不同碳源發(fā)酵紅茶菌飲料的研究

不同碳源發(fā)酵紅茶菌飲料的研究

紅茶通常被稱為“海寶”。它起源于中國渤海地區(qū)，已有數(shù)百年的歷史。傳統(tǒng)紅茶菌飲料又被稱為康普茶(Kombucha),經(jīng)日本傳至世界各地,并在歐美和日本興起了研究的新潮。紅茶菌是由多種醋酸菌、酵母菌和乳酸菌組成的共生體。紅茶菌通過代謝產(chǎn)生一系列營養(yǎng)物質(zhì),具有抵抗癌癥、抵抗心血疾病、提高消化能力、刺激免疫系統(tǒng)、減少發(fā)炎等功效。我國作為紅茶菌的發(fā)源地,卻在紅茶菌方面的研究起步較晚。隨著國外對紅茶菌的研究達(dá)到高潮,我國也逐步加強(qiáng)了這方面的研究。紅茶菌飲料需要多方面、多層次的研究。1紅茶菌在飲料中的應(yīng)用紅茶菌的發(fā)酵產(chǎn)品大多為液態(tài)(飲料),國內(nèi)外已利用紅茶菌發(fā)酵制得各種飲料。紅茶菌所產(chǎn)生的菌膜也是一種具有商業(yè)價(jià)值的細(xì)菌纖維素。關(guān)于工藝方面的研究較多,主要有以下幾個(gè)方面:1.1利用其他底物發(fā)酵紅茶菌飲料有報(bào)道稱葡萄糖比蔗糖、果糖更利于紅茶菌發(fā)酵。而R.Malbasˇa等人研究比較了蔗糖與另外3種糖蜜作為碳源來發(fā)酵紅茶菌飲料。結(jié)果顯示:蔗糖作為碳源時(shí),產(chǎn)品pH值較低,醋酸含量較高;而糖蜜作為碳源時(shí),總酸較多,乳酸含量較高,糖含量降低較快,產(chǎn)生更多的生物質(zhì)。糖蜜的低成本成為其作為紅茶菌碳源另一個(gè)優(yōu)勢。SLMarkov,DDCvetkovic等研究了乳糖作為碳源發(fā)酵紅茶菌飲料的可行性。研究表明,紅茶菌不能很好地利用乳糖進(jìn)行醋酸菌和酵母菌的代謝。而利用乳糖、無糖茶水和10%的傳統(tǒng)紅茶菌發(fā)酵液可以制得低糖、低酒精的紅茶菌飲料。這種飲料和傳統(tǒng)紅茶菌飲料有比較相似的口感。此外,國內(nèi)外還有利用其他底物進(jìn)行紅茶菌發(fā)酵的研究,這使得紅茶菌產(chǎn)品更加豐富。如國內(nèi)的陳勝慧子等利用紅棗,王冬梅等利用蘆薈汁等制得的紅茶菌飲料不僅具有傳統(tǒng)紅茶菌飲料的保健功能,還賦予了飲料新的風(fēng)味。國外有許多利用乳制品發(fā)酵成紅茶菌飲料的研究。GenetteBelloso-Morales等利用奶酪作為底物發(fā)酵成了一種酸酸的、略帶咸味的紅茶菌飲品。TutiRahayudanTriastutiRa-hayu利用咖啡和紅茶菌進(jìn)行發(fā)酵,最終得到一種康普茶咖啡。利用各種不同底物進(jìn)行發(fā)酵,可以得到各種各樣的紅茶菌飲料。1.2紅茶菌發(fā)酵條件由于不同紅茶菌的微生物組成不盡相同,所以國內(nèi)外對紅茶菌發(fā)酵條件的研究結(jié)果不完全一致,這方面的研究一般僅作參考,不可完全復(fù)制。紅茶菌發(fā)酵的條件影響因素主要有:時(shí)間、溫度、接種量、糖濃度及裝瓶量等。關(guān)于紅茶菌發(fā)酵條件的研究較多,如李璇、BeigmoghammadiF、馬騁、左勇、朱曉慶、R.Malbue565s等[10,11,12,13,14,15]。表1列出來了部分研究結(jié)果。從表1中可以分析得出紅茶菌發(fā)酵的比較合適的條件大致為:發(fā)酵時(shí)間為5d,溫度30℃,接種量5%～10%,糖濃度50～100g·L-1。但具體條件也應(yīng)視原料等因素而定。1.3紅茶菌和木葡糖酸醋桿菌的合成紅茶菌在發(fā)酵過程中,在培養(yǎng)液的表面會(huì)產(chǎn)生一層菌膜。這層菌膜已經(jīng)被證實(shí)為細(xì)菌纖維素。與植物纖維素相比,細(xì)菌纖維素在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)特別是機(jī)械性上有很大的優(yōu)勢。