復(fù)合酶水解技術(shù)改善綠茶濃縮液品質(zhì)的研究

我國(guó)的茶文化源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，已經(jīng)有幾千年的歷史。茶葉中富含茶多酚、礦物質(zhì)、氨基酸、維生素、膳食纖維和咖啡堿等，具有降壓、減肥、健美、抗輻射、治糖尿病、提神醒腦、利尿、明目等諸多功效，茶飲料又具有低熱量、低糖、純天然和消暑解渴的特點(diǎn)，因而茶飲料已成為人們消費(fèi)的一種潮流。

目前茶飲料在我國(guó)是僅次于水、碳酸飲料的第三大飲品，年產(chǎn)值約1500億元，市場(chǎng)銷(xiāo)售潛力巨大。

茶濃縮液是以成品茶為原料，經(jīng)過(guò)浸提、凈化、濃縮、灌裝和滅酶等工序制成的茶原汁或調(diào)味茶汁，在茶飲料生產(chǎn)中可作為原漿或主劑使用，是一種新的茶葉深加工產(chǎn)品。

目前，茶葉浸提方法主要有有機(jī)溶劑浸提法和水浸提法。有機(jī)溶劑浸提法成本較高，技術(shù)難度大，而且對(duì)產(chǎn)品有污染。水浸提法成本低、技術(shù)成熟、操作簡(jiǎn)易、適用性廣，但也存在浸提不充分，浸提率低等問(wèn)題。此外，目前水提法生產(chǎn)的綠茶濃縮液氨基酸含量相對(duì)較低，并且苦澀味較重，再加上加工過(guò)程中滋味香氣成分的損失，使得目前的綠茶濃縮液產(chǎn)品普遍存在滋味淡薄苦澀、鮮醇甘爽不足的問(wèn)題，無(wú)法滿(mǎn)足高端市場(chǎng)的需求。

酶水解具有專(zhuān)一、反應(yīng)條件溫和等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于食品、飼料、制藥和化學(xué)工業(yè)等行業(yè)中。將酶水解技術(shù)應(yīng)用于茶飲料的加工過(guò)程中，不僅能避免物理方法和化學(xué)方法導(dǎo)致的成分損失，還可以提高茶飲料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和感官品質(zhì)。目前茶飲料加工中應(yīng)用較普遍的酶有單寧酶、纖維素酶、果膠酶、蛋白酶等，但將多種酶復(fù)合使用的研究還不多見(jiàn)。

綜上所述，為了解決目前綠茶濃縮液產(chǎn)品中的不足，研究使用破壁酶提高茶葉中有效成分的溶出率，通過(guò)蛋白酶水解提高氨基酸含量，再聯(lián)用單寧酶解決茶濃縮液渾濁問(wèn)題，從而為改善茶濃縮液品質(zhì)提供一種新方法。

01

材料與方法

1、材料與試劑

特制龍井綠茶：市售;Celluclast 1.5 L、Pectinex Ultra AFP、Pectinex UF：諾維信(中國(guó))生物技術(shù)有限公司;Rapidase PRESS、Rapidase ADEX-P、Pectinase AR4、Validase FP500：帝斯曼(中國(guó))有限公司;Pectinase PL、Cellulase A、Cellulase T、Protease A2SD、Protease P6SD、Prote AX、Protease MSD、Sumizyme FP：天野酶制劑商貿(mào)(上海)有限公司;單寧酶KT05：龜甲萬(wàn)株式會(huì)社;Rohament CL、Rohapect B1L：德國(guó)AB酶制劑公司。

2、儀器與設(shè)備

754PC型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)：上海光譜儀器有限公司;85-2型數(shù)顯恒溫磁力攪拌器：上海精風(fēng)儀器有限公司;R201D型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司;A670型全自動(dòng)折光儀：海能儀器有限公司;S-433D型全自動(dòng)氨基酸分析儀：賽卡姆科學(xué)儀器有限公司。

3、試驗(yàn)方法

(1)復(fù)合酶水解技術(shù)制備綠茶濃縮液工藝流程

取特制龍井綠茶15 g放入燒杯中，按茶水比1∶13加入蒸餾水，在95 ℃條件下浸提15 min;待浸提液冷卻至45 ℃后，同時(shí)加入破壁酶和單寧酶，恒溫?cái)嚢?300 rpm)15 min，再加入蛋白酶恒溫?cái)嚢?5 min;之后繼續(xù)在45 ℃條件下恒溫水浴8 h，抽濾收集酶解液，沸水加熱15 min滅酶;最后將酶解液濃縮至白利度Brix=40%，即獲得綠茶濃縮液產(chǎn)品。

