合是茶葉提取物規(guī)?;a(chǎn)中較理想的濃縮技術(shù)組合。
(3)分離純化技術(shù)
茶葉提取物分離純化技術(shù)一直是茶葉深加工的研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)。大孔吸附樹脂柱色譜技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用,是茶葉功能成分提制技術(shù)的又一次革命,該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了只采用純水和酒精為提取與分離溶劑,膜分離與大孔樹脂分離純化相結(jié)合的茶多酚/兒茶素綠色高效提取分離純化技術(shù)體系,滿足了國際市場對茶葉提取物質(zhì)量安全的日益嚴(yán)苛要求。超臨界CO2和亞臨界提取技術(shù)、反滲透膜濃縮和低負(fù)壓蒸發(fā)技術(shù)減少了濃縮過程中茶多酚的氧化與兒茶素的熱異構(gòu)化;木質(zhì)纖維樹脂、殼聚糖樹脂、竹葉纖維等新型分離介質(zhì)成功應(yīng)用于柱層析分離。吸附樹脂分離、膜分離技術(shù)與酶工程組合,構(gòu)建了綠色高效的兒茶素分離純化技術(shù)體系,并研發(fā)出脫咖啡堿高純兒茶素、高酯化兒茶素、低苦澀味兒茶素等新產(chǎn)品。采用凝膠色譜、中低壓制備色譜和高速逆流色譜技術(shù)分離制備兒茶素單體時分離產(chǎn)能過低,模擬移動床色譜、大容量三柱串聯(lián)型高速逆流色譜儀(由多根色譜柱或類似色譜柱的固定床層串聯(lián))的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了混合物的連續(xù)進(jìn)樣和分離,制備效率顯著提高。EGCG、EGC、ECG和EC等兒茶素單體的制備技術(shù)由克級向噸級的工業(yè)化規(guī)??缭健?/p>
(4)干燥技術(shù)
茶葉提取物工業(yè)化生產(chǎn)中采用的干燥方法主要有噴霧干燥和冷凍干燥2種。此外,還有真空低溫連續(xù)干燥技術(shù)、微波真空干燥技術(shù)、高壓電場干燥技術(shù)等,但產(chǎn)業(yè)化中應(yīng)用不多。噴霧干燥法具有干燥效率高、生產(chǎn)量大,產(chǎn)品外形美觀、顆粒均勻、流動性好的特點(diǎn),適用于常規(guī)茶葉提取物產(chǎn)品的加工;冷凍干燥運(yùn)行成本相對較高,但產(chǎn)品的含量、色澤和冷溶性等品質(zhì)較好,適合于EGCG等熱敏性高含量單體物質(zhì)的干燥。
2. 茶葉功能成分提取分離純化進(jìn)展
(1)兒茶素類及其單體
“十三五”期間,兒茶素綠色高效提制產(chǎn)業(yè)化技術(shù)在2個方面實(shí)現(xiàn)了重大突破。
①創(chuàng)立了茶多酚、兒茶素的綠色安全高效提取分離純化技術(shù)體系。劉仲華團(tuán)隊率先利用大孔樹脂的選擇性實(shí)現(xiàn)茶葉兒茶素混合物的工業(yè)化分離純化,創(chuàng)建了生產(chǎn)制備高純兒茶素(兒茶素總量≥90%,咖啡堿≤0.5%)的成熟工藝,只采用水和食用酒精作為溶劑高效分離純化兒茶素組分并綠色安全脫除咖啡堿,解決了傳統(tǒng)工藝中乙酸乙酯、二氯甲烷、三氯甲烷等溶劑殘留問題,大大提高兒茶素制品的安全性。該工藝典型代表了全球茶葉功能成分提制技術(shù)清潔化生產(chǎn)的主要發(fā)展趨勢。同時,通過膜技術(shù)的應(yīng)用特別是納米膜的分子篩效應(yīng),有效調(diào)控茶葉提取物中各種功能成分的組成比例,研發(fā)各種特殊規(guī)格的茶葉提取物產(chǎn)品。
②創(chuàng)新了兒茶素單體分離純化技術(shù)。劉仲華團(tuán)隊綜合采用酶工程技術(shù)與柱色譜在線監(jiān)測技術(shù),突破了兒茶素單體高效分離制備技術(shù)瓶頸,使兒茶素單體(EGCG、ECG、EGC、EC)制備由實(shí)驗(yàn)室的克級水平完全實(shí)現(xiàn)了當(dāng)前的工業(yè)化和規(guī)模化。該技術(shù)支撐我國兒茶素單體年生產(chǎn)能力達(dá)到100 t以上,催生了國際上以兒茶素單體作為活性藥用成分(API)的天然藥物、膳食補(bǔ)充劑、保健食品和天然化妝品的不斷面世。該成果對促進(jìn)我國茶葉深加工領(lǐng)域?qū)W術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新研究,提升茶葉提取物國際商業(yè)市場份額,以及增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)競爭優(yōu)勢均具有明顯的戰(zhàn)略意義。
