孔俊豪 ,左小博 ,楊秀芳 *,譚蓉 ,刁春華 ,蘇小琴 ,涂云飛 ,翁淑燚
(1.中華全國供銷合作總社杭州茶葉研究院,浙江杭州310016;2.浙江省茶資源跨界應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,浙江杭州310016;3.海西茶葉深加工研究所,福建漳州 363007;4.大閩食品(漳州)有限公司,福建漳州 363005)
2018年我國茶業(yè)發(fā)展基本平穩(wěn),但全國茶葉 產(chǎn)量逐年增加,產(chǎn)能過剩問題日益凸顯。在當(dāng)前茶產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)失衡、茶資源過剩形勢下,精深加工仍是實(shí)現(xiàn)茶資源高效利用的主要途徑,是承載我國茶產(chǎn)業(yè)提檔升級、推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展的重要支撐。經(jīng)過近30年的發(fā)展,我國已成為茶制品產(chǎn)業(yè)第一大國,以提取物(速溶茶、茶多酚、茶黃素、茶氨酸等)和全茶粉(抹茶、超微茶粉)為主導(dǎo)的茶制品加工產(chǎn)業(yè)集聚優(yōu)勢明顯,整體產(chǎn)業(yè)技術(shù)居于國內(nèi)外領(lǐng)先水平,帶動(dòng)了我國茶資源綜合利用率的大幅提升。隨著技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系、科技創(chuàng)新應(yīng)用不斷完善和普及,茶制品產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平和格局歷經(jīng)多次調(diào)整,產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品供應(yīng)鏈體系趨于穩(wěn)定。“十三五”以來,“食品添加劑與配料綠色制造關(guān)鍵技術(shù)研究及開發(fā)”“現(xiàn)代茶制品加工與貯藏品質(zhì)控制關(guān)鍵技術(shù)及裝備研發(fā)”“茶葉產(chǎn)品質(zhì)量安全控制技術(shù)及健康功能評價(jià)應(yīng)用示范”等國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃陸續(xù)實(shí)施,茶葉深加工技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展機(jī)遇期。為增進(jìn)對過去一年來我國茶葉深加工技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)展的整體認(rèn)知,文章主要就茶制品提制改性技術(shù)、功能評價(jià)、跨界應(yīng)用與終端產(chǎn)品等方面研究的新進(jìn)展進(jìn)行了梳理。
目前,我國茶葉提制技術(shù)正在由傳統(tǒng)工藝到綠色、節(jié)能、安全、高效的技術(shù)方向發(fā)展,茶多酚、兒茶素、茶皂素等有效成分的提制技術(shù)手段研究也有新的進(jìn)展。如超聲輔助雙水相提取茶中兒茶素[1],采用微波預(yù)處理結(jié)合復(fù)合酶法浸提茶皂素[2],利用相分配系數(shù)法結(jié)合微波-超聲輔助雙水相、超聲和機(jī)械化學(xué)法輔助提取茶多酚[3-4]等方面的研究都有一定的創(chuàng)新。
茶多酚是茶制品的當(dāng)家品類之一,隨著需求升級,對其質(zhì)量安全要求越來越專業(yè)化和精細(xì)化。針對茶多酚、茶黃素等萃取茶制品中可能存在的有害溶劑殘留問題,可以采用食品級溶劑(如水、醇、有機(jī)酸等)、醫(yī)藥級填料分離富集,來確保安全性。滿足市場的差異化需求。通過樹脂耦合中壓制備色譜建立的高純度EGCG制備工藝[5-6],為茶葉提取工藝綠色升級提供了新的技術(shù)選擇。