(2)破壁酶水解條件研究

· 破壁酶的篩選

按1.3.1所述方法制備綠茶浸提液;待溫度降低到45 ℃后，分別加入11種破壁酶(Celluclast 1.5 L、Pectinex Ultra AFP、Pectinex UF、Rapidase PRESS、Rapidase ADEX-P、Pectinase AR4、Pectinase PL、Cellulase A、Cellulase T、Rohament CL、Rohapect B1L)，加酶量為茶葉重量的0.5%;在45 ℃條件下恒溫水浴8 h，抽濾收集酶解液，沸水加熱15 min滅酶;待溫度降低到25 ℃后，用折光儀測(cè)定酶解液的Brix，并以此為指標(biāo)評(píng)價(jià)不同破壁酶的水解效果。

· 破壁酶的復(fù)配

采用3因素3水平正交試驗(yàn)的方法優(yōu)化破壁酶的復(fù)配比例。選用L9(33)正交表設(shè)計(jì)試驗(yàn)，因素和水平見(jiàn)表1。

(3)蛋白酶水解條件研究

· 蛋白酶的篩選

按1.3.1所述方法制備綠茶浸提液;待溫度降低到45 ℃后，分別加入6種蛋白酶(Protease A2SD、Protease P6SD、Prote AX、Protease MSD、Sumizyme FP、Validase FP500)，加酶量為茶葉重量的1%;在45 ℃條件下恒溫水浴8 h，抽濾收集酶解液，沸水加熱15 min滅酶;待溫度降低到25 ℃后測(cè)定酶解液氨基酸含量，并以此為指標(biāo)評(píng)價(jià)不同蛋白酶的水解效果。

氨基酸含量采用茚三酮比色法測(cè)定：取樣品4.0 mL加入具塞比色管中，每管各加入0.5 mL茚三酮溶液和0.5 mL磷酸鹽緩沖液，充分搖勻，在沸水浴下反應(yīng)15 min，取出后快速冷卻至室溫，加水至10 mL刻度線，充分搖勻，靜置15 min后在570 nm波長(zhǎng)條件下測(cè)吸光值，并帶入到標(biāo)準(zhǔn)曲線y=269.88x+76.104(R2=0.9944)計(jì)算氨基酸含量。

· 水解時(shí)間對(duì)蛋白酶水解效果的影響

按1.3.1所述方法制備綠茶浸提液;待溫度降低到45 ℃后，加入篩選所得蛋白酶，加酶量為茶葉重量的1%;在45 ℃條件下恒溫水浴10 h，每小時(shí)取樣測(cè)定酶解液的氨基酸含量，比較水解時(shí)間對(duì)水解效果的影響。

· 加酶量對(duì)蛋白酶水解效果的影響

按1.3.1所述方法制備綠茶浸提液;待溫度降低到45 ℃后，加入篩選所得蛋白酶，加酶量分別為茶葉重量的0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%;在45 ℃條件下恒溫水浴8 h后取樣測(cè)定酶解液的氨基酸含量，比較加酶量對(duì)水解效果的影響。

· 單寧酶澄清效果評(píng)價(jià)

按1.3.1所述方法制備綠茶浸提液;待溫度降低到45 ℃后，加入單寧酶KT05，加酶量為茶葉重量的0.1%;在45 ℃條件下恒溫水浴1 h，抽濾收集酶解液，沸水加熱15 min滅酶;酶解液和未經(jīng)酶解的浸提液均在4 ℃條件下靜置過(guò)夜，觀察比較澄清程度。

(4)感官評(píng)價(jià)

將綠茶濃縮液用蒸餾水稀釋至Brix=0.3%后，由10名經(jīng)過(guò)充分訓(xùn)練的感官評(píng)審人員進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。感官分析包括香氣、鮮味、甜味、苦澀感、回甘、飽滿(mǎn)感及整體口感7種指標(biāo)，5分為非常滿(mǎn)意，4分為滿(mǎn)意，3分為基本滿(mǎn)意，2分為一般，1分為基本不接受，0分為完全不接受。