“十三五”期間,湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)茶學(xué)研究團(tuán)隊針對紅茶、黑茶與烏龍茶等發(fā)酵茶類的兒茶素衍生產(chǎn)物也進(jìn)行了較深入的研究,但由于該系列物質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣、分離純化難度大、分析檢測體系不穩(wěn)定,導(dǎo)致相關(guān)研究成果的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展相對緩慢。此外,通過篩選富含甲基化EGCG的茶樹資源,進(jìn)而提取分離純化甲基化EGCG,也即將取得重要突破。
(2)茶氨酸
現(xiàn)階段天然茶氨酸提取制備技術(shù)主要有2種,其中生物酶法合成茶氨酸技術(shù)研究在近5年取得了明顯的進(jìn)展。
①直接提取茶氨酸。通過離子交換樹脂法,從茶葉水提液經(jīng)乙酸乙酯萃取茶多酚后的水層中分離純化茶氨酸,仍然是最為直接有效的生產(chǎn)途徑。但是,底物茶氨酸含量低,存在大量其他難以去除的組分(如咖啡堿、茶多糖等)[1],導(dǎo)致了該工藝在生產(chǎn)中出現(xiàn)物料上樣量低、茶氨酸回收率低、成本高等問題,且難以純化得到高含量茶氨酸。研究人員正廣泛篩選不同的大孔型離子交換樹脂類型,通過調(diào)節(jié)上樣的pH值,以及改變洗脫濃度等方法來增加茶氨酸的提取效率[2]。另一方面,研究人員也嘗試采用超聲波振蕩或水浴加熱直接浸提茶葉中的茶氨酸,然后采用膜分離濃縮技術(shù),即將茶葉濾液通過復(fù)合管式超濾膜和反滲透膜獲得濃縮液,最后通過大孔吸附樹脂進(jìn)行吸附處理得到茶氨酸提取物[3-6]。
②生物酶法合成茶氨酸。先后利用茶葉、枯草芽孢桿菌與硝基還原假單孢菌等不同微生物或者混合微生物的不同酶類進(jìn)行茶氨酸生物合成研究,在茶氨酸合成酶、γ-谷氨酰甲胺合成酶、谷氨酰胺酶和γ-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶等4種酶類的生物合成中取得了新進(jìn)展[7-9]。上述提到的細(xì)菌酶都被證實(shí)具有較高的催化L-茶氨酸合成的活性,但是這些酶的微生物來源有限,且利用生物酶合成茶氨酸的原料(谷氨酸/谷氨酰胺鹽和ATP)價格昂貴[10]。此外,現(xiàn)階段能夠被表征的用于合成L-茶氨酸的微生物酶的高分辨三維結(jié)構(gòu)尚未解析,限制了它們作為L-茶氨酸合成途徑中酶的特異性研究[11]。為了解決這一問題,應(yīng)進(jìn)一步發(fā)展和使用先進(jìn)的工具,如Crispr/Cas9基因整合、組學(xué)技術(shù)以及機(jī)器學(xué)習(xí)來構(gòu)建新的菌株,從而實(shí)現(xiàn)工業(yè)級L-茶氨酸的生物合成。通過Crispr/Cas9技術(shù)在大腸桿菌染色體上雙拷貝Methylovorus mays的γ-谷氨酰甲基酰胺合成酶基因gmas,獲得了1株遺傳穩(wěn)定的用于L-茶氨酸生產(chǎn)的重組菌株,從而提高L-茶氨酸的產(chǎn)量[12]。此外,還有研究表明,通過基因工程對L-茶氨酸生物合成的轉(zhuǎn)錄和翻譯水平上進(jìn)行調(diào)控,能夠提高L-茶氨酸的產(chǎn)量[13]。
(3)茶黃素
茶黃素是紅茶中的“黃金分子”,具有抗炎、抗氧化、抗腫瘤等優(yōu)異的生物活性[14-16],直接從紅茶中分離純化和體外酶促氧化法是制備茶黃素的2種主要途徑,但由于紅茶中茶黃素含量不高(0.5%~2.0%)[17],采用紅茶提制茶黃素的成本高昂,難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化以滿足國際健康產(chǎn)品市場需求?!笆濉逼陂g,通過兒茶素的酶促氧化制備茶黃素的相關(guān)技術(shù)日益成熟,徹底扭轉(zhuǎn)了以紅茶為原料提制茶黃素成本高昂的局面,使得茶黃素成為繼茶多酚(兒茶素)、茶氨酸之后最具應(yīng)用潛力的茶葉功能成分。
現(xiàn)階段酶法合成茶黃素的研究主要集中在酶源篩選方面的探究。研究表明,茶鮮葉、梨等外源植物酶以及微生物酶等作為酶源均能有效催化茶黃素合成[18-20],蘑菇酪氨酸酶催化EC和EGC氧化合成茶黃素效果最佳[21]。在含有4種兒茶素的體系中,底物消耗順序?yàn)镋C>EGCG>EGC>ECG。因此,分批添加不同的兒茶素能夠使兒茶素快速均勻消耗,精準(zhǔn)、高效地合成更多的茶黃素[22]。此外,消除反應(yīng)過程中產(chǎn)生的H2O2可增強(qiáng)茶黃素合成的效率[23]。與此同時,使用鞣酸酶和果膠酶水解40%茶黃素并結(jié)合柱層析、結(jié)晶等技術(shù)可得到含量為96%的茶黃素單體[24]。