茶葉有效成分制備技術(shù)呈集成態(tài)勢,采用多種分離手段和萃取技術(shù)以實(shí)現(xiàn)分離富集過程的精準(zhǔn)、高效。如常規(guī)浸提與生物酶解技術(shù)聯(lián)用,實(shí)現(xiàn)目標(biāo)組分的高度分離(兒茶素≥80%),而雜質(zhì)(咖啡因≤1%)含量卻不斷下降[7-8]。茶黃素以來源廣泛的植物多酚氧化酶(Polyphenol oxidase,PPO)催化茶多酚制備茶黃素,集成水-酯界面萃取技術(shù)、低溫減壓、多級濃縮降低溶劑殘留,有利于生產(chǎn)單元的同步提質(zhì)增效[9-12]。
茶葉活性成分除茶多酚類[13]外,可供開發(fā)的還包括其它組分(如茶氨酸、茶多糖、茶色素、咖啡堿等)。同時(shí)為滿足市場的差異化需求,基于非茶葉部位(花、果)有效成分的提取分離也在逐步擴(kuò)展。利用大孔吸附樹脂富集、亞臨界技術(shù)等,以茶樹花、茶葉籽為原料開展多組分一體化分離精油、皂素,茶油和皂素相關(guān)研究呈“多點(diǎn)開花”趨勢[14-15]。技術(shù)手段創(chuàng)新的同時(shí),還要關(guān)注技術(shù)經(jīng)濟(jì)性,后者是決定技術(shù)創(chuàng)新能否產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的重要考量。
茶多酚、茶黃素等活性成分穩(wěn)定性差、相容性不佳、利用度低是制約其規(guī)?;瘧?yīng)用的技術(shù)難題,結(jié)構(gòu)修飾、控制釋放等穩(wěn)態(tài)化技術(shù)在茶葉功能成分增效開發(fā)研究領(lǐng)域多見報(bào)道[16-21]。食品微納米載體技術(shù)(納米乳、脂質(zhì)體、脂質(zhì)納米膠囊和納米復(fù)合物)研究較多[22],結(jié)果表明通過EGCG納米化能夠提高其遞送穩(wěn)定性和生物利用率,增強(qiáng)EGCG的抗氧化、抗炎抑菌等功效[23-24],茶多酚還可在納米粒子綠色制備過程中發(fā)揮穩(wěn)定劑和還原劑的功效[25]。依托 “十三五”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFD0400800),筆者團(tuán)隊(duì)采用層層自組裝技術(shù)對茶多酚類化合物進(jìn)行包載改性,有望通過安全性評價(jià)和新產(chǎn)品認(rèn)定后,可在食品尤其是肉制品防腐保鮮領(lǐng)域的應(yīng)用[26-28]。
在茶葉活性成分的作用機(jī)理與功能評價(jià)領(lǐng)域,隨著檢測技術(shù)和研究方法的不斷創(chuàng)新,國內(nèi)有關(guān)茶資源活性成分的功效及作用機(jī)理研究取得了新進(jìn)展。尤其結(jié)合代謝組學(xué)、基因組學(xué)、蛋白組學(xué)等現(xiàn)代分析技術(shù),茶多酚、茶氨酸、茶黃素等與免疫、健康相關(guān)的最新研究成果正在改變現(xiàn)代消費(fèi)理念,為茶葉深加工產(chǎn)品市場拓展提供理論基礎(chǔ)。
茶多酚是當(dāng)前健康功效研究的重要成分,其在多種疾病的預(yù)防、阻控方面的作用得到越來越多的證據(jù)支持[29-33]。云南農(nóng)業(yè)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),茶多酚可通過抑制糖尿病傷口炎癥靶點(diǎn),有效促進(jìn)糖尿病小鼠皮膚傷口愈合[34],并能減輕L-精氨酸誘導(dǎo)的小鼠急性胰腺炎,降低促炎因子水平[35]。
此外,茶多酚在腫瘤發(fā)展的起始、促進(jìn)、轉(zhuǎn)移和凋亡等多個(gè)環(huán)節(jié)中的作用機(jī)制已在多個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)P拖到y(tǒng)中得到驗(yàn)證。茶多酚通過調(diào)節(jié)多條細(xì)胞信號通路從而中斷癌變過程[36-40]。此外茶多酚在降解吸煙危害、茶多糖在改善糖尿病、腎病發(fā)病過程方面的研究也有新的發(fā)現(xiàn)[41]。
