茶飲料生產(chǎn)中的茶乳粉物質(zhì)組成

茶飲料生產(chǎn)中的茶乳粉物質(zhì)組成

中國是茶葉的故鄉(xiāng)，也是世界上首次使用茶葉的國家。茶葉富含營養(yǎng)成分,并且經(jīng)過2000多年的飲茶歷史證明,茶葉有提神、醒目、降壓、強(qiáng)心、減服等功效,同時(shí)也有延年益壽的作用。因此茶葉受到了全世界人民的青睞。自茶飲料從1972年問世以來,就保持著強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭搶占飲料市場。有專家斷言:21世紀(jì)將是茶飲料的世紀(jì)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,許多高新技術(shù)不斷的應(yīng)用到茶飲料的生產(chǎn)加工中,大大地促進(jìn)了茶飲料的發(fā)展。經(jīng)過20多年的大力發(fā)展,茶飲料生產(chǎn)技術(shù)取得了長足的進(jìn)步和發(fā)展,但是渾濁沉淀現(xiàn)象仍是茶飲料生產(chǎn)中的一個(gè)重大問題。1茶乳液組成成分茶飲料渾濁的形成,主要就是茶飲料中的“冷后渾”與“茶乳酪”等現(xiàn)象。關(guān)于茶乳酪物質(zhì)組成,早在20世紀(jì)40年代就開始了研究。Bradfield等人在1944年首先論述了茶乳酪與茶湯滋味的關(guān)系。而后約過了20年的時(shí)間,著名茶葉生物化學(xué)家Roberts和Bhatia等人分別在1963年、1964年報(bào)道了茶黃素、茶紅素和咖啡堿是構(gòu)成茶乳酪的主要成分,其構(gòu)成比例為17:66:17,顏色從橙色到褐色,由TR/TF的比例決定。Roberts(1968)、Wiekremasingne(1966)、Smish(1968)、Sanderson(1972)等發(fā)現(xiàn)茶乳酪還含有類黃酮、未經(jīng)氧化的兒茶素類、果膠、可可堿、茶堿、柯豆素、咖啡堿、五倍子酸、黃酮醇配糖體、類腐殖酸、葉綠素、金屬離子(特別是Ca2+)等成分。Bee(1987)等研究表明,蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂質(zhì)等成分。在國內(nèi)是20世紀(jì)70年代才開始,研究得到和外國學(xué)者相似的結(jié)論。到目前為止,對茶乳酪的化學(xué)本質(zhì)基本一致的看法是:茶乳酪主要由茶多酚及其氧化物、生物堿、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等物質(zhì)。2茶香味沉淀的形成茶飲料沉淀的形成是由于茶湯中主要成分通過氫鍵、鹽鍵、疏水作用、溶解特性、電解質(zhì)、電場等的變化,導(dǎo)致茶湯沉淀的形成。但是研究比較少。2.1形成絡(luò)合物的標(biāo)準(zhǔn)茶提取液溫度較高時(shí)茶黃素、茶紅素等多酚類物質(zhì)與咖啡堿各自呈游離態(tài)存在。而溫度較低時(shí)茶黃素、茶紅素及其沒食子酸酯等多酚類物質(zhì)的酚羥基與蛋白質(zhì)的肽基、咖啡堿的酮氨基以氫鍵結(jié)合而成絡(luò)合物,咖啡堿的酮氨基也與蛋白質(zhì)的肽基形成氫鍵。單分子的咖啡堿與茶黃素、茶紅素絡(luò)合時(shí),氫鍵的方向性與飽和性決定至少可以形成2對氫健,并且引入3個(gè)非極性基團(tuán)(咖啡堿的甲基)、隱蔽了2對極性基團(tuán)(羥基和酮基),因而使分子量隨之增大、當(dāng)多個(gè)分子參與形成氫鍵時(shí),絡(luò)合物的粒徑可達(dá)到10-4～10-1μm,茶湯由清轉(zhuǎn)渾,粒徑增大,在凝聚作用下沉淀下來。