微生物制剂提升茶制品香气的研究进展龙丹1*,罗龙新1,吴函殷2,万晶琼2(1.深圳市深宝技术中心有限公司,广东深圳510115;2.婺源县聚芳永茶业有限公司,江西婺源333200)摘要:微生物制剂是一类作为特殊用途的微生物菌种及其代谢产物的总称。

利用微生物在茶叶中生长、繁殖、代谢制备特殊风味茶产品的做法由来已久。

本文基于微生物制茶的传统工艺和新工艺实例,试从微生物源酶制剂和微生物发酵剂两个角度综述微生物对茶制品香气提升的作用。

关键词:微生物;茶制品;香气提升中图分类号:Q938.1文献标识码:A文章编号:1674-506X (2018)05-0080-0006The Research Progress on Microbial Agents Applied in EnhancingAroma Enhancement of Tea ProductsLONG Dan 1*,LUO Long-xin 1,WU Han-yin 2,WAN Jing-qiong 2(1.Shenzhen Shenbao Technology Center Co.,Ltd.,Shenzhen Guangdong 510115,China ;2.Wuyuan Jufangyong Tea Industrial Co.,Ltd.,Wuyuan Jiangxi 333200,China )Abstract :Microbial agents are a group of microorganisms and their metabolites used with special purposes.The u⁃tilization of microorganisms in the growth,reproduction and metabolism of tea leaves has been a long -standing practice to prepare special flavored tea products.Based on the examples of microbial produced tea from both tradi⁃tional technology and new technology,this paper tries to explain the effect of the aroma enhancement of microbial tea products from two angles of microbial source enzyme agents and microbial fermentative agents.Key words :microorganism;tea products;aroma enhancement doi :10.3969/j.issn.1674-506X.2018.05-018收稿日期:2018-06-08基金项目:深圳市创业资助项目(CYZZ20170327145804274)作者简介:龙丹(1988-),女,硕士,研发工程师。

研究方向:高品质茶叶提取物开发及茶叶风味物质检测。

第54卷(第5期)Vol.54,No.5微生物制剂是一类作为特殊用途的微生物菌种及其代谢产物的总称。

因为微生物的繁殖代谢,产生各种酶、抗生素、氨基酸等多种物质,在肥料、饲料、生物降解、生物防治、酶制剂、生物激素等方面得到广泛应用。

无论是历史悠久的黑茶、少数名族的酸茶,还是民间传统发酵型红茶菌饮料,均表明微生物在茶叶中的存在和利用由来已久。

茶叶中含有氨基酸、糖类、矿物质、维生素等多种微生物生长所需物质,茶叶中的糖苷类香气前体物质极易在微生物作用下发生分解和利用。

随着茶叶制作工艺中的优势菌被大量分离和鉴定,微生物作用机制和茶叶品质关系的第54卷(总第207期)逐渐明晰,越来越多的研究人员以茶叶为基质,人工接种特定的微生物制剂,旨在缩短加工周期、促进茶叶品质改善。

微生物与茶叶成分的互作方式主要有两种途径:一种是微生物酶制剂,即利用人工诱变微生物高效分泌的胞外酶,分解茶叶中的有效成分;另外一种是微生物发酵剂,即微生物本身繁殖将茶叶成分转化。

本文从微生物酶制剂和微生物发酵剂两个角度阐述微生物制剂对茶叶香气的提升作用。

1微生物酶制剂1.1β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase )β-D-葡萄糖苷酶是风味修饰中的关键酶,也是茶叶内源性水解酶之一,可水解结合于末端非还原性的β-D-糖苷键,有效地将茶叶中糖苷类香气前体转化为香气物质,促进香气总量和种类的提升[1]。

酵母[2]、曲霉菌[3]、木霉菌属[4]及细菌等多种微生物均能产生β-D-葡萄糖苷酶,其中黑曲霉因其以多产高活力β-D-葡萄糖苷酶及自身代谢产物安全无毒著称[5],而被进一步人工诱变筛选生产高效β-D-葡萄糖苷酶[6-7]。

固定化的β-D-葡萄糖苷酶分别处理绿茶、乌龙茶、红茶饮料,香气总量可以分别提升20.69%、10.30%、6.79%[8]。

另有研究表明β-D-葡萄糖苷酶能有效提升绿茶中呈花果香的香气物质含量,依次为苯甲醇(160%)、香叶醇(68.72%)、橙花醇(67.68%)、沉香萜醇(17.93%)、苯乙醇(4.15%),对于红茶而言,能有效提升红茶中苯乙醇(41.68%)、苯甲醇(20.52%)、香叶醇(18.57%)、沉香萜醇(10%)等香气成分[9]。

目前,商品化的微生物源高活力β-葡萄糖苷酶日益成熟[10]。

1.2β-樱草糖苷酶(β-primeverosidase )β-樱草糖苷酶是一种茶叶中作用于双糖苷的内源水解酶,在茶鲜叶中的含量是β-葡萄糖苷酶的3倍,与茶叶醇类香气物质的释放密切相关[11-12]。

在日本,β-樱草糖苷酶被用于茶叶的初、深加工中,能有效提升低档绿茶品质及改善绿茶提取物的香气[13]。

在现有技术手段中,可以利用基因克隆至大肠杆菌有效表达β-樱草糖苷酶[14],也可以利用杆状病毒为载体,可以有效生产和富集β-樱草糖苷酶,且与茶叶来源的天然β-樱草糖苷酶具有一致的底物特异性[15]。

1.3半乳糖苷酶(β-galactosidase )半乳糖苷酶也是茶叶香气相关酶之一,茶叶适度摊放和乌龙茶的适度摇青均有利于β-半乳糖苷酶的活性增大。

外源添加α-半乳糖苷酶能有效提高安溪铁观音香的香精油总量,以及呈花香的橙花叔醇等醇类物质,苯乙醇、苯乙醛、壬醛等醛类物质及α-法尼烯等香气化合物,表现为香气高而持久[16]。