大部分天然酶的酶活力不穩(wěn)定且不可重復(fù)利用,使用成本高昂。固定化酶作為一種新型酶源,其酶活力強(qiáng)且穩(wěn)定,可重復(fù)利用,是催化合成茶黃素的理想酶源[25]。Zeng等[26]從9種物種克隆多酚氧化酶(PPO)基因,在大腸桿菌中表達(dá)并固定得到固定化PPO,這些酶均能催化茶多酚合成茶黃素。后續(xù)研究中,利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將控制多酚氧化酶的基因整合到微生物中,利用微生物生產(chǎn)酶再經(jīng)固定化處理,此類酶在催化合成茶黃素的研究上將大有可為。
(4)茶多糖
茶多糖最經(jīng)典和最常用的提取方法是水提醇沉法,該方法目前已被廣泛應(yīng)用于食品和醫(yī)療保健品領(lǐng)域中的茶多糖制備[27]。近年來,各種茶多糖輔助提取方法,如微波、超聲波、酶輔助浸提、超臨界流體萃取等也被應(yīng)用于茶多糖的提取;常見的純化技術(shù)有先用Sevag法等除蛋白、雙氧水法和活性炭等脫色、透析法除無機(jī)鹽和小分子化合物等,然后用柱層析法、金屬鹽沉淀法、季銨鹽沉淀法等提純[28]。對水提法、超聲輔助提取、微波輔助提取和酶解法提取工藝比較發(fā)現(xiàn),4種工藝所提取粗茶多糖的單糖種類一樣,其中酶解法的總糖含量最高,蛋白質(zhì)含量最低[29]。近年來的純化水初級浸泡、隔水提取、高能微波預(yù)處理和磨球機(jī)械輔助提取及多種提取工藝相結(jié)合的應(yīng)用進(jìn)一步提高了茶葉破壁效率和保護(hù)了茶多糖結(jié)構(gòu),顯著提高了茶多糖的提取效率[30-33]。采用茶葉預(yù)處理、提取濃縮、醇沉、脫色除雜、柱層析、色譜純化和濃縮干燥等方法能同時制備出高純度茶多糖、茶氨酸和咖啡堿,大幅度提高原料利用率和降低生產(chǎn)成本,生產(chǎn)工藝綠色環(huán)保[34]。茶多糖的分離純化與結(jié)構(gòu)一直是研究的難點(diǎn),近年來采用DEAE Sepharose Fast Flow陰離子凝膠柱對含硒多糖進(jìn)行洗脫分離得到6個不同組分,其糖醛酸含量都很高且都為典型的酸性多糖[35]。采用離子DEAE-Sepharose快速流動凝膠柱分離純化出了Se-TPS1、Se-TPS2和Se-TPS3等3種多糖組分,其中Se-TPS1和Se-TPS2的分子量分別為1.1×105 Da和2.4×105 Da,Se-TPS3是具有分子量為9.2×105 Da和2.5×105 Da的2個峰的多糖聚合物[36]。采用DEAE-52 纖維素和Sephadex-100葡聚糖凝膠對粗茶多糖2次分級純化得到主要多糖組分TPS-1A和TPS-4C,兩者純度較高,分子量分別為15 792 Da和21 722 Da[37]。茶多糖結(jié)構(gòu)復(fù)雜,其溶液行為、空間構(gòu)象、結(jié)構(gòu)特征與生物活性之間的關(guān)系需要進(jìn)一步研究。
(5)咖啡堿
從茶葉中分離是獲取咖啡堿的有效來源之一,高純度天然咖啡堿的開發(fā)由于受到法規(guī)許可和成本問題的限制,產(chǎn)業(yè)化的意義不大。但是,以茶多酚萃取后的水層為原料,采用膜技術(shù)分離制備溶解性好、透明度高的富含咖啡堿的茶葉提取物(咖啡堿<20%),具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和市場需求,是目前功能飲料開發(fā)的熱門資源。
(6)茶皂素
傳統(tǒng)的茶皂素提取方法主要有水提法、醇提法以及輔助提取法等[28]。近年來,重結(jié)晶法[38]、萃取法[39]、生物純化法[40]、沉淀法[41]、吸附分離法[42-44]的應(yīng)用,有效提高了茶皂素的分離純度、分離效率和產(chǎn)品安全性。
3. 茶葉功能成分終端產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)展
(1)茶休閑食品與功能食品
為順應(yīng)大健康時代人們的需求,各品牌先后研發(fā)出茶味零食、茶味糕點(diǎn)、茶味蜜餞等茶休閑食品;茶功能食品領(lǐng)域,以茶多酚為主要成分,添加一定比例的茶葉功效成分或茶提取物開發(fā)出的保健食品或膳食補(bǔ)充劑,成為近年來國內(nèi)茶葉深加工領(lǐng)域終端茶食品發(fā)展的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。
大連民族大學(xué)胡文忠等開發(fā)出一種添加山茶油、茯茶粉與普洱茶粉,具有減肥降脂功能的全麥黑茶面包[45],在滿足人體健康基本需求的同時具有顯著減脂作用,糖尿病患者亦可食用。杭州國茶健康產(chǎn)業(yè)有限公司與浙江大學(xué)聯(lián)合研發(fā)出一種添加茶葉提取物的木糖醇含茶制品“茶爽”[46],3顆即可達(dá)到傳統(tǒng)沖泡15~20 g茶葉、反復(fù)沖泡3次對人體的保健效果,改變傳統(tǒng)飲茶局限性,利于有效成分吸收,日常食用可提神醒腦,清新口氣,同時通過抗氧化等方式達(dá)到預(yù)防疾病的目的。
