茶飲料的開發成為茶葉生產效益提高的一個突破口。據專家預測,21世紀的飲料市場將是茶飲料的世界。一些地區茶飲料消費已超過咖啡和碳酸飲料而成為“飲料新貴”。隨著人們生活水平的提高,茶飲料產品將朝著天然、健康、口味、營養的方向發展。微生物發酵茶飲料是一種新興的保健茶飲料。茶葉經過微生物發酵后品質得到很大的改善,研究開發微生物發酵茶飲料對解決中低檔茶滯銷和茶葉的綜合利用深加工開發都具有積極的意義。
茶葉微生物發酵是在以茶葉為主的基質中接種特定的微生物,通過它們的代謝等作用使茶葉發生深度的良性生理生化變化,從而改善茶葉品質。茶葉經過微生物發酵后,還可以增加許多微生物代謝活性物質及微生物菌體本身等多種有效成分。現就微生物發酵茶飲料的研究現狀做一綜述,并對微生物在茶葉發酵中的應用前景進行展望。
1應用于茶葉發酵的徽生物特征
從物質組成成分來看,茶葉含有50o多種化合物,其中有機化合物達450種以上。這些化合物含有豐富的碳、氫、氧、氮、磷、鉀等元素,能充分滿足微生物的生長代謝。但茶葉中同時含有多酚類、醇類、醛類以及無機物I、CL、S等抑菌物質,通常又會抑制微生物正常生長代謝。因此,應用于茶葉發酵的微生物要具有以下的一般特征:抗性強、生長快、突變性能穩定。
2應用于茶葉發酵的徽生物種類
由于茶葉的抑菌作用,只有能夠耐受這種抑制作用的微生物才能在茶葉基質中正常生長。到目前為止,研究已經發現了部分微生物能夠在茶葉基質中正常生長代謝,這些微生物可應用于茶葉基質中進行發酵開發新型的保健飲料。
2.1細菌
茶葉中含有豐富的茶多酚,茶多酚具有廣譜微生物抗性。對自然界幾乎所有動植物病原微生物都有一定的抑制能力,包括真菌、細菌、支原體、病毒及其分泌的毒素,其中茶多酚對細菌和病毒的作用最強。茶多酚的抑菌能力還與細菌的性質有關。茶多酚對革蘭氏陽性菌的抑制作用要強于革蘭氏陰性菌。因此,大部分細菌都不能耐受茶多酚的抑菌作用而不能在茶葉基質中正常生長。目前,只有少數細菌在茶葉中的應用報道。
2.1.1乳酸桿菌
乳酸桿菌是一種細菌,一般來說,對茶多酚十分敏感。但日本學者Nishiyama和Kozaki指出,有一些乳酸桿菌對茶多酚不敏感,并在Miang茶中分離出對單寧酸不敏感的5株乳酸桿菌(Lactobocillusplantarum,Lactobocillusmminis,Lactobocillusvi-tulinus,Lactobocillusvaccinastercus,Lactobocil-lusyananashien-sis)。他們相繼研究又發現,對單寧酸不敏感的乳酸桿菌有一個共同特征:細胞壁含有二氨基庚二酸肽糖(A2 pmpeptidogly-can)。后來許多研究也表明,只有細胞壁含有二氨基庚二酸肽聚糖的乳酸桿菌才能耐受單寧酸。翁蔚等研究酵母發酵的綠茶飲料抗生活性發現茶多酚對某一乳酸桿菌還有一定的促生作用。王陸玲等研究表明,嗜熱鏈球菌(Streptococcustl1el“一mophilus)和保加利亞乳桿菌(Lactobocillusbulaaricus)在3種茶葉(花茶、綠茶、紅茶)提取液中生長良好。目前,我國乳酸菌應用于發酵茶的研究已取得成功,但多為混菌發酵。王霞,高云利用保加利亞乳桿菌(LB)和嗜熱鏈球菌(ST)研制出極具營養價值的乳酸菌茶。江潔等利用保加利亞乳桿菌(LB)、嗜熱鏈球菌(ST、啤酒酵母和面包酵母研制出乳酸菌和酵母菌共生的既具茶的清香,又具有醇香,營養豐富,風味獨特的發酵茶飲料。
2.1.2醋酸桿菌
醋酸桿菌是一類能使糖類氧化成醋酸等產物的短桿菌,利用基質的應用物質較為單一,一般不能單獨作用于基質進行發酵,通常與其它微生物特別是酵母菌或乳酸桿菌復合作用于茶葉基質。DufresmeC和FamworthE利用酵母菌、醋酸菌研制出紅茶菌邵偉等利用巴氏醋桿菌(Acetobacter pasteurianus)、保加利亞乳桿菌(Lactobacillus bulgaricus)和啤酒酵母(Sacchammyces)發酵生產酸甜可口、清涼解熱且富含細菌纖維素的綠茶飲料。丘曉紅等在茶湯種接人木醋桿菌(Acetobacter xylinum)和酵母菌發酵生產出營養豐富的細菌纖維素茶飲料。
2.2酵母菌
