上海生物发酵产品与技术装备展
2021年11月20-22日 上海新国际博览中心

酶制剂在茶叶加工中的应用及工艺

茶叶加工特别是速溶茶、液态茶饮料的生产,仅仅依靠传统工艺远远满足不了生产上的需要,酶技术必将逐渐应用于茶叶加工中。到目前为止,已有单宁酶、纤维素酶、多酚氧化酶、蛋白酶等酶制剂应用于茶叶加工中。

酶在茶叶加工中的现状

(一)单宁酶

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防止茶饮料中的冷浑浊

单宁酶,全称单宁酰基水解酶是一种细胞膜结合酶,将茶乳酪转溶的专一酶,它能断裂儿茶酚与没食子酸间的酯键,使苦涩味的酯型儿茶素水解,释放出的没食子酸阴离子又能与茶黄素茶红素竞争咖啡碱,形成分子量较小的水溶性短链物质,从而降低茶汤的混浊度。 米曲霉产生的单宁酶作用于6%的红茶茶汤,发现单宁酶在茶汤pH为5.6,温度为45℃的条件下作用30-60分钟后,茶乳酪产生最少。可口可乐公司利用单宁酶解决茶饮料中的“冷后浑”,取得了良好的效果,浑浊度由80%降至8%,对红茶进行单宁酶处理,结果发现速溶茶完全溶于冷水,而且滋味良好,而无酶处理的茶的固形物和浸提物产量均低于酶处理的茶。近年来由于透明塑料瓶的大量使用,饮料的透明度比以往有更高的要求,单宁酶防止茶饮料产生冷浑浊的作用效果更加受到关注。

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提高茶叶的提取率

中森薰等发现,与未用单宁酶处理的茶叶提取液相比,用单宁酶处理的提取液中,单宁的含量增加34%,咖啡因增加43%,而可溶性固形物也增加了24%,因而从茶叶提取出的多种成分能保持在提取液中,不被沉淀,使茶叶的提取率大幅度上升单宁酶应用于红茶绿茶乌龙茶深加工中还能使茶叶中可溶性金属元素含量增加。Lauren S.等[5]报道,用单宁酶处理红茶,茶汤中可溶性铁、钙的含量分别增加了23%与25%;若在绿茶加工中使用单宁酶,可使离子铁的含量提高18%,并部分消除夏春茶的苦涩味,提高茶品质。

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保持茶汁的色泽和减轻苦涩味

在绿茶乌龙茶加工中的应用研究中也发现,加入一定量的单宁酶能降低酯型儿茶素的含量,从而消除夏秋茶的部分苦涩味道。

(二)纤维素酶与果胶酶

在速溶茶生产中,速溶茶产品制率低是重要原因之一。根据资料报道,我国目前的速溶茶制率仅为15%~20%,而国外可达25%~30%。成熟的植物细胞壁由胞间层、初生壁及次生壁构成。其构成成分包括纤维素、半纤维素、果胶及木质素。其中次生壁的构成部分绝大部分是纤维素, 它使细胞壁产生强度和塑性;细胞与细胞之间则靠果胶物质结合在一起。茶叶中的多酚类、氨基酸、咖啡碱、可溶性糖等有效成分在干茶里由于被纤维素、半纤维素为主体的细胞壁所包围, 在一般提取条件下, 茶叶中有效成分的扩散、浸出受到细胞壁的阻碍, 但如果使用纤维素酶、果胶酶、半纤维素酶等提取则可分解细胞壁, 使细胞结构破坏, 有利于固形物的溶出及浸提率的提高。

高碧穗等(1996)研究离心、冰浴和酶处理对茶汤澄清度的影响,发现以纤维素酶、果胶酶处理效果最好。酶浓度增加,茶汤混浊度降低。10%乌龙茶液经0.3~0.4%纤维素酶作用l~2h,可使茶汤混浊度达到最低,且具有最佳颜色。Tsai 及Ohio (1987)比较了使用单宁酶、单宁酶/纤维素酶和单宁酶/果胶酶处理红茶茶汤, 结果表明: 添加酶处理比未添加者有较高的萃取率,且固形物含量较多, 混合酶处理均比单独处理好[7]。湖南农大谭淑宜(1991) 报道: 用0.3%纤维素酶液提取红碎茶、绿茶水浸出物, 提取率分别比对照高20.5%和19.6%, 处理效果相当明显;当使用0.1%果胶酶提取红碎茶、绿茶时, 提取率分别比对照高5.4%和5.6%, 且红碎茶提取液红亮, 沉淀也少, 绿茶提取液较亮, 较透明。MarimuthuS. 等(1997)[8]报道:加入细胞壁降解酶如纤维素酶和果胶酶于红碎茶中, 可增加可溶性固形物含量而不影响茶汤品质,用果胶酶处理的红碎茶含有较多的儿茶素, 效果优于纤维素酶处理。

(三)多酚氧化酶

多酚氧化酶是自然界分布极广的一种酶, 茶树中天然存在的酶类。在茶叶领域关于多酚氧化酶的研究始于红茶发酵,早期的茶叶发酵研究不可避免地受到工业发酵的影响,事实上茶叶中“发酵”一词是印度茶叶种植者在19 世纪后期由工业发酵借用而来,这很可能是由于茶叶发酵时产生的气味和工业发酵(主要是酒精生产) 产生的气味相近的缘故。由于多酚氧化酶在茶叶加工中的特殊地位,从18世纪末至今天在茶叶领域对它的研究从未间断,研究的内容不断拓展和加深。