近年來,人們飲食結(jié)構(gòu)改變,高尿酸血癥發(fā)病率逐年升高且有年輕化的趨勢,如何防治高尿酸血癥已成為全球關(guān)注的重要健康課題。湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)茶學(xué)團(tuán)隊通過對黑茶、荷葉、青錢柳等的復(fù)配及其降尿酸功能研究,開發(fā)了具有降尿酸、清熱解毒的功效風(fēng)味黑茶飲品[47]。該黑茶飲品通過添加花香紅茶、檸檬片及昆侖雪菊等增進(jìn)了風(fēng)味和香氣;通過添加羅漢果提取物、甜菊糖提取物等植物源甜味劑,也滿足了大眾對低糖、低熱量茶飲料產(chǎn)品的追求。
上述方便化、時尚化、功能化且茶特色鮮明的高倍增值終端產(chǎn)品的開發(fā),不僅充分利用了茶葉中的營養(yǎng)成分,同時充分發(fā)揮了中低檔茶葉所含功能成分的價值,解決中低檔茶葉銷售問題,有利于茶產(chǎn)業(yè)鏈的循環(huán)拓展,為廣大公眾提供了高品質(zhì)、多元化的健康產(chǎn)品。
(2)茶化妝品與個人護(hù)理品
茶葉功能成分在化妝品和護(hù)膚品中的應(yīng)用極為廣泛。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所[48]采用新型自乳化技術(shù),明確較佳兒茶素自乳化體系溶劑配比,獲得兒茶素自乳化關(guān)鍵工藝技術(shù)參數(shù),為茶多酚應(yīng)用于日化用品提供了技術(shù)支撐。湘豐茶業(yè)集團(tuán)以湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) “一種含茶氨酸白茶面膜及其制備方法”[49]和“古樹茶黑茶潤膚水及其制備方法”[50]專利成果為基礎(chǔ),開發(fā)出綠茶、黑茶、高茶氨酸系列保濕增白茶葉面膜,向肌膚緊急輸送必要的養(yǎng)分,幫助肌膚進(jìn)行深透滋養(yǎng),修復(fù)肌膚損傷,還原肌膚健康狀態(tài)。湖南華萊健生物科技有限公司以選取金花黑茶提取物,搭配積雪草等其他護(hù)膚成分,研發(fā)推出黑茶精粹修護(hù)乳、黑茶植萃瑩潤精華液等護(hù)膚品,打造水潤靚麗肌膚。廣西中港高科國寶金花茶產(chǎn)業(yè)有限公司利用小分子團(tuán)水高效萃取、膜工程分子截留等現(xiàn)代生物工程技術(shù)提取分離金花茶花與葉提取物,制備出富含多酚、黃酮等抗炎抗氧化成分的沐浴露[51]和洗發(fā)液[52]。茶護(hù)膚品和護(hù)理品的研發(fā),大幅提高茶制品附加值,推動茶葉深加工產(chǎn)業(yè)的高層次發(fā)展。
(3)茶酒制品
茶與酒作為中國傳統(tǒng)飲料,融合二者所長、具有中國特色的茶酒作為創(chuàng)新產(chǎn)品,受到我國酒業(yè)各大著名品牌的關(guān)注。茗釀茶酒采用瀘州老窖獨(dú)特的固態(tài)發(fā)酵工藝[53],以現(xiàn)代高科技生物萃取技術(shù)[54],形成“入口柔、茶味香、咽吞順”的風(fēng)味品質(zhì)以及“易醒不易醉,身上無酒臭”的獨(dú)特之處。熊貓精釀推出黑茶金色艾爾啤酒,選用安化黑茶與啤酒花結(jié)合,創(chuàng)制出完全不同于酒花的特殊花香,帶給消費(fèi)者獨(dú)特的口感與健康享受。
(4)茶的動物健康產(chǎn)品
茶葉功能成分應(yīng)用于飼料添加劑是目前畜禽養(yǎng)殖業(yè)的熱點(diǎn)問題。安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)茶學(xué)團(tuán)隊等將膨化處理后的綠茶茶渣與均質(zhì)處理后的乳化脂肪漿混合干燥后得到的茶飼料,富含茶多酚等活性物質(zhì),具有提高養(yǎng)殖動物免疫力、促進(jìn)消化、刺激生長、降低產(chǎn)品膽固醇和改善肉質(zhì)等優(yōu)勢[55]。南昌師范學(xué)院李金等添加茶多酚、茶多糖配比而成的茶多酚雞飼料綠色添加劑,不但可以提高雞蛋的抗氧化能力,還能改善雞肉肉質(zhì),極大提高了蛋雞的經(jīng)濟(jì)效益[56]。
(5)茶的生活用品