茶多酚、茶黃素在預(yù)防口腔疾病如齲齒、牙周炎、牙周病、口臭等方面作用明顯,具有潛在的臨床應(yīng)用價(jià)值[42]。國內(nèi)學(xué)者關(guān)于茶樹花提取物的相關(guān)研究表明,其可通過抑制酪氨酸酶活性、減少黑色素生成等途徑達(dá)到美白效果[43]。這些基礎(chǔ)研究為茶葉日化的深度開發(fā)提供了必要的功能學(xué)支撐。
國內(nèi)茶飲料市場現(xiàn)已形成千億級產(chǎn)業(yè)規(guī)模,是茶葉深加工產(chǎn)品的主流品類,2018年零售額約為1367億元。除了市場青睞的冷溶、脫苦、高香以及脫咖等速溶茶新產(chǎn)品,新式茶飲催生了產(chǎn)品差異化定位,帶動(dòng)加工技術(shù)創(chuàng)新多元化趨勢。如固體茶飲[44]、乳酸菌、酵母菌益生菌茶飲料[45]、復(fù)(混)合茶飲[46]、冷萃茶[47]的創(chuàng)新反映了消費(fèi)者對飲料選擇的多樣化、個(gè)性化、功能化。筆者團(tuán)隊(duì)采用夏秋茶機(jī)采鮮葉集成利用酶促轉(zhuǎn)化和擠壓破壁技術(shù)研發(fā)的冷泡綠茶產(chǎn)品,滋味清醇,冷泡浸出率達(dá)72.3%,品質(zhì)特征明顯,拓展了夏秋茶增值利用新途徑[48]。
茶葉跨界嗜好品的重要品類,尤其“茶+酒”的跨界融合產(chǎn)品成為行業(yè)熱點(diǎn)?,F(xiàn)階段茶酒產(chǎn)品以配制型和發(fā)酵型為主,后者以高粱、茶葉等為原料,按傳統(tǒng)工藝制得釀造型茶酒[49]。同時(shí)糯米茶酒、高花青素茶酒、單樅茶汁酒等均有研究報(bào)道[50-51]。
終端產(chǎn)品研發(fā)是實(shí)現(xiàn)茶資源增值的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著化學(xué)工程、生物技術(shù)、醫(yī)藥制劑等多學(xué)科技術(shù)的融合滲透,以及茶葉活性成分在保健醫(yī)藥、功能日化、智能材料等領(lǐng)域的交叉研究的不斷深入,功能化終端產(chǎn)品的創(chuàng)新開發(fā)打破了傳統(tǒng)茶葉加工方法和產(chǎn)品形態(tài),茶產(chǎn)業(yè)已逐步進(jìn)入“全價(jià)利用、跨界開發(fā)”新常態(tài),產(chǎn)品品類、結(jié)構(gòu)日趨豐富。
基于茶多酚、茶氨酸和茶色素等成分的差異化功效,集中在增強(qiáng)免疫力、降脂減肥等用途的特醫(yī)食品、保健產(chǎn)品方面的應(yīng)用技術(shù)研究,也已成為膳食營養(yǎng)補(bǔ)充、大健康新產(chǎn)品開發(fā)的熱點(diǎn)。如茶渣膳食纖維咀嚼片、復(fù)合保健烏龍茶開發(fā)[52]等工作不斷賦予茶制品多品類開發(fā)新的內(nèi)涵。
圍繞茶葉活性成分在防腐保鮮功能、構(gòu)效作用[26],茶多酚、茶黃素等在食品添加劑、原料配料等大食品領(lǐng)域的天然優(yōu)勢和應(yīng)用潛力被進(jìn)一步挖掘,相關(guān)衍生產(chǎn)品的研發(fā)及市場細(xì)分需求正逐漸對接。研究表明,茶多酚可配伍乳酸鏈球菌素(Nisin)、乳酸鈉與納他霉素等,開發(fā)多種復(fù)合保鮮劑[53-57],在滿足防腐、保鮮功能的同時(shí)實(shí)現(xiàn)賦形輔色及營養(yǎng)補(bǔ)充等多種作用[58-60]。
隨著國民對大健康、高品質(zhì)生活的訴求,茶葉在人體護(hù)理修復(fù)方面的功效不斷被挖掘,茶葉提取物的抗氧化、抑菌消炎、抗UV、美白等功效正在為美妝個(gè)護(hù)領(lǐng)域提供新元素。茶多酚、茶黃素等在預(yù)防口腔疾病如齲齒、牙周炎、牙周病、口臭等方面的臨床應(yīng)用研究為茶葉日化的深度發(fā)展提供了應(yīng)用基礎(chǔ)?;谀ú?、白茶、茶多酚等特色原料功效、特色研制開發(fā)的新品類日新月異[61-63]。筆者團(tuán)隊(duì)基于前期茶多酚、茶黃素、茶皂素等應(yīng)用技術(shù)研究,孵化了系列功能日化產(chǎn)品,如茶多酚防曬護(hù)膚霜及茶皂素清潔劑、抹茶凝膠保濕面膜[64],憑借其良好的客戶體驗(yàn)和應(yīng)用功效獲得了消費(fèi)群體的口碑,茶氨酸、兒茶素等日化產(chǎn)品在研發(fā)或初步面市階段[65]。在紡織產(chǎn)品、空調(diào)過濾網(wǎng)中添加茶多酚可使產(chǎn)品具有抑菌、消除異味的功效[66-69]。