并且,細(xì)菌纖維素在各行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用。但是,細(xì)菌纖維素的高成本和低產(chǎn)率是阻礙其產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵因素。如何篩選出細(xì)菌纖維素高產(chǎn)菌種和通過優(yōu)化生產(chǎn)條件來提高產(chǎn)量是近年來的研究熱點(diǎn)。唐水佳等研究了不同碳源、氮源以及茶葉濃度對以紅茶菌和木葡糖酸醋桿菌兩種菌合成細(xì)菌纖維素的影響。研究結(jié)果顯示:(1)通過往紅茶菌的菌膜勻漿液中添加紅茶菌發(fā)酵液和木葡糖酸醋桿菌種子液,可以大幅提高細(xì)菌纖維素的產(chǎn)量;(2)添加氮源有利于BC的形成;改變氮源的類型對這兩種菌合成細(xì)菌纖維素影響不大;(3)單一碳源更利于BC的形成,而甘露醇比葡萄糖更利于細(xì)菌纖維素的合成;(4)合成細(xì)菌纖維素需要適宜濃度的茶水(0.5%<C<1%)。而周艷等利用漢遜氏葡糖酸醋桿菌和啤酒酵母組成的純種培養(yǎng)紅茶菌來合成細(xì)菌纖維素。該研究得出的合成細(xì)菌纖維素的最佳工藝條件與紅茶菌飲料的合適發(fā)酵條件相一致:最佳碳源為葡萄糖,最佳茶葉種類為綠茶,最佳茶葉用量為4g·L-1,最佳種齡為60h,最佳溫度為30℃,最佳裝液量為250mL的三角瓶中裝75mL的培養(yǎng)液。GohWN、RosmaA等研究了不同蔗糖濃度對細(xì)菌纖維素產(chǎn)量的影響。結(jié)果得出:90g·L-1的蔗糖最適合BC的合成;纖維素產(chǎn)量和空氣接觸面積成正相關(guān)。由于選取的菌種以及原料不同,細(xì)菌纖維素的合成條件也不同。關(guān)于細(xì)菌纖維素的研究還有待進(jìn)一步地探索。2紅茶菌營養(yǎng)特性茶葉本身含有比較豐富的營養(yǎng)物質(zhì)。而紅茶菌結(jié)合茶葉發(fā)酵可以產(chǎn)生一些新的營養(yǎng)成分。國內(nèi)外對紅茶菌飲料的營養(yǎng)成分研究較多。趙振軍等從紅茶菌飲料中檢測到了:醇類14種、酸類13種、酯類4種、醛類2種、其他(包括醚)2種。結(jié)果還顯示,發(fā)酵前期(0～4d)主要產(chǎn)生醇類,之后為酸類(檸檬酸、2,6-十六烷基-1(+)-抗壞血酸、nonahexacontanoicacid等)。茶多酚具有多種生物活性。蔣立文等和R.Jayabalan等均在紅茶菌飲料中檢測到了多種茶多酚,如EGCG、GCG、EGC、ECG、EC等。EGCG(18%)和ECG(23%)在整個(gè)紅茶菌發(fā)酵過程中降解很少。這些兒茶素的保留對紅茶菌的營養(yǎng)特性有著比較重要的作用。早期的CChen等研究表明,紅茶菌飲料中含有多種維生素(B1、B6、B12、C等)和礦物質(zhì)(鋅、銅、鐵、錳、鎳和鈷等)。而RadomirV.Malba?a在研究紅茶菌飲料的抗氧化性時(shí)還發(fā)現(xiàn):隨著發(fā)酵時(shí)間的延長,抗壞血酸(Vc)的含量不斷增加。這說明在發(fā)酵過程中,紅茶菌的代謝產(chǎn)生了合成維生素C。多方面的研究證實(shí),紅茶菌飲料中含有比較豐富的營養(yǎng)成分。3功能功能3.1紅茶菌的抑菌作用紅茶菌不僅易于存活和繁殖,而且有很強(qiáng)的抑菌作用。這可能是因?yàn)榧t茶菌液pH值較低和發(fā)酵過程中產(chǎn)生了抑菌成分。國內(nèi)外對這方面的研究很多,表2列出了近幾年研究出的紅茶菌液對其有較好抑制作用的菌種。從研究結(jié)果可以看出,紅茶菌的抑菌作用范圍廣泛。隨著研究的不斷深入,發(fā)酵過程中產(chǎn)生的抑菌蛋白有望在未來成為一種天然的食品防腐劑,但是關(guān)于紅茶菌的抑菌的機(jī)理還需進(jìn)一步加深研究[26,27,28,29,30,31]。