茶多酚形成沉淀的能力與其氧化程度呈正相關(guān),咖啡堿形成沉淀的能力與濃度呈正相關(guān)。蛋白質(zhì)可在沉淀中部分替代咖啡堿的作用與多酚類物質(zhì)絡(luò)合形成絡(luò)合物。主要是茶多酚包埋蛋白質(zhì)點(diǎn),使分子表面的親水基形成水化物,結(jié)構(gòu)破壞而形成單質(zhì)點(diǎn)沉淀,不同質(zhì)點(diǎn)帶上相異電荷而互相吸引,被不同茶多酚包埋的蛋白質(zhì)分子間形成鍵破壞了質(zhì)點(diǎn)水化層,使顆粒增大形成沉淀。其作用大小取決于多酚類物質(zhì)中能與蛋白質(zhì)結(jié)合的活性中心的多少。研究表明ECG與EGCG的活性中心多,與蛋白質(zhì)沉淀的能力較強(qiáng)。2.2ca+金屬酶絡(luò)合沉淀的分離純化茶葉中的茶多酚、氨基酸、咖啡堿、碳水化合物、果膠、水溶性蛋白質(zhì)等多種有機(jī)組分都可能與金屬離子發(fā)生吸附或絡(luò)合作用。Ca2+、Mg2+等22種金屬離子可與茶湯組分發(fā)生絡(luò)合或還原絡(luò)合反應(yīng),其中Ca2+等10種金屬離子可與茶多酚絡(luò)合。Ca+絡(luò)合沉淀中的主要茶湯組分是茶多酚,其中以酯型兒茶親含量最高。另外氨基酸、咖啡堿、水溶性碳水化今物等組分本身并不能與Ca2+生成沉淀。而是因茶多酚-鈣絡(luò)合物的吸附等共沉淀效應(yīng)而在沉淀中。2.3沉淀物質(zhì)沉淀物茶湯沉淀物中含有1-三十烷醇、a-菠菜甾醇、二氫-a-菠菜甾醇等水不溶性脂類物質(zhì),表明沉淀物中蛋白質(zhì)、茶多酚及其沒食子酸酯、咖啡堿與脂類間存在疏水作用。它們可能以表面活性成分如磷脂、茶皂素的形式存在于茶湯中,當(dāng)咖啡堿、茶多酚與蛋白質(zhì)形成氫鍵時(shí),脂類成分與蛋白質(zhì)或咖啡堿同時(shí)進(jìn)入其疏水區(qū)而沉淀下來。2.4多酚類和咖啡堿的配比對飲料沉淀物生成量的影響電解質(zhì)的存在對茶湯沉淀物的形成有顯著影響。分散在茶湯中的固體顆粒表面帶負(fù)電荷,電解質(zhì)陽離子能明顯降低分散系的穩(wěn)定性。它通過壓縮粒子表面減弱了粒子間的靜電引力加速沉淀,這種沉淀能逐漸改變其在茶湯中的絮狀形態(tài)而縮聚成團(tuán)粒狀顆粒。茶飲料中存在的電場一方面能使蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)在等電點(diǎn)時(shí)沉降;另一方面由于帶電物質(zhì)按電場規(guī)律分布又減少了陰陽離子的碰撞而保持穩(wěn)定,但其總的效應(yīng)是促進(jìn)沉淀的形成。多酚類和咖啡堿的絕對含量決定沉淀物的生成量,同時(shí)咖啡堿/茶多酚的比值與沉淀物的生成量也有很大關(guān)系。人為添加一定量的咖啡堿調(diào)整茶湯中咖啡堿含量以及咖啡堿/茶多酚比值時(shí)發(fā)現(xiàn),茶湯中咖啡堿含量越大,沉淀物形成量也越多;兩者比值小時(shí)不易產(chǎn)生絮狀沉淀,比值大時(shí)易產(chǎn)生沉淀。還有些少量物質(zhì)因?yàn)闇囟雀叨捎坞x態(tài)存在于茶湯中,但由于溫度降低時(shí)在共沉淀效應(yīng)也部分沉淀下來。3其他廢水處理方法茶飲料的澄清技術(shù)方面的研究很多,有多種方法也應(yīng)用于茶飲料的生產(chǎn)。