1906年,Marm H.首次从茶叶中分离出氧化酶。1935 年Williams H.Ukers发表All about Tea一书,由Toeklai著名化学家Harler C.R.写了The Chemistry of Tea一章,详尽描述了早期关于茶叶成份化学和茶叶制造化学研究的历程。1939年Ceylon茶叶研究所Sreerangchar H.B.提出发酵过程中催化多酚物质氧化的是儿茶酚氧化酶。

七十年代, 日本有学者将其从茶树中提出, 用于红茶的加工。印度托克莱茶叶试验站利用外源PPO生产速溶红茶, 在发酵时向每100kg 发酵叶中添加1~ 2g来加速发酵, 结果表明: 加入PPO促进了红茶内多种生物物质的形成, 制成的速溶茶苦涩味轻, 鲜度好, 香气浓强。Bouwens E.C. (1999)有专利: 经外毒素漆酶、多酚氧化酶或过氧化物酶和单宁酶处理的茶叶可以改善茶叶食品的色泽。可以预见, 天然多酚氧化酶在茶叶深加工中是很有应用前景的。

(四)蛋白酶

蛋白酶可将茶叶中的蛋白质水解成各种氨基酸,不仅能改善茶叶的香气和鲜爽度,而且能减少不溶性复合物的产生,改善汤色。据曾晓雄报道,在红碎茶加工中添加蛋白酶可使其氨基酸含量提高21.5%,茶红素含量增加20%以上,茶褐素的含量则明显下降,使得红碎茶滋味增强且更为醉和,汤色变亮,粗青气减少,香气变好。据湖南农大谭淑宜(1991)研究, 用蛋白酶提取红碎茶、绿茶, 氨基酸提取率分别比对照高196.8%和72.8%。

(五)其他酶

衣笠及竹尾忠一(1994) 研究指出: 在绿茶抽提液中加入果胶酯酸酶处理, 可以增加其挥发性香气化合物含量。用这两种酶处理乌龙茶茶汤, 经处理后的茶汤在5℃、室温或40℃下存放6个月, 没有沉淀产生, 而无酶处理的茶汤在7d至3个星期就形成沉淀。

酶在茶叶深加工中的研究展望

酶技术是生物技术的一个重要组成部分, 已广泛用于食品工业的加工、保鲜、杀菌、风味的改进等方面。从红茶品质(香气、滋味)形成的酶学及酶制剂在速溶茶、液态茶饮料加工中应用的广泛性,可以预见酶在茶叶加工中的研究与应用将愈来愈多被重视,展望这个领域,未来的发展大有可为。

(一)开发适用于茶叶深加工的经济、高效的酶制剂

茶叶是我国的主要农副产品, 是食品工业“八五”计划开发重点项目之一, 世界1号( NestleCo.) 、2号( Pepsi Co.) 软饮料生产厂把眼光放到了速溶茶、液态茶饮料上, 准备投巨资加以开发。但是目前我国生产的速溶茶和液态茶在国际市场上缺乏竞争力, 产品滋味淡, 香气低, 其主要原因是加工中“冷后浑”的形成。在消除茶汤沉淀上, 以单宁酶处理效果最好。但由于其价格昂贵, 严重限制了其在工业上大量使用。如何采取更经济有效的方法培养菌体, 提取单宁酶液, 降低成本, 实现单宁酶的工业化生产, 是一个亟待解决的问题。

(二)茶叶液态发酵理论研究

目前速溶茶生产大国美国以生产速溶红茶为主, 液态红茶饮料在日本极为畅销, 液态乌龙茶饮料在日本和台湾也有很大的市场。但这些速溶茶、液态红茶饮料、液态乌龙茶饮料均以成品红茶、成品乌龙茶为生产原料。为充分利用我国茶叶产地的优势, 降低生产成本, 应开始从茶鲜叶或茶叶制品直接生产速溶茶和液态茶饮料的研究, 特别是茶叶液态发酵理论的研究。因为若实现茶叶液态发酵, 就可以简化工艺, 充分有效发挥酶制剂的增效作用, 从而大大提高茶叶品质, 降低生产成本。

(三)酶法制艺及增质机理研究

由于在茶叶加工中引人外源酶制剂,为使酶制剂充分发挥其作用,必将要求相应改变或改进传统加工工艺及加工技术指标。

日本农林水产省茶试站在红茶发酵时添加1%或在揉捻时添加0. 001%的微生物多酚氧化酶, 红茶中的茶黄素, 茶红素明显增多, 茶汤的色泽和香气也显著改善。

茶饮料加工中也由于内含成分在一定的温差条件下相互作用而形成混浊沉定, 影响产品品质和制率。如何利用外源酶或在结构和功能上与酶相似的酶性制剂( 如环糊精等) 对茶浸提液或浓缩液进行液体发酵处理, 使蛋白质, 多糖等大分子物质分解和有效防止多酚类物质劣变, 从而提高产品品质和制率等茶叶液态发酵理论与技术研究有着广阔的前景。

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2021第九届上海国际生物发酵产品与技术装备展览会

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