茶葉富含的茶多酚、茶氨酸、茶皂素、茶多糖等功能成分,具有較強(qiáng)的抗氧化、抗過敏、抗細(xì)菌、增強(qiáng)機(jī)體免疫力等效果,可綜合利用于各類生活用品開發(fā)。湖南華萊生物科技有限公司[57]開發(fā)添加茶多酚的黑茶牙膏,在富含茶香,清新口氣的同時具有抑制致齲細(xì)菌生長和黏附、緩解牙齒過敏的效果;含15%~30%黑茶提取物的黑茶長效保濕潤膚水[58]具有保濕、抗氧化、抗炎、抑菌、舒緩敏感肌膚等功效。茶皂素過去常作為表面活性劑[59-60],但近年來的研究表明茶皂素還可以用于解酒飲料[61-62]、減少土壤重金屬污染[63]以及茶園防病蟲危害[64-65]等方面。中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所王建勛等開發(fā)含8%~10%茶皂素的嬰兒用茶皂素洗潔精具有成分天然無刺激,清潔、抑菌效果良好,食品級,綠色環(huán)保等優(yōu)勢[66]。廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所孫世利等證實(shí)L-茶氨酸通過調(diào)控TNF-α/NF-κB信號通路,抑制NF-κB介導(dǎo)的炎癥反應(yīng),以及iNOS、IL-6等炎癥因子表達(dá),從而緩解由一次大量飲酒所引起的酒精性肝損傷,同時具有來源天然、對人體無副作用等優(yōu)勢,可用于醫(yī)藥、保健品的產(chǎn)品開發(fā)[67]。
二、我國茶葉功能成分利用
“十四五”發(fā)展方向
我國茶葉功能成分提制產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢明顯,由我國茶企生產(chǎn)供應(yīng)的茶葉提取物占據(jù)了全球80%以上供應(yīng)量。但是與國際同行比較,我國茶葉深加工行業(yè)仍然存在科技創(chuàng)新能力不足、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比重分布不合理、高附加值終端產(chǎn)品比例偏低等問題,茶葉資源價值的最大化還有巨大的市場空間。
1. 新技術(shù)的集成創(chuàng)新應(yīng)用是茶葉功能成分提制產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重中之重
“十四五”期間,茶葉功能成分提制產(chǎn)業(yè)必須由傳統(tǒng)分離純化技術(shù)向綠色節(jié)能環(huán)保技術(shù)集成,綠色提制工藝(綠色提取溶劑、安全分離介質(zhì)等)、高效節(jié)能裝備、高效分離技術(shù)、多成分綜合高效提制技術(shù)、茶提取物的農(nóng)藥殘留高效去除技術(shù)將成為提制技術(shù)的研發(fā)重點(diǎn)。生物技術(shù)等其他高新技術(shù)應(yīng)用到茶葉功能成分提制產(chǎn)業(yè)之中也是不可或缺的,將其與傳統(tǒng)工藝技術(shù)緊密結(jié)合起來,充分實(shí)現(xiàn)原料的優(yōu)質(zhì)化、加工成本的低廉化、產(chǎn)品的多樣化發(fā)展。在茶資源利用層面,充分利用我國所掌握的各類發(fā)酵茶資源,研究確定與特有發(fā)酵茶工藝相關(guān)的核心功能酶與微生物,并通過原料篩選拼配及創(chuàng)新制茶發(fā)酵工藝技術(shù)(外源酶促、菌酶結(jié)合、液態(tài)發(fā)酵等),調(diào)控促進(jìn)目標(biāo)兒茶素氧化聚合產(chǎn)物的高倍富集,為后續(xù)聚酯兒茶素、茶色素、茶原花青素等特色功能成分的分離純化、生物活性研究及產(chǎn)業(yè)化高效制備奠定良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。這些對于推動我國特色發(fā)酵茶類在全球范圍內(nèi)的功效認(rèn)知、增強(qiáng)品質(zhì)核心競爭力,擴(kuò)大出口份額都具有非常重要的意義。
2. 由茶葉提取物向大健康產(chǎn)業(yè)的健康產(chǎn)品開發(fā)轉(zhuǎn)移是我國茶葉深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢
通過茶與健康的最新研究成果進(jìn)一步明確茶葉功能成分的作用機(jī)制,解決茶葉深加工產(chǎn)品的功能精準(zhǔn)定位、產(chǎn)品科學(xué)組方、劑量與劑型等問題,并經(jīng)過結(jié)構(gòu)修飾、狀態(tài)轉(zhuǎn)化、配伍平衡等處理,解決茶葉深加工產(chǎn)品的低水平重復(fù)與同質(zhì)化,開發(fā)系列高附加值功能性終端產(chǎn)品。同時,通過跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的技術(shù)協(xié)同攻關(guān),進(jìn)一步引導(dǎo)推動茶及功能成分在畜禽健康制品、紡織印染、空氣凈化等跨界領(lǐng)域的創(chuàng)新開發(fā)利用,擴(kuò)大相關(guān)市場空間,引領(lǐng)國際國內(nèi)市場茶葉深加工產(chǎn)品的發(fā)展趨勢。
參考文獻(xiàn)
[1] SHARMA E, JOSHI R, GULATI A. L-theanine: An astounding sui
generis integrant in tea[J]. Food Chemistry, 2018, 242: 601-610.