隨著茶制品應(yīng)用越來越廣,研究更加關(guān)注原料資源的獨(dú)特優(yōu)勢、產(chǎn)品功能的精準(zhǔn)定位、產(chǎn)品形態(tài)的時(shí)代特色,茶制品產(chǎn)品形式單一的問題和價(jià)值消費(fèi)痛點(diǎn)正被逐步化解[70-72]。
我國現(xiàn)有茶制品企業(yè)100多家,總產(chǎn)規(guī)模達(dá)2.5萬噸以上,以年均20多萬噸的茶葉原料消耗貢獻(xiàn)了中國茶產(chǎn)業(yè)1/3的產(chǎn)業(yè)效益[73]。據(jù)農(nóng)業(yè)部門估算,2018年未開采茶園達(dá)60多萬公頃,伴隨著我國茶葉產(chǎn)銷失衡的矛盾不斷凸顯,為茶葉深加工產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供的戰(zhàn)略機(jī)遇期將長期存在。然而茶產(chǎn)業(yè)整體在國內(nèi)外市場雙邊擠壓下,對我國茶制品產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新提出了更嚴(yán)格的要求。如何通過深加工產(chǎn)業(yè)鏈嵌合延伸和全產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值重構(gòu),有效解決茶資源結(jié)構(gòu)性過剩和功能性浪費(fèi)問題值得深入探討。從產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新角度,尤其是標(biāo)準(zhǔn)化綠色生產(chǎn)技術(shù)、功能挖掘技術(shù)創(chuàng)新、跨領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)轉(zhuǎn)化協(xié)同發(fā)力無疑是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代茶制品產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的不二途徑。
首先,構(gòu)建基于全程質(zhì)量安全的綠色提制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化體系。加快原料安全檢測、工藝單元控制技術(shù)創(chuàng)新,如溶劑、農(nóng)殘無害化脫除技術(shù),加大綠色提制技術(shù)的推廣應(yīng)用力度。我國茶制品產(chǎn)業(yè)一度出現(xiàn)有產(chǎn)品、無標(biāo)準(zhǔn),企業(yè)間技術(shù)發(fā)展不平衡等問題。筆者團(tuán)隊(duì)致力于茶制品質(zhì)量安全控制關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新及示范應(yīng)用,先后完成了速溶茶、茶多酚、茶黃素等茶制品質(zhì)量指標(biāo)定值,建立了系列快速測定方法和標(biāo)準(zhǔn),為企業(yè)提供了典型茶制品質(zhì)量控制關(guān)鍵技術(shù)和生產(chǎn)規(guī)程,該項(xiàng)成果獲2018年度浙江省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。受制于技術(shù)性貿(mào)易壁壘,我國每年經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)200億美元[74],加快推進(jìn)中國茶業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與國際接軌,爭取國際標(biāo)準(zhǔn)話語權(quán),提高國際競爭力尤為必要。
