不同碳源发酵红茶菌饮料的研究

不同碳源发酵红茶菌饮料的研究

红茶通常被称为“海宝”。它起源于中国渤海地区，已有数百年的历史。传统红茶菌饮料又被称为康普茶(Kombucha),经日本传至世界各地,并在欧美和日本兴起了研究的新潮。红茶菌是由多种醋酸菌、酵母菌和乳酸菌组成的共生体。红茶菌通过代谢产生一系列营养物质,具有抵抗癌症、抵抗心血疾病、提高消化能力、刺激免疫系统、减少发炎等功效。我国作为红茶菌的发源地,却在红茶菌方面的研究起步较晚。随着国外对红茶菌的研究达到高潮,我国也逐步加强了这方面的研究。红茶菌饮料需要多方面、多层次的研究。1红茶菌在饮料中的应用红茶菌的发酵产品大多为液态(饮料),国内外已利用红茶菌发酵制得各种饮料。红茶菌所产生的菌膜也是一种具有商业价值的细菌纤维素。关于工艺方面的研究较多,主要有以下几个方面:1.1利用其他底物发酵红茶菌饮料有报道称葡萄糖比蔗糖、果糖更利于红茶菌发酵。而R.Malbasˇa等人研究比较了蔗糖与另外3种糖蜜作为碳源来发酵红茶菌饮料。结果显示:蔗糖作为碳源时,产品pH值较低,醋酸含量较高;而糖蜜作为碳源时,总酸较多,乳酸含量较高,糖含量降低较快,产生更多的生物质。糖蜜的低成本成为其作为红茶菌碳源另一个优势。SLMarkov,DDCvetkovic等研究了乳糖作为碳源发酵红茶菌饮料的可行性。研究表明,红茶菌不能很好地利用乳糖进行醋酸菌和酵母菌的代谢。而利用乳糖、无糖茶水和10%的传统红茶菌发酵液可以制得低糖、低酒精的红茶菌饮料。这种饮料和传统红茶菌饮料有比较相似的口感。此外,国内外还有利用其他底物进行红茶菌发酵的研究,这使得红茶菌产品更加丰富。如国内的陈胜慧子等利用红枣,王冬梅等利用芦荟汁等制得的红茶菌饮料不仅具有传统红茶菌饮料的保健功能,还赋予了饮料新的风味。国外有许多利用乳制品发酵成红茶菌饮料的研究。GenetteBelloso-Morales等利用奶酪作为底物发酵成了一种酸酸的、略带咸味的红茶菌饮品。TutiRahayudanTriastutiRa-hayu利用咖啡和红茶菌进行发酵,最终得到一种康普茶咖啡。利用各种不同底物进行发酵,可以得到各种各样的红茶菌饮料。1.2红茶菌发酵条件由于不同红茶菌的微生物组成不尽相同,所以国内外对红茶菌发酵条件的研究结果不完全一致,这方面的研究一般仅作参考,不可完全复制。红茶菌发酵的条件影响因素主要有:时间、温度、接种量、糖浓度及装瓶量等。关于红茶菌发酵条件的研究较多,如李璇、BeigmoghammadiF、马骋、左勇、朱晓庆、R.Malbue565s等[10,11,12,13,14,15]。表1列出来了部分研究结果。从表1中可以分析得出红茶菌发酵的比较合适的条件大致为:发酵时间为5d,温度30℃,接种量5%～10%,糖浓度50～100g·L-1。但具体条件也应视原料等因素而定。1.3红茶菌和木葡糖酸醋杆菌的合成红茶菌在发酵过程中,在培养液的表面会产生一层菌膜。这层菌膜已经被证实为细菌纤维素。与植物纤维素相比,细菌纤维素在结构和性质特别是机械性上有很大的优势。并且,细菌纤维素在各行业都有广泛的应用。但是,细菌纤维素的高成本和低产率是阻碍其产业化的关键因素。如何筛选出细菌纤维素高产菌种和通过优化生产条件来提高产量是近年来的研究热点。唐水佳等研究了不同碳源、氮源以及茶叶浓度对以红茶菌和木葡糖酸醋杆菌两种菌合成细菌纤维素的影响。研究结果显示:(1)通过往红茶菌的菌膜匀浆液中添加红茶菌发酵液和木葡糖酸醋杆菌种子液,可以大幅提高细菌纤维素的产量;(2)添加氮源有利于BC的形成;改变氮源的类型对这两种菌合成细菌纤维素影响不大;(3)单一碳源更利于BC的形成,而甘露醇比葡萄糖更利于细菌纤维素的合成;(4)合成细菌纤维素需要适宜浓度的茶水(0.5%<C<1%)。而周艳等利用汉逊氏葡糖酸醋杆菌和啤酒酵母组成的纯种培养红茶菌来合成细菌纤维素。该研究得出的合成细菌纤维素的最佳工艺条件与红茶菌饮料的合适发酵条件相一致:最佳碳源为葡萄糖,最佳茶叶种类为绿茶,最佳茶叶用量为4g·L-1,最佳种龄为60h,最佳温度为30℃,最佳装液量为250mL的三角瓶中装75mL的培养液。GohWN、RosmaA等研究了不同蔗糖浓度对细菌纤维素产量的影响。结果得出:90g·L-1的蔗糖最适合BC的合成;纤维素产量和空气接触面积成正相关。由于选取的菌种以及原料不同,细菌纤维素的合成条件也不同。关于细菌纤维素的研究还有待进一步地探索。2红茶菌营养特性茶叶本身含有比较丰富的营养物质。而红茶菌结合茶叶发酵可以产生一些新的营养成分。国内外对红茶菌饮料的营养成分研究较多。