徐悅,張陽光,董若霞,王憲達
(美町寶植物科技(中國)有限公司,浙江杭州 310018)
速溶茶是以成品茶或茶鮮葉為原料,通過提取或茶鮮葉榨汁后經加工制成的固體產品,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味物質,且即沖即飲,保質期長,品質穩(wěn)定,深受國內外消費者喜愛。我國速溶茶產業(yè)近年來發(fā)展迅速,年產銷量已達2萬噸以上,且隨著茶飲料和茶食品消費的穩(wěn)步增長而呈現(xiàn)出廣闊的市場前景[1]。但目前速溶茶產品仍存在著香氣和滋味特征不明顯、色澤失真、渾濁沉淀等品質問題。
酶技術是利用酶的催化特性進行物質轉化的一種生物技術,已廣泛應用于食品加工行業(yè)中。速溶茶加工中常用的酶技術有酶法輔助浸提、酶法澄清、固定化酶技術等,這些技術的應用能有效提高速溶茶感官品質和冷溶性,具有廣泛的應用前景。文章就近年來,酶技術在速溶茶中的應用研究做簡述和展望,以期為高品質速溶茶的開發(fā)和生產提供參考。
在速溶茶加工中,浸提工藝對速溶茶的品質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、蛋白質等大分子物質的浸出也容易導致茶湯渾濁。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,同時減少能耗,提高得率。耿立晶等[2]試驗表明,相比水浸提法和醇浸提法,酶法輔助浸提得率會高50%以上,感官評價最好。相較于傳統(tǒng)的熱水浸提,酶輔助浸提時溫度較低,在充分提取茶葉中的有效成分的同時能較大程度地保留芳香物質和活性物質的生物學功能。賈亮亮等[3]試驗表明,相較熱水提取和冷水提取法,酶法浸提所得綠茶多糖對淀粉酶、蔗糖酶抑制作用更強,在2.0 mg/mL茶多糖濃度下,酶法浸提對淀粉酶、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。
茶葉細胞壁的主要成分有纖維素、半纖維素、果膠質等。通過酶輔助浸提,細胞壁降解酶(纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶)能有效破壞細胞壁成分,有利于細胞中有效成分浸出,從而提高浸提率。譚淑宜等[4]報道,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水浸出物提高11.5%。細胞降解酶對茶葉增香也有積極作用。纖維素酶能水解糖苷類物質生成香氣物質,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[9],其中2%~3%的蛋白質是可溶性的,蛋白質水解產物氨基酸與茶湯鮮爽度和香氣密切相關。酶輔助浸提時,蛋白水解酶能通過分解蛋白質,產生氨基酸來改善速溶茶滋味和香氣,減少由蛋白質參與引起的茶乳酪,提高膜過濾通量。譚淑宜等[4]報道,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、鮮味和膜過濾通量明顯提高。
酶輔助浸提時復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)三種酶復合處理的水浸出物最高,所得速溶茶品質較好。鄭寶東等[10]試驗表明,蛋白酶和果膠酶雙酶處理的茶湯膜過濾通量比未經酶處理的高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、纖維素酶復合酶輔助浸提的研究較多,也取得良好的應用效果。通過復合酶輔助浸提,尚楠[12]制得18.64%的高氨基酸速溶茶。王芝彪[13]將復合酶應用于市售綠茶、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,茶湯指標可達市售一級茶的浸提指標,有效改善粗老茶葉茶湯質量。酶法輔助浸提能有效利用中低檔茶葉資源,有利于茶葉下游產業(yè)鏈的發(fā)展。
在速溶茶生產中,茶多酚、可溶性蛋白、多糖、咖啡因以及金屬離子等物質相互作用,形成大分子絡合物,會導致茶湯渾濁沉淀,速溶茶冷溶性和穩(wěn)定性差。傳統(tǒng)制備工藝往往通過降溫或者采用適當?shù)慕釛l件、膜過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,但會導致風味物質含量下降。如何同時保證澄清度和風味是目前速溶茶生產的關鍵。
酯型兒茶素是茶湯苦澀味的重要因子。相比簡單兒茶素,酯型兒茶素苦澀味識別閾值低[15],苦澀味較強,具有更多的羥基所以更易參與形成茶乳酪。酶法澄清技術主要是利用單寧酶水解酯型兒茶素生成簡單兒茶素和沒食子酸,而沒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、增強速溶茶冷溶性和穩(wěn)定性。胡雄飛[16]的實驗表明最優(yōu)的單寧酶處理條件下,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水解相應的茶乳酪組分來減少沉淀,單寧酶的抗沉淀效果最好[16]。但如果過度使用單寧酶會導致茶湯滋味發(fā)酸,這主要是因為單寧酶水解釋放的沒食子酸使反應液pH降低,通過添加β-環(huán)糊精能解決這一問題,β-環(huán)糊精還能通過對茶湯中參與沉淀物質的包埋達到防沉淀的效果[17]。
通過水解茶乳酪,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,在貯藏4周后,酶處理茶湯的湯色、口感、澄清度都優(yōu)于對照。李夢迪[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。
固定化酶技術是用物理和化學方法把酶束縛在一定的區(qū)域內,使酶既保持了本身高效、專一的催化特性又能在反應后回收和重復使用的技術[22]。固定方法主要有包埋法、載體結合法、吸附法、交聯(lián)法等。固定化酶技術能提高酶的穩(wěn)定性和使用效率,實現(xiàn)生產的工業(yè)化、連續(xù)化。目前速溶茶中固定化酶技術的研究主要集中在固定化方法和載體的選擇方面。
張遠志[23]研究表明,在活性炭、殼聚糖、離子交換樹脂等易得原料中,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75%,酶處理后的茶湯感官質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。劉冠卉等[26]以殼聚糖微球為載體,采用填充床式固定化單寧酶,連續(xù)反應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茶湯處理和冷藏儲存一個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熱、酸堿、化學試劑的穩(wěn)定性以及貯藏穩(wěn)定性和重復使用率。
固定化酶技術的高成本限制了其在速溶茶生產上的大力推行,對固定化酶新方法和新材料的探索有利于降低生產成本,推進固定化酶技術在實際生產中的應用。
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總結歸納了這些酶在速溶茶加工過程中的作用機理和應用效果。
表1 常用酶在速溶茶加工中應用的作用機理及效果Table 1 The mechanism and effect of enzyme in instant tea processing
速溶茶的得率、風味和澄清度一直是制約速溶茶行業(yè)發(fā)展和高品質速溶茶開發(fā)的技術難題。酶技術通過促進茶葉中不利及無效成分的有益轉化,改善速溶茶的感官品質和穩(wěn)定性,能有效解決速溶茶得率低、冷溶性差、渾濁等問題,而固定化酶技術能有效擴寬酶制劑的應用方式和應用范圍,有助于實現(xiàn)生產的連續(xù)化、工業(yè)化、自動化。此外,酶技術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物中茶黃素含量達14.68%,顯著高于紅茶提取物。酶技術還可以用于降解茶葉中有機磷農藥殘留,提高速溶茶質量安全。傅秀花[30]對茶葉中有機磷農藥酶降解技術展開研究,結果表明,在綠茶浸提時加入35 μ/mL有機磷降解酶30 min后,水胺硫磷降解54.5%,甲胺磷、樂果、三唑磷降解率都在80%以上,且對茶湯品質無明顯影響。相信隨著酶資源的不斷增多和工藝的不斷發(fā)展,酶技術在速溶茶加工中會發(fā)揮越來越重要的作用,給速溶茶行業(yè)帶來更廣闊的發(fā)展前景。