[2] 劉晶晶, 陳志元, 王玉, 等. 綠茶末中L-茶氨酸的離子交換樹脂純化研究[J]. 農(nóng)產(chǎn)品加工, 2020(7): 14-16.
[3] 龍成梅, 曾承露. 超聲波提取都勻毛尖茶中茶氨酸的工藝研究[J]. 廣州化工, 2019, 47(16): 102-104.
[4] 唐雪平. 一種從茶葉中提取茶氨酸的方法: CN107033020A[P].
2017-08-11.
[5] 合肥信達(dá)膜科技有限公司. 一種從茶葉中提取茶氨酸的膜處理方法: CN106518710A[P]. 2017-03-22.
[6] 西華大學(xué). 一種竹葉青茶末中提取茶氨酸的方法: CN112250592A
[P]. 2021-01-22.
[7] YAMAMOTO S, UCHIMURA K, WAKAYAMA M, et al. Purification and characterization of glutamine synthetase of Pseudomonas taetrolens Y-30: An enzyme usable for production of theanine by coupling with the alcoholic fermentation system of baker's yeast[J]. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, 2014, 68(9): 1888-1897.
[8] YAMAMOTO S, MORIHARA Y, WAKAYAMA M, et al. Theanine
production by coupled fermentation with energy transfer using γ-glu-
tamylmethylamide synthetase of Methylovorus mays No. 9[J]. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, 2008, 72(5): 1206-1211.
[9] 陳林, 張正竹, 陳鍵, 等. 茶氨酸酶促生物合成研究進(jìn)展[J]. 茶葉科學(xué), 2011, 31(1): 1-10.
[10] YAMAMOTO S, WAKAYAMA M, TACHIKI T. Theanine production by coupled fermentation with energy transfer employing Pseudomonas taetrolens Y-30 glutamine synthetase and baker's yeast cells[J]. Bioscience Biotechnology & Biochemistry, 2005, 69(4): 784-789.
[11] MU W M, ZHANG T, JIANG B. An overview of biological production of L-theanine[J]. Biotechnology Advances, 2015, 33(3/4): 335-342.
[12] 張通, 龍科藝, 曹華杰, 等. 利用重組大腸桿菌發(fā)酵生產(chǎn)L-茶氨酸[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè), 2019, 45(22): 6-11.
[13] NABAVI S M, ?AMEC D, TOMCZYK M, et al. Flavonoid biosynthetic pathways in plants: Versatile targets for metabolic engineering[J/OL]. Biotechnology Advances, 2020, 38: 107316. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2018.11.005.
[14] QU Z H, LIU C W, LI P H, et al. Theaflavin promotes myogenic differentiation by regulating the cell cycle and surface mechanical properties of C2C12 cells[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2020, 68(37): 9978-9992.
[15] XIAO Y Z, YANG M, XIAO Y, et al. Reducing hypothalamic stem cell senescence protects against aging-associated physiological decline[J]. Cell Metabolism, 2020, 31(3): 534-548.