(5)氨基酸分析

使用全自動(dòng)氨基酸分析儀對(duì)濃縮液中不同氨基酸的含量進(jìn)行分析，具體方法參照參考文獻(xiàn)。

02

結(jié)果與分析

1、破壁酶水解條件優(yōu)化結(jié)果

(1)破壁酶的選擇

由圖1可知，使用破壁酶水解處理后，茶湯的Brix均有所升高，這表明破壁酶能促進(jìn)茶葉中有效物質(zhì)溶出。茶葉細(xì)胞壁主要組分為果膠類(lèi)物質(zhì)和纖維素，由于其不溶于水，導(dǎo)致茶葉內(nèi)的有效物質(zhì)無(wú)法充分釋放出來(lái)。實(shí)驗(yàn)選用的破壁酶包括纖維素酶和果膠酶，都能促使茶葉細(xì)胞壁破裂，從而使有效成分更易溶出。通過(guò)比較不同破壁酶水解后茶湯的Brix可以發(fā)現(xiàn)，Rapidase PRESS、Pectinase PL和Rohapect B1L三種酶的促進(jìn)效果最佳，因此選擇這三種酶進(jìn)行復(fù)配優(yōu)化。

(2)破壁酶復(fù)合比例優(yōu)化

為了確定三種破壁酶最佳復(fù)配比例，本研究采用L9(33)正交表設(shè)計(jì)試驗(yàn)，正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

由正交試驗(yàn)結(jié)果可知，三種酶影響茶葉水解效果的順序?yàn)椋篈>C>B，即Pectinase PL>Rohapect B1L>Rapidase PRESS。最佳復(fù)配比例為：Pectinase PL添加量0.5%，Rapidase PRESS添加量0.1%，Rohapect B1L添加量0.2%。通過(guò)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明，在該條件下茶湯酶解液中Brix可達(dá)到3.61%。

2、蛋白酶水解條件優(yōu)化結(jié)果

(1)蛋白酶的選擇

氨基酸是茶湯的重要組分，一方面氨基酸是茶湯鮮味的重要來(lái)源，同時(shí)部分氨基酸還與香氣有關(guān)。因此，氨基酸含量與茶濃縮液品質(zhì)高度正相關(guān)。由于氨基酸在天然茶湯中的含量較低，因此提高茶湯中的氨基酸含量，尤其是鮮甜味氨基酸的含量顯得尤為重要。

由圖2可知，使用蛋白酶水解處理后，茶湯中的氨基酸含量均有所升高，這是由于蛋白酶可以促進(jìn)茶湯和茶葉中蛋白質(zhì)的分解所致。通過(guò)比較不同蛋白酶水解后茶湯的氨基酸含量可以發(fā)現(xiàn)，Sumizyme FP酶的水解效果最佳，因此研究選擇該酶進(jìn)行茶濃縮液的制備。

(2)蛋白酶水解時(shí)間的選擇

由圖3可知，隨著水解時(shí)間的增加，茶湯中氨基酸含量在前6 h有較快的升高，但當(dāng)水解達(dá)到8 h之后，氨基酸含量上升趨勢(shì)明顯變緩。因此為了兼顧效率和成本，研究選擇蛋白酶水解時(shí)間為8 h。

(3)蛋白酶添加量的選擇

由圖4可知，隨著蛋白酶添加量的增加，茶湯中氨基酸含量呈現(xiàn)先上升后趨于平緩的變化趨勢(shì)，這表明當(dāng)加酶量超過(guò)1.5%之后，增加加酶量對(duì)提升氨基酸含量的效果變得較為微弱。因此，研究選擇蛋白酶添加量為1.5%。

3、單寧酶澄清效果

澄清度是影響茶飲料品質(zhì)的重要因素之一，但茶湯在儲(chǔ)藏過(guò)程中，尤其是在低溫條件下，容易生產(chǎn)乳酪狀的渾濁物。這種茶乳酪是由茶湯中的茶多酚、咖啡堿、蛋白質(zhì)、少量多糖以及疏水性脂質(zhì)、葉綠素、金屬離子等物質(zhì)間相互作用而形成渾濁沉淀的復(fù)雜過(guò)程，茶飲料的渾濁和沉淀問(wèn)題是目前茶飲料開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程中普遍面臨的重要技術(shù)障礙。酶法處理是一種去除茶乳酪的較好方法，尤其以單寧酶效果最佳，它不僅能很好地消除茶乳酪的形成，而且還能改善茶湯的滋味。

研究按照茶葉重量的0.1%添加單寧酶KT05，用以改善茶湯澄清程度。由圖5可以清楚觀察到，未添加單寧酶的茶湯在4 ℃條件下靜置過(guò)夜后會(huì)產(chǎn)生大量渾濁物，而添加了單寧酶的茶湯則仍然保持澄清透明，這表明按本研究的方法添加單寧酶能有效保障綠茶濃縮液的澄清度。