目前,半乳糖苷酶可以从黑曲霉、短芽孢杆菌、克雷伯氏菌中提纯获得[17-18]。

1.4脂肪氧合酶(lipoxygenase )脂肪氧合酶是一种位于茶叶叶绿体片层结构中的双加氧酶,能将不饱和脂肪酸氧化为过氧化氢产物,并进一步裂解为醛类、酮类、醇类等呈香物质[19-20]。

目前通过平板培养等方式,从土壤中筛选出产脂肪氧合酶的铜绿假单胞菌[21],通过基因重组的方式,利用毕赤酵母菌株高效表达脂肪氧合酶[22]。

1.5粗酶液由于微生物自身代谢会产生纤维素酶、果胶酶、蛋白酶等多种水解酶类(表1),不经分离纯化的微生物源粗酶液往往较单一酶制剂能有效分解茶叶组织从而释放香气物质。

有研究表明,绿茶经过茶梗接种黑曲霉发酵所得粗酶液处理,能显著增加苯甲醛、桉叶油醇、1-辛烯-3-醇的含量,表现为青草香和焦中文英文产酶种类参考文献黑曲霉Aspergillus niger纤维素酶、半纤维素酶、β-D-葡萄糖苷酶、β-葡聚糖酶、阿拉伯呋喃糖苷酶、多聚半乳糖醛酸酶、α-半乳糖苷酶、β-半乳糖苷酶、果胶酶、过氧化氢酶、α-淀粉酶、蛋白酶、柚苷酶、乳酸酶、葡萄糖氧化酶、多酚氧化酶、菊糖酶、磷脂酶、木聚糖酶、葡糖氧化酶、天门冬酰胺酶、脂肪酶、酯酶……[25-26]米曲霉Aspergillus oryzaeβ-半乳糖苷酶、漆酶、α-淀粉酶、葡糖淀粉酶、葡糖氧化酶、氨基肽酶、蛋白酶、单宁酶、果胶酯酶、木聚糖酶、天门冬酰胺酶、脂肪酶、酯酶[26-27]毛霉蛋白酶、酯酶、果胶酶布朗克假丝酵母Candida blankii β-半乳糖苷酶、多酚氧化酶[25]泡盛曲霉Aspergillus awamori多酚氧化酶[25]表1常见微生物分泌酶Tab.1Secretory enzyme of common microorganism龙丹等:微生物制剂提升茶制品香气的研究进展812018年第5期糖香有所降低,烘焙香和蘑菇香有所增加[23],用同种粗酶液处理乌龙茶[24],呈青草香的3-己烯-醇、2-戊基-呋喃以及呈甜香的苯甲醛含量均有所提高,处理后乌龙茶的清香风格凸显。

2微生物发酵剂在茶叶中发现和利用较广泛的微生物主要是霉菌、细菌、酵母菌三类。

从传统制茶工艺或环境中人工分离筛选的微生物菌种进行纯培养后,可直接用于茶叶发酵。

2.1霉菌类2.1.1冠突散囊菌(Eurotium cristatum)冠突散囊菌又名金花菌,是中国传统发酵黑茶———茯砖茶中的优势菌,是金花形成的主要原因。

研究发现,从酱香大曲中分离筛选得到冠突散囊菌,具有产花香和果菜香的能力,醇、酮和呋喃类是其主要的呈香载体物质[28]。

从茯砖茶中分离纯化得到的冠突散囊菌,液体发酵时产生浓郁的菌花香[29]。

除了应用于黑茶发酵以外,通过人工接种分离纯化的冠突散囊菌,可以有效改善大宗绿茶和红茶的香气[30],发酵后的红茶、绿茶对比原料,均新增苯甲酸甲酯、异佛尔酮、对甲氧基苯乙烯、对乙基苯甲醛、香叶酸甲酯、3,4二甲基苯甲酸甲酯6种物质。

以炒青绿茶作茶坯,接种冠突散囊菌所得黑散茶香气纯正带菌花香且滋味醇爽[31]。

冠突散囊菌发酵绿茶,所得茶汤具有独特且浓郁的菌花香,发酵后芳樟醇及芳樟醇氧化物、苯乙酸甲酯、α-松油醇、反式-2-癸烯醛、α-紫罗酮等呈香物质较发酵前成倍增加[32-33]。

另有新工艺的研究表明,利用冠突散囊菌开发“金花大红袍”,既保留了传统大红袍的岩韵又增加了菌花香风味[34],利用冠突散囊菌开发“金花白茶”具有独特的菌花香等[35]。

2.1.2根霉(Rhizopus)研究发现,人工接种少根根霉发酵普洱茶,香气成分中甲氧基苯及其衍生物含量增高,表现为陈香浓郁[36]。

日本根霉菌接种发酵普洱茶,发酵后挥发性香气物质中的萜烯醇类化合物和酯类化合物都有所减少,但出现了具有甜花香和焦糖香的烯酮类香气物质。

通过在发酵初期,向高含水率的普洱茶施加日本根霉,有助于普洱茶的花香形成和保留。

乌龙茶经由日本根霉菌发酵后,酮类和酯类化合物有所减少,萜烯醇类化合物则是大幅度增加,特别是呈花果香的芳樟醇及其氧化物等香气物质大量出现[37]。

2.1.3曲霉(Aspergillus)在普洱茶发酵工艺中,将臭曲霉、杂色曲霉、米曲霉和泡盛曲霉单独接种于灭菌处理的晒青毛茶,均能代谢产生呈普洱茶陈香的甲氧基苯类化合物。