其次,夯實(shí)茶葉活性成分功能評價(jià)技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新?;钚砸蜃庸δ茉u價(jià)和高效釋活利用技術(shù)可為終端產(chǎn)品的開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)與技術(shù)支持,對促進(jìn)茶制品從原料轉(zhuǎn)變?yōu)榻K端產(chǎn)品,拉動(dòng)茶制品功能標(biāo)識(shí)認(rèn)同和健康消費(fèi)發(fā)揮重要作用[75]。隨著生物技術(shù)和檢測手段的不斷進(jìn)步,重視應(yīng)用基礎(chǔ)研究和新的功效挖掘技術(shù)手段,從新試驗(yàn)?zāi)P?、組學(xué)分析、免疫靶標(biāo)、微生態(tài)平衡等角度重構(gòu)功能評價(jià)體系,從化學(xué)構(gòu)效和組方量效藥理學(xué)進(jìn)行臨床試驗(yàn),為產(chǎn)品開發(fā)提供理論支撐,對活性組分進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾和功能強(qiáng)化,增強(qiáng)其在應(yīng)用體系的穩(wěn)定性和利用度,形成針對性強(qiáng)、穩(wěn)定性好的制劑、配方技術(shù)體系等。
第三,建立高效的產(chǎn)學(xué)研協(xié)作體系。盡管當(dāng)前我國茶葉技術(shù)創(chuàng)新研究較多,但由于協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制缺位,創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈、價(jià)值鏈等脫節(jié),核心技術(shù)未能有效轉(zhuǎn)化應(yīng)用或轉(zhuǎn)化效率低,距真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化還有關(guān)鍵的“最后一公里”。全球產(chǎn)業(yè)鏈分工、價(jià)值實(shí)現(xiàn)貢獻(xiàn)度與我國茶產(chǎn)業(yè)第一大國的地位仍不相稱。立足市場大規(guī)模需求,建立以企業(yè)為主體,市場為導(dǎo)向,產(chǎn)學(xué)研深度融合的成果轉(zhuǎn)化協(xié)作機(jī)制,不斷加大高附加值終端產(chǎn)品的創(chuàng)新投入和市場推廣,聚焦技術(shù)區(qū)塊協(xié)同攻關(guān),研發(fā)出有市場競爭力的產(chǎn)品,方可有效支撐我國茶制品產(chǎn)業(yè)由原料級產(chǎn)品向大健康產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化。
最后,聚焦“最后一公里”的創(chuàng)新成果應(yīng)用轉(zhuǎn)化。國家和地方政府層面正在通過政策立法、探索科研人員考評機(jī)制營造成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化的環(huán)境氛圍。茶葉產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新只有面向產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)、完成從實(shí)驗(yàn)室科學(xué)研究、實(shí)驗(yàn)開發(fā)到產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用的“三級跳”,才能真正實(shí)現(xiàn)科研創(chuàng)新價(jià)值。探索科技成果與企業(yè)實(shí)際需求的精準(zhǔn)對接機(jī)制,激發(fā)技術(shù)、市場、服務(wù)、資本方充分參與,促進(jìn)創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈精準(zhǔn)對接,加快科研成果從樣品到產(chǎn)品再到商品的轉(zhuǎn)化。最終推動(dòng)茶產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。