目前,茶飲料生產(chǎn)中主要應(yīng)用加入外源物法(離子絡(luò)合法和包埋法等)、酶法、膜分離法來控制和解決茶飲料的渾濁現(xiàn)象,這也使當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。其它還有去除法、化學(xué)轉(zhuǎn)溶法和氧化法等方法。去除法主要包括低溫去除法、pH值去除法、離子去除法、沉淀劑去除法等。它們的主要目的是去除產(chǎn)生茶湯渾濁的物質(zhì),但去除法不僅去除了茶湯中許多風(fēng)味物質(zhì),影響滋味,同時(shí)也大大降低萃取效率。化學(xué)轉(zhuǎn)溶法和氧化法對茶湯原有的品質(zhì)風(fēng)味影響也很大。所以去除法、化學(xué)轉(zhuǎn)溶法和氧化法在茶飲料的生產(chǎn)加工中應(yīng)用比較少。3.1添加外源法加入外源物主要目的就是阻止茶乳酪的形成,使茶多酚等有效成分保持溶解狀態(tài),茶湯澄清透明,無沉淀,不影響茶飲料的品質(zhì)要求的一種方法。3.1.1不同濃度的-cd-c萃取利用食品添加劑對茶湯中參與茶乳形成的物質(zhì)進(jìn)行包埋并阻止和其它物質(zhì)生成茶乳酪的方法稱為包埋法。研究表明,采用β-CD作為包埋劑可以包埋茶湯中的兒茶素類物質(zhì),阻止兒茶素與其它化學(xué)物質(zhì)的絡(luò)合反應(yīng),有效抑制茶湯中低溫渾濁物的形成,茶湯的透光度隨β-CD添加量提高而增加,以萃取前加入為更好,較佳的工藝條件為:添加量1.0%～2.5%(w/v),溫度為50℃,低速攪拌20min。日本專利JP2346752介紹紅茶茶湯經(jīng)單寧酶處理后會使口味變酸并影響色澤,與β-CD配合使用,則可抑制這種不足。3.1.2edta絡(luò)合物法茶湯種有上20多種金屬離子參與茶乳酪的形成,而加入一些物質(zhì)可以阻止茶乳酪的形成并使茶湯有效成分(如茶多酚等)物質(zhì)形成絡(luò)合物而對茶飲料風(fēng)味影響不大的方法稱絡(luò)合法。EDTA是一種優(yōu)良的絡(luò)合劑,對茶湯中易形成沉淀的茶多酚類物質(zhì)有明顯絡(luò)合作用,而使茶多酚保持溶解狀態(tài),茶湯澄清透明,無沉淀,并且還有一定的保色效果。另外,有報(bào)道表明加入檸檬酸、重合磷酸鹽也能形成絡(luò)合物,還有專利報(bào)道,檸檬汁比檸檬酸的效果更好。3.2配合使用,有利于茶飲料酶活性的提高1976年Takino就用酶法澄清茶飲料,發(fā)現(xiàn)單寧酶在茶湯pH為5～6、溫度45℃以下作用30～60min后,茶湯中的茶乳酪形成量最少。這開啟了酶技術(shù)澄清茶飲料的方法。1985年Thomas和Murtagh研究發(fā)現(xiàn)單寧酶的最適作用pH為5～6,反應(yīng)溫度為35℃,當(dāng)茶湯pH大于6或溫度高于35℃時(shí),酶活性降低。之后,國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究工作,結(jié)果表明酶法澄清技術(shù)先進(jìn),澄清效果明顯,且專一性強(qiáng)、副反應(yīng)小。其中單寧酶的澄消效果最好,與纖維素酶、果膠酶或氧化酶等配合使用后具有增效作用,比單獨(dú)使用效果更好。有研究表明按lg可溶性茶固形物添加2250～3000個(gè)活性單位的氧化酶和0.5～10個(gè)活性單位的單寧酶在20～25℃下培養(yǎng)1～10h后,可制成冷藏條件下不產(chǎn)生渾濁的茶飲料。