[16] CAI Q S, JI S M, LI M W, et al. Theaflavin-regulated Imd condensates control drosophila intestinal homeostasis and aging[J]. iScience, 2021, 24(3): 102150.
[17] ZHANG G Y, YANG J H, CUI D D, et al. Genome-wide analysis and metabolic profiling unveil the role of peroxidase CsGPX3 in theaflavin production in black tea processing[J]. Food Research International, 2020, 137: 109677.
[18] TAKEMOTO M, TAKEMOTO H. Synthesis of theaflavins and
their functions[J/OL]. Molecules, 2018, 23(4): 918.
[19] 薛金金, 尹鵬, 張建勇, 等 植物源多酚氧化酶氧化兒茶素形成茶黃素和聚酯型兒茶素的研究[J]. 食品工業(yè)科技, 2019,40(20):76-81.
[20] TENG J, GONG Z H, DENG Y L, et al. Purification, characterization and enzymatic synthesis of theaflavins of polyphenol oxidase
isozymes from tea leaf (Camellia sinensis)[J]. LWT-Food Science
and Technology, 2017, 84: 263-270.
[21] NARAI-KANAYAMA A, KAWASHIMA A, UCHIDA Y, et al. Spe-
cificity of tyrosinase-catalyzed synthesis of theaflavins[J]. Journal of Molecular Catalysis B Enzymatic, 2016, 133: 452-458.
[22] HUA J J, WANG H J, JIANG Y W, et al. Influence of enzyme source
and catechins on theaflavins formation during in vitro liquid-state
fermentation [J/OL]. Lwt-Food Science and Technology, 2021.
https://doi.org/10.1016/J.LWT.2020.110291.
[23] YABUKI C, YAGI K, NANJO F. Highly efficient synthesis of
theaflavins by tyrosinase from mushroom and its application to
theaflavin related compounds[J]. Process Biochemistry, 2017, 55:? ?61-69.
[24] 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué). 一種簡單茶黃素單體的制備方法: CN104846029A?[P]. 2015-04-22.
[25] LEI S E, XIE M H, HU B, et al. Effective synthesis of theaflavin-3,3'-digallate with epigallocatechin-3-O-gallate and epicatechin gallate as substrates by using immobilized pear polyphenol oxidase[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2017, 94(Pt A): 709-718.
[26] ZENG J, DU G, SHAO X, et al. Recombinant polyphenol oxidases for production of theaflavins from tea polyphenols[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2019, 134: 139-145.
[27] 馬慧敏, 柯欽豪, 曹琴, 等.茶多糖的提取方法研究進(jìn)展[J]. 湖北科技學(xué)院學(xué)報(醫(yī)學(xué)版), 2019, 33(6): 550-552.
[28] 劉仲華. 中國茶葉深加工40年[J]. 中國茶葉, 2019, 41(11): 1-7, 10.
[29] ZHU J X, CHEN Z Y, ZHOU H, et al. Effects of extraction methods on physicochemical properties and hypoglycemic activities of polysaccharides from coarse green tea[J]. Glycoconjugate Journal, 2020, 37(1): 241-250.
[30] 成都華高生物制品有限公司. 一種茶多糖的提取方法: CN109320629A[P]. 2019-02-12.
[31] 信陽師范學(xué)院. 一種茶多糖的提取方法: CN108250316A[P].
2018-07-06.
[32] 湘豐茶業(yè)集團(tuán)有限公司, 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué). 一種從茶渣中提取茶多糖的方法: CN111440252A[P]. 2020-07-24.
[33] 福建省安職教育服務(wù)有限公司. 一種茶多糖的提取方法: CN110862462A[P]. 2020-03-06.
[34] 陜西理工大學(xué), 陜西萃程生物醫(yī)藥科技有限公司. 一種夏秋茶中茶多糖, 茶氨酸和咖啡堿聯(lián)產(chǎn)制備方法: CN111393539A[P]. 2020-07-10.
[35] 張軍耀. 富硒黑茶多糖的提取分離純化及性質(zhì)研究[D]. 上海: 上海師范大學(xué), 2019.
[36] WANG Y F, LI Y F, LIU Y Y, et al. Extraction, characterization and antioxidant activities of Se-enriched tea polysaccharides[J]. Int J Biol Macromol, 2015, 77: 76-84.
[37] 吳金松, 張巖, 陳曉培, 等. 鐵觀音茶末多糖的分離純化和抗氧化活性[J]. 食品工業(yè)科技, 2020, 41(11): 66-71.
[38] 張海龍, 張維農(nóng), 蔣繼豐, 等. 茶皂素純化方法的比較及其組分的鑒定[J]. 中國油脂, 2015, 40(11): 94-98.
[39] 呂琪. 正己烷—水—乙醇雙液相體系提取茶葉籽油及茶皂素的工藝研究[D]. 贛州: 江西理工大學(xué), 2017.
[40] 周紅宇, 楊德. 茶皂素水酶法提取工藝及純化方法[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué), 2016, 44(5): 362-364.