4、綠茶濃縮液氨基酸分析

圖6為傳統(tǒng)水提法與復(fù)合酶水解法制備的綠茶濃縮液中各種氨基酸含量對(duì)比。由圖可知，復(fù)合酶水解法制備的綠茶濃縮液中，氨基酸總量比傳統(tǒng)水提法制備的綠茶濃縮液增加了145%。這是由于水解過(guò)程中蛋白酶能將蛋白質(zhì)分解為氨基酸，從而導(dǎo)致復(fù)合酶水解制備的綠茶濃縮液中氨基酸含量有顯著增加。

天冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)、甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)、絲氨酸(Ser)和精氨酸(Arg)在茶湯中都具有鮮甜的呈味特點(diǎn)，復(fù)合酶水解法制備的綠茶濃縮液中這類(lèi)氨基酸仍然是氨基酸組分中的主體，并且總量比傳統(tǒng)水提法提高了58%。另外，人體必需氨基酸蘇氨酸(Thr)、蛋氨酸(Met)、賴(lài)氨酸(Lys)、亮氨酸(Leu)、苯丙氨酸(Phe)的總量也比傳統(tǒng)水提法增加了299%。茶氨酸(The)是茶葉中的主要游離氨基酸，但通過(guò)酶水解后茶氨酸含量?jī)H略微升高，說(shuō)明該酶水解法并不能明顯提高綠茶濃縮液中茶氨酸的含量。

5、綠茶濃縮液感官評(píng)價(jià)

研究從香氣、鮮味、甜味、苦澀感、回甘、飽滿(mǎn)感及整體口感7個(gè)方面對(duì)傳統(tǒng)水提法與復(fù)合酶水解法制備的綠茶濃縮液進(jìn)行了感官評(píng)價(jià)，結(jié)果如圖7所示。由圖可知，復(fù)合酶水解法對(duì)綠茶濃縮液感官品質(zhì)有明顯改善作用，尤其在鮮味方面有明顯提高，這是因?yàn)樵诿附膺^(guò)程中生產(chǎn)了大量鮮味氨基酸。此外，復(fù)合酶水解還能有效降低綠茶濃縮液的苦澀感，這是由于在酶解過(guò)程中茶多酚等苦澀味成分發(fā)生轉(zhuǎn)化所致。

03

討論

文章以特制龍井綠茶為原料，使用破壁酶、蛋白酶和單寧酶復(fù)合水解技術(shù)改善綠茶濃縮液的品質(zhì)與風(fēng)味，采用正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了破壁酶的復(fù)配比例，采用單因素實(shí)驗(yàn)的方法優(yōu)化了蛋白酶的水解時(shí)間和加酶量，并驗(yàn)證了單寧酶對(duì)茶湯的澄清效果。

結(jié)果表明，破壁酶最佳復(fù)配比例為Pectinase PL添加量0.5%、Rapidase PRESS添加量0.1%、Rohapect B1L添加量0.2%;蛋白酶Sumizyme FP的最佳水解時(shí)間為8 h，最佳加酶量為1.5%;按0.1%加酶量添加單寧酶，可有效改善茶湯澄清程度。采用復(fù)合酶水解技術(shù)制備的綠茶濃縮液氨基酸含量顯著提高，營(yíng)養(yǎng)成分更加豐富，鮮味和甜味更加明顯，苦澀感降低，風(fēng)味得到明顯改善。

楊曉麗

畢業(yè)于浙江大學(xué)茶學(xué)專(zhuān)業(yè)，碩士學(xué)歷，國(guó)家一級(jí)評(píng)茶員，就職于上?？底R(shí)食品科技有限公司，先后從事茶原料研究及質(zhì)量安全管控、茶濃縮液研發(fā)、茶飲料研發(fā)等工作。

具體內(nèi)容詳見(jiàn)《中國(guó)茶葉加工》雜志，2021年第2期文章《復(fù)合酶水解技術(shù)改善綠茶濃縮液品質(zhì)的研究》，頁(yè)碼：48-53，作者：楊曉麗。

引用格式：楊曉麗. 復(fù)合酶水解技術(shù)改善綠茶濃縮液品質(zhì)的研究[J]. 中國(guó)茶葉加工, 2021(2): 48-53.

來(lái)源：中國(guó)茶葉加工

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