3.2不同處理對紅茶菌抗氧化能力的影響茶葉中含有豐富的酚類物質(zhì),因而紅茶菌飲料必然總酚含量很高。羥自由基和超氧陰離子的清除能力與總酚含量呈正相關(guān)。而茶葉本身也具有抗衰老和抗氧化的作用。多方面的研究都表明:紅茶菌確實(shí)具有很強(qiáng)的抗氧化能力,且隨著發(fā)酵時(shí)間的延長而增強(qiáng);紅茶發(fā)酵液的抗氧化性優(yōu)于綠茶發(fā)酵液;儲(chǔ)藏過程中,紅茶菌飲料的自由基清除能力降低;高溫處理會(huì)降低紅茶菌抗氧化能力;隨著時(shí)間的延長,氮和超氧自由基清除能力增加,而羥自由基清除能力卻有所降低。RadomirV.Malba還發(fā)現(xiàn),不同發(fā)酵劑對紅茶菌的抗氧化能力有很大影響。紅茶菌的氧化性有助于人類治療由自由基積累而造成的疾病,抗衰老,延長壽命。3.3紅茶菌的功能除了有抑菌和抗氧化功能外,紅茶菌還有諸多功能性。早在1990年,MorseMA就提出了紅茶菌飲料抗癌因子D-葡萄糖二酸-1,4-內(nèi)酯(DSL)的作用機(jī)理。他研究發(fā)現(xiàn)DSL能有效地抑制與癌癥病發(fā)有關(guān)的β-葡聚苷酸酶的活性。至今,DSL仍然是紅茶菌功能性物質(zhì)的研究焦點(diǎn)。而俸毅等的研究表明,紅茶菌菌液對胃癌致病物質(zhì)亞硝酸鹽有一定的降解作用。各種研究都說明了紅茶菌的確具有預(yù)防癌癥的功能。近幾年的研究還表明,紅茶菌有抗寒、減肥、降低血脂和膽固醇和保肝等功能。張虎成等通過給小鼠喂食紅茶菌發(fā)酵液,長期喂食紅茶菌液有助于增強(qiáng)自由基清除能力,增強(qiáng)免疫力和對寒冷的抵抗力。王鷗等和LinaKallel等的研究均發(fā)現(xiàn),紅茶菌菌液對淀粉的水解和消化有抑制作用。王鷗等認(rèn)為,紅茶菌菌液能抑制消化酶(如α-淀粉酶)的活性。這些研究結(jié)果都暗示紅茶菌菌液可能具有減肥的功效。而李濤等的研究也顯示,紅茶菌對小鼠的體重控制有很好的效果。這為研制紅茶菌減肥功能性飲料和食品奠定了基礎(chǔ)。AhmedAloulou等在試驗(yàn)中給患有糖尿病的大鼠喂食紅茶菌菌液,得出了紅茶菌有降血糖和降血脂的功能。他認(rèn)為,紅茶菌飲料在未來可以作為預(yù)防和輔助治療糖尿病的藥物。對小鼠進(jìn)行試驗(yàn),SemanteeBhattacharya等和JalilAbshenas等研究證實(shí)了紅茶菌菌液具有保肝性能。SemanteeBhattacharya等發(fā)現(xiàn)紅茶菌對過氧化氫(一種活性氧族,ROS)誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激有抑制作用,從而可以防止肝細(xì)胞凋亡、衰老,達(dá)到保護(hù)肝臟的作用。JalilAbshenas等認(rèn)為,紅茶菌菌液對乙酰氨基酚引起的肝中毒具有很好地抑制作用。紅茶菌的保肝性能是通過由一系列物質(zhì)和反應(yīng)體現(xiàn)的。因此,這方面的研究還應(yīng)進(jìn)一步細(xì)分研究。除此之外,EtikaRizqyahUtami等還發(fā)現(xiàn),紅茶菌飲料有穩(wěn)定褐家鼠血液pH值的作用,這對于人體健康有著很重要的作用。4總結(jié)和評論4.1紅茶菌的最佳配方目前研究的主要困難在于不同紅茶菌的微生物組成不一樣,這導(dǎo)致很多研究成果不具有普遍適用性?，F(xiàn)階段成功的紅茶菌產(chǎn)品還是比較少。如何開發(fā)更加豐富的適合市場需求的紅茶菌產(chǎn)品仍是一個(gè)值得研究的問題。試驗(yàn)利用紅茶菌生產(chǎn)細(xì)菌纖維素等產(chǎn)品仍然沒有得到廣泛地應(yīng)用。4.2充分利用紅茶菌紅茶菌產(chǎn)品不僅限于液體(飲料等),還可以利用紅茶菌結(jié)合水果、肉類