赵振军等从红茶菌饮料中检测到了:醇类14种、酸类13种、酯类4种、醛类2种、其他(包括醚)2种。结果还显示,发酵前期(0～4d)主要产生醇类,之后为酸类(柠檬酸、2,6-十六烷基-1(+)-抗坏血酸、nonahexacontanoicacid等)。茶多酚具有多种生物活性。蒋立文等和R.Jayabalan等均在红茶菌饮料中检测到了多种茶多酚,如EGCG、GCG、EGC、ECG、EC等。EGCG(18%)和ECG(23%)在整个红茶菌发酵过程中降解很少。这些儿茶素的保留对红茶菌的营养特性有着比较重要的作用。早期的CChen等研究表明,红茶菌饮料中含有多种维生素(B1、B6、B12、C等)和矿物质(锌、铜、铁、锰、镍和钴等)。而RadomirV.Malbaša在研究红茶菌饮料的抗氧化性时还发现:随着发酵时间的延长,抗坏血酸(Vc)的含量不断增加。这说明在发酵过程中,红茶菌的代谢产生了合成维生素C。多方面的研究证实,红茶菌饮料中含有比较丰富的营养成分。3功能功能3.1红茶菌的抑菌作用红茶菌不仅易于存活和繁殖,而且有很强的抑菌作用。这可能是因为红茶菌液pH值较低和发酵过程中产生了抑菌成分。国内外对这方面的研究很多,表2列出了近几年研究出的红茶菌液对其有较好抑制作用的菌种。从研究结果可以看出,红茶菌的抑菌作用范围广泛。随着研究的不断深入,发酵过程中产生的抑菌蛋白有望在未来成为一种天然的食品防腐剂,但是关于红茶菌的抑菌的机理还需进一步加深研究[26,27,28,29,30,31]。3.2不同处理对红茶菌抗氧化能力的影响茶叶中含有丰富的酚类物质,因而红茶菌饮料必然总酚含量很高。羟自由基和超氧阴离子的清除能力与总酚含量呈正相关。而茶叶本身也具有抗衰老和抗氧化的作用。多方面的研究都表明:红茶菌确实具有很强的抗氧化能力,且随着发酵时间的延长而增强;红茶发酵液的抗氧化性优于绿茶发酵液;储藏过程中,红茶菌饮料的自由基清除能力降低;高温处理会降低红茶菌抗氧化能力;随着时间的延长,氮和超氧自由基清除能力增加,而羟自由基清除能力却有所降低。RadomirV.Malba还发现,不同发酵剂对红茶菌的抗氧化能力有很大影响。红茶菌的氧化性有助于人类治疗由自由基积累而造成的疾病,抗衰老,延长寿命。3.3红茶菌的功能除了有抑菌和抗氧化功能外,红茶菌还有诸多功能性。早在1990年,MorseMA就提出了红茶菌饮料抗癌因子D-葡萄糖二酸-1,4-内酯(DSL)的作用机理。他研究发现DSL能有效地抑制与癌症病发有关的β-葡聚苷酸酶的活性。至今,DSL仍然是红茶菌功能性物质的研究焦点。而俸毅等的研究表明,红茶菌菌液对胃癌致病物质亚硝酸盐有一定的降解作用。各种研究都说明了红茶菌的确具有预防癌症的功能。近几年的研究还表明,红茶菌有抗寒、减肥、降低血脂和胆固醇和保肝等功能。张虎成等通过给小鼠喂食红茶菌发酵液,长期喂食红茶菌液有助于增强自由基清除能力,增强免疫力和对寒冷的抵抗力。王鸥等和LinaKallel等的研究均发现,红茶菌菌液对淀粉的水解和消化有抑制作用。王鸥等认为,红茶菌菌液能抑制消化酶(如α-淀粉酶)的活性。这些研究结果都暗示红茶菌菌液可能具有减肥的功效。而李涛等的研究也显示,红茶菌对小鼠的体重控制有很好的效果。这为研制红茶菌减肥功能性饮料和食品奠定了基础。AhmedAloulou等在试验中给患有糖尿病的大鼠喂食红茶菌菌液,得出了红茶菌有降血糖和降血脂的功能。他认为,红茶菌饮料在未来可以作为预防和辅助治疗糖尿病的药物。对小鼠进行试验,SemanteeBhattacharya等和JalilAbshenas等研究证实了红茶菌菌液具有保肝性能。SemanteeBhattacharya等发现红茶菌对过氧化氢(一种活性氧族,ROS)诱导的氧化应激有抑制作用,从而可以防止肝细胞凋亡、衰老,达到保护肝脏的作用。JalilAbshenas等认为,红茶菌菌液对乙酰氨基酚引起的肝中毒具有很好地抑制作用。红茶菌的保肝性能是通过由一系列物质和反应体现的。因此,这方面的研究还应进一步细分研究。除此之外,EtikaRizqyahUtami等还发现,红茶菌饮料有稳定褐家鼠血液pH值的作用,这对于人体健康有着很重要的作用。4总结和评论4.1红茶菌的最佳配方目前研究的主要困难在于不同红茶菌的微生物组成不一样,这导致很多研究成果不具有普遍适用性。现阶段成功的红茶菌产品还是比较少。如何开发更加丰富的适合市场需求的红茶菌产品仍是一个值得研究的问题。试验利用红茶菌生产细菌纤维素等产品仍然没有得到广泛地应用。4.2充分利用红茶菌红茶菌产品不仅限于液体(饮料等),还可以利用红茶菌结合水果、肉类