在茶葉為主的基質中發酵的酵母要求繁殖能力強,而且在發酵過程中最好同時以出芽生殖、孢子生殖、結合生殖三種生殖方式進行繁殖,因為這樣有利于在茶葉抗性基質中產生更多的酵母菌。目前,在茶葉發酵中應用過的酵母菌主要有:出芽酵母、德氏酵母、假絲酵母、釀酒酵母、羅氏酵母。吳謙等以綠茶為主要原料,取汁后使用酵母輕度發酵,研制出清澈透明,清涼爽口,具有明顯茶香和醇香的發酵茶。潘立元等在綠茶茶湯中接種羅氏酵母,研制出酒精度低、口感醇和具有一定保健作用的綠茶汽酒。
2.3霉菌
茶葉中的茶多酚對霉菌完全沒有抑制作用。其機理是由于霉菌能在茶葉沒食子誘導作用下產生胞外單寧酶,水解茶葉中的沒食子酸單寧脂鍵,從而可以耐受單寧酸而應用于茶葉基質中發酵。目前,在茶葉中應用的霉菌主要有:黑曲霉、毛霉、灰綠曲霉等。劉昕、黃曉霓有專利報道,以云南大葉種曬青毛茶為原原料,用水將其調至含水量為40%一50%,然后在茶坯上接種毛霉~ucormicrosporus)菌種渥堆發酵36h后,再進行翻堆、催陳等工藝,制得一種真菌減肥茶飲料”。日本的發酵茶(Goishi-cha)也是一種霉菌發酵茶飲料,其生產工藝是在茶葉中先接種Aspergillusfumigatus,Aspergillusniger,PeniciHumsp,ScopulariopsisbrevicauBis發酵一段時間后,茶葉的纖維素和果膠等被消化破壞,茶葉中的有效營養物質容易析出,再接種Lactobacillusplantarum繼續進行發酵,從而制成一種富含氨基酸的茶飲料。龔加順等利用優勢菌種黑曲霉發酵曬青綠茶可以短時間內生產熟普洱茶,其理化成分含量可達到陳年普洱茶的水平。
2.4食藥用真菌
食藥用真菌茶是以茶葉為主,其它食藥兼容的材料為輔的基質中接人食用或藥用真菌進行發酵、加工而成的一種生物菌體茶。茶樹是一種多年生的葉用植物,就其本身來講,除了富含茶多酚、咖啡堿等特殊物質外,其余成分與一般灌木基本相同。因此,在我們合理開發利用茶葉這一基質時,在發酵過程中如果能合理處理好茶葉抑菌物質對食藥用真菌的抑制作用,就能很好地把它們應用于茶葉發酵,并開發出兼有茶葉和藥食用真菌雙重功效的新型保健茶飲料。殷亞峰等研究發現綠茶中茶多酚一方面對靈芝菌菌體生長有一定的抑制作用,另一方面,低濃度的茶多酚能誘導菌體分泌多酚氧化酶。多酚氧化酶可降解液態發酵液中多酚類物質,減少酚類物質對菌體生長的影響,積累更多的胞外代謝產物,降低發酵液中的酚氨比,提高茶色素的含量。
2.5其他微生物發酵茶飲料Hasas,Gerhard J有專利報道,在50mL含l%咖啡因的茶葉提取物的水溶液中接種指數生長期的假單孢菌(pseudomonad NRRLB一8051,B一8052,B一8053,B一8060),30~C搖瓶發酵44h后,咖啡因含量減少至0.01%。因而假單孢菌具有良好的脫咖啡因的功效,可以用來生產低咖啡因茶飲料。德國的Leipold Dieder有專利,在葡萄糖和紅茶提取物中接種單一菌種(Glucn-toobacter oxydans)進行發酵,可以制得富含氨基酸、果糖的甜性茶飲料。我國的趙瑞泉等有專利報道用茶葉提取物、麥芽糖及其它輔料接種啤酒酵母可以制得一種具有保健功能的茶啤酒。
3微生物在茶葉發酵種的應用展望茶葉經過微生物發酵后,不僅本身發生了深度的良性生理生化變化:酚氨比降低、芳香物質增加、農藥殘留降解,并且溶入了許多微生物代謝活性物質以及微生物菌體。這表明微生物對改善茶葉品質,開發新的茶飲料產品,挖掘茶葉綜合利用潛力具有重要意義。我們可以預見,走茶葉深加工與微生物發酵工程有機結合的道路,將是二十一世紀茶業發展的新趨勢;利用微生物發酵,研究開發新型的保健茶飲料將具有很好的市場前景。微生物茶飲料的開發是一個新興的課題。隨著人們在這一領域的不斷深入,微生物在茶葉中的應用將會進一步發展。但是在研究過程中有幾個問題尚需探討:
①加強適合茶葉發酵的微生物菌種的篩選,進一步開發新型微生物發酵茶;
②加強茶葉微生物發酵特別是固態發酵理論和動力學研究,使茶葉微生物發酵有具體的發酵模型和準確發酵參數等作為應用指導;
⑧加強食藥用真菌菌茶飲料的研究與開發,提高中低檔茶葉的附加值,豐富茶飲品種類;
④由于黑茶具有特殊的保健功能,我們還應加強黑茶微生物的分離與應用,開發出具有經濟價值的功能性茶飲料;
⑤開發茶葉發酵飼料,提高副茶的利用率。