[41] 解慶范, 李元明, 陳仕芳. 粗茶皂素的制備、純化及其表面活性研究[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué), 2014, 42(4): 206-208.
[42] 游瑞云, 黃雅卿, 鄭珊瑜, 等. 大孔樹脂純化茶皂素的工藝研究[J]. 應(yīng)用化工, 2016, 45(1): 64-66, 70.
[43] 顧姣, 楊瑞金, 謝斌, 等. 大孔樹脂純化茶皂素及其產(chǎn)品性質(zhì)研究[J]. 食品與機(jī)械, 2017, 33(6): 153-158, 200.
[44] 顧姣, 楊瑞金, 張文斌, 等. 超濾膜法提取水相中茶皂素的研究[J]. 食品工業(yè)科技, 2017, 38(21): 180-185.
[45] 大連民族大學(xué). 一種具有減肥降脂功能的全麥黑茶面包及其制備方法: CN109430345A[P]. 2019-03-08.
[46] 杭州國茶健康產(chǎn)業(yè)有限公司. 一種木糖醇含茶制品及其制備方法: CN109303134A[P]. 2019-02-05.
[47] 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué). 一種降尿酸風(fēng)味黑茶飲料: CN108450602A[P].
2018-08-28.
[48] 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所. 一種高活性EGCG微乳復(fù)配方法: CN108434098B[P]. 2020-05-05.
[49] 湘豐茶業(yè)集團(tuán)有限公司, 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué). 一種含茶氨酸白茶面膜及其制備方法: CN111759761A[P]. 2020-10-13.
[50] 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué). 古樹茶黑茶潤膚水及其制備方法: CN106038405B[P]. 2019-02-05.
[51] 廣西中港高科國寶金花茶產(chǎn)業(yè)有限公司. 金花茶沐浴露的生產(chǎn)方法: CN106726891A[P]. 2017-05-31.
[52] 廣西中港高科國寶金花茶產(chǎn)業(yè)有限公司. 金花茶洗發(fā)液的生產(chǎn)方法: CN106726890A[P]. 2017-05-31.
[53] 江南大學(xué), 瀘州老窖股份有限公司. 固態(tài)發(fā)酵裝置及固態(tài)發(fā)酵方法: CN113186056A[P]. 2021-07-30.
[54] 瀘州品創(chuàng)科技有限公司. 茶葉提取物及其制備方法和應(yīng)用: CN112753831A[P]. 2021-05-07.
[55] 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué). 一種茶飼料的制備方法: CN105248860A[P].??2016-01-20.
[56] 南昌師范學(xué)院. 一種茶多酚雞飼料綠色添加劑及包含該添加劑的飼料: CN112262919A [P]. 2021-01-26.
[57] 湖南華萊生物科技有限公司. 一種具有抗過敏修復(fù)的黑茶牙膏及其制備方法: CN107822984A[P]. 2018-03-23.
[58] 湖南華萊生物科技有限公司. 一種黑茶長效保濕潤膚水及其制備方法: CN107951776A[P]. 2018-04-24.
[59] BAEK Y M, LEE Y H. Detergency of natural surfactant for the?cleaning of excavated cotton fabrics[J]. Journal of Conservation? ? Science, 2017, 33: 97-106.
[60] 王心蕊, 韓鑫宇, 張康, 等. 茶皂素的脫色研究及其在洗手液中的應(yīng)用[J]. 應(yīng)用化工, 2021, 50(5): 1178-1182.
[61] 仇鳳梅, 周兵焱, 水豪杰. 茶皂素解酒飲料的研制[J]. 農(nóng)產(chǎn)品加工, 2016(4): 20-21, 4.
[62] 浙江亞林生物科技股份有限公司. 一種具有解酒功能的油茶皂素微膠囊制備方法: CN112998263A[P]. 2021-06-22.
[63] LIU X Y, CAO L Y, WANG Q, et al. Effect of tea saponin on phytoremediation of Cd and pyrene in contaminated soils by lolium multiflorum[J]. Environmental Science and Pollution Research International, 2017, 24(23): 18946-18952.
[64] 郭華偉, 姚惠明, 唐美君, 等. 2種植物源殺蟲劑對茶小綠葉蟬的防治效果[J]. 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué), 2016, 57(7): 991-993.
[65] 童軍, 付義, 段巧枝, 等. 低毒生物農(nóng)藥30%茶皂素水劑防治茶小綠葉蟬田間試驗(yàn)[J]. 湖北植保, 2017(1): 20-22.
[66] 中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所. 一種嬰兒用茶皂素洗潔精及其制備方法: CN111690473A[P]. 2020-09-22.
[67] 廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所. 茶氨酸在制備緩解酒精性肝損傷產(chǎn)品中的應(yīng)用: CN111686099A[P]. 2020-09-22.