針對酶處理后茶湯滋味變酸的問題,日本有報(bào)道將單寧酶與β-CD共同處理茶湯可解決這一現(xiàn)象,采用0.005%單寧酶于30℃處理茶湯lh,加熱到100℃,穩(wěn)定15min后與1%的β-CD混合。同時(shí)研究認(rèn)為調(diào)整pH值后對茶湯風(fēng)味沒有影向。應(yīng)用酶法澄清茶飲料的方法越來越廣,而且酶的種類也越來越多。目前應(yīng)用于茶飲料澄清的酶主要有纖維素酶、單寧酶、果膠酶、葡萄糖氧化酶、木瓜蛋白酶、過氧化氫酶、鳳梨蛋白酶、溶菌酶等。表1是近年來可用于消除或降低茶乳酪的酶類列系[18,19,20,21,22,23,24,25]。3.3膜技術(shù)在生產(chǎn)茶汁中的應(yīng)用膜分離技術(shù)在茶飲料加工中的應(yīng)用表明,膜分離澄清技術(shù)具有無相變、不帶入化學(xué)物質(zhì)、工藝操作簡便、能耗低和茶飲料澄清質(zhì)量等諸多優(yōu)點(diǎn)。所以在茶飲料中的應(yīng)用也較廣。1987年,張是求就采用醋酸纖維超濾膜將綠茶汁中的蛋白質(zhì)、果膠、淀粉夠大分子物質(zhì)有效分離出來,獲得低粘度、澄清、穩(wěn)定的茶汁研究。而后Tamaki等也利用截留分子量為40000～50000的超濾膜有效地除去了茶汁中的茶乳酪。隨著超濾膜的國產(chǎn)化,膜材料價(jià)格不斷降低,以及配套技術(shù)的不斷完善,近年來茶飲料膜分離技術(shù)研究和應(yīng)用得到快速發(fā)展。張成兵采用分子量為50000道爾頓PAN材料膜對罐裝紅茶飲料進(jìn)行超濾,通過對可能引起質(zhì)量變化的可溶性固形物、色香味感官品質(zhì)和貯存穩(wěn)定性等進(jìn)行研究,表明超濾可使茶飲料產(chǎn)品在保質(zhì)期內(nèi)質(zhì)量穩(wěn)定性得到較大提高。葉艾芊等采用平板膜超濾設(shè)備對烏龍茶汁進(jìn)行澄清處理,表明截留分子量為70000的聚醚酮材料效果最好,不僅可去除茶汁中76.1%的蛋白質(zhì)、85.1%的果膠、37.4%的可溶性淀粉,澄清度得到較大的提高,而且茶多酚、咖啡堿等有效成分可保留90%以上。尹軍峰等分別采用平板膜和中空纖維膜超濾設(shè)備對綠茶汁進(jìn)行澄清處理,結(jié)果發(fā)現(xiàn)綠茶汁超濾工藝采用5萬分子量膜孔徑,25～30℃過濾溫度,0.1～0.2Mpa操作壓力是可行的。夏濤等人研究用表明,采用以a-Al2O3為材料制成的陶瓷膜對浸提液過慮處理,既去除了相當(dāng)大部分蛋白質(zhì)、果膠等大分子物質(zhì),又保留了茶多酚、咖啡堿、氨基酸等品質(zhì)成分。尹軍峰研究認(rèn)為紅茶飲料采用超濾膜處理后,低溫的抗渾濁能力得到極大的提高,但不能完全解決“冷后渾”的問題,需要配合其它方法,而且十萬以下分子量膜孔徑常溫下處理湯后紅茶色澤過淺,影響感官品質(zhì)。如果經(jīng)過適合的工藝參數(shù)超濾后,茶汁中的茶多酚及兒茶素組成、氨基酸、咖啡堿、可溶糖、香氣組分等品質(zhì)成分得到較大的保留,而蛋白質(zhì)、果膠等大分子物質(zhì)大部分被截留。原有的純正香氣和醇厚滋味品質(zhì)得到保持,同時(shí)湯色清澈透明,抗沉淀的能力得到極大的提高,基本消除沉淀現(xiàn)象的產(chǎn)生。選用合適的膜材料后,超濾對綠茶汁的酸堿度影響不大。茶飲料中膜技術(shù)的應(yīng)用越來越廣,而且膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)分離技術(shù)相比有無可比擬的優(yōu)越性,但是膜污染很大程度