（茶学专业论文）酶在速溶绿茶浸提中的应用研究.pdf

摘要 酶在速溶绿茶浸提中的应用研究 茶学专业硕士研究生武永福 指导教师龚正礼教授 摘要 速溶茶是以成品茶或茶鲜叶为原料通过提取、浓缩和干燥等工序加工成的一种粉末状、碎片 状或小颗粒状的新型产品。该产品冲水即溶，不留余渣，故名为“速溶茶”，也因外形是品块状又 称“茶品”。由于速溶茶基本保持了茶叶原有的色、香、味，且同时具备营养、方便、卫生、高雅 等特点而深受国内外许多消费者的喜爱，是国外当前最为流行的一种饮料【l 】。 近年米，速溶茶加一r 日益成为我国茶叶产业的主导经济增长点。浸提是速溶茶加t 中的第三 道i ：序，浸提后的产品得率、品质以及浸捉过程中的上效，将决定斤续的过滤除渣、澄清、浓缩、 干燥等t 艺技术是否有继续进行下去的意义，所以浸提是速溶茶加工中的最关键一i j 序之一。目前， 应用于工业化生产的茶叶浸提t 艺技术通常为：以9 5 纯水作为提取介质，以l ：1 5 左右的茶水比， 分两次浸提，第一次1 ：8 ，第二次1 ：7 ，每次浸提3 0 r a i n 左右【2 。7 】。传统速溶茶浸提由于茶叶品质 成分的热敏性、聚合性等理化特性，相对长时高温的浸提过程在很大程度上导致了产品得率不高、 冷溶性较著以及j l 效低等问题。随着科学技术的发展，提高速溶茶产品得率、品质、加上= 效以 及1 了能、省时的浸提方法已成为研究开发的热点。酶技术是新近发展起米的一种生物技术，已被 j “泛虑川丁食品加上中的发酵酿造等过程。它具有反应速度快，可降低反应的活化能，生产：1 i 。- h 匕p _ , ， 易丁控制和操作等优点3 1 。酶技术用丁：速溶茶加+ t ：的浸提上艺，理应具有较好的效果，但目前很 少有研究资料系统报道。 本试验以当前茶叶浸提的工业化技术应用为背景，以酶为辅助浸提方法，研究在茶叶浸提中 的应用效果及其推广麻j l j 前景为目标，以常见高效价廉酶作为茶叫酶辅助浸提的酶源，在确定酶 辅助浸提与常规浸提能够得到相同体积总滤液的前提下，从茶叶品质成分的浸出量、茶叶料液的 酚氨比值以及浸提温度、能源消耗等浸提工效方面，对酶辅助浸提与常规浸提进行系统比较研究； 在证实酶辅助浸提在产品品质和工效方面总体上具有明显优势的前提下，对酶种类及浓度、浸提 时间、浸提温度、浸提次数、茶水比、茶叶破碎度等技术参数进行了，进而采用高效液相色谱分 析手段对儿茶素进行分析，研究了酶辅助浸提对茶叶浸提率的影响，探讨了酶应用于速溶茶加工 中浸提：l ：艺的可行性，获得了如下结论： ( 1 ) 酶辅助浸提与常规浸提所得速溶茶相比，虽然酶辅助浸提的水浸出物、茶多酚、咖啡碱得 率稍低，但是水溶性蛋白质得率为常规浸提的1 2 2 倍、总氨基酸得率为常规浸提的1 1 4 倍、可溶性 碳水化合物得率为常规浸提的1 2 4 倍。而简单儿茶素比常规浸提速溶茶增d i l l 2 2 5 ，酯弛儿茶素比 两南大学硕十学何论文 常规浸提速溶茶增d n 8 5 3 ，总儿茶素比常规浸提速溶茶增加9 1 8 。 ( 2 ) 在浸提t 效方面，酶辅助浸提的温度显著降低，能耗显著减少。蛋白酶、果胶酶、纤维素 酶以及由他们组成的复合酶对茶叶各主要品质成分的浸出量均有提高，但它们对茶叶各主要品质 成分浸出量的提高幅度不同。单一酶对茶叶各主要品质成分的浸出量提高较少，两种酶复合对茶 叶各主要品质成分的浸出量提高较多，三种酶复合对茶叶各土要品质成分浸出量提高最多，特别 是水浸出物总量较单一酶所得速溶茶水浸出物总量提高1 3 左右。 ( 3 ) 通过止交试验得出速溶茶酶辅助浸提的最佳 ：艺参数是c 3 d 2 e ，f 3 g 3 a 3 8 3 。即蛋白酶、果 胶酶、纤维素酶各添加0 2 5 组成o 7 5 的复合酶添加量，原料粉碎至1 6 目，温度5 0 。c ，提取时 间7 0 m i n ，茶水比1 ：1 8 浸提三次。影响因素大小为：提取时间 浸提温度 茶叶破碎度 茶水比 浸提次数 酶种类 酶浓度。但是综合考虑实际生产的效率和经济性，在实际生产中应选的最佳1 ： 艺是蛋向酶、果胶酶、纤维素酶各添加0 2 5 组成o 7 5 的复合酶添加量，原料粉碎至1 6 目，温 度5 0 ，提取时间6 0 m i n ，茶水比1 ：1 5 浸提两次( 1 ：8 、l ：7 ) 。 浸提液经微滤过滤、反渗透浓缩、真空冷冻干燥结果表明，在实际生产中，采用酶辅助浸提 膜浓缩冷冻干燥是一种绿色、安全、环保的生产丁艺，所得的速溶茶粉香气、汤色、滋味、溶解 性较好，是一种香高、色绿、味浓、冷溶性好的优质产品。 ( 4 ) 儿茶素高效液相色谱分析表明，酶辅助浸提茶叫。对儿茶素的转化有一定影响，但差异不显 著。 因此，酶不仅可作为茶n l 浸提i 艺中的一种新技术，而且在品质成分得率、品质及r 效等方 面显著优于常规浸提，但对酶及其他辅助浸提手段的协同作用、酶辅助浸提对专一品质成分的提 取等问题，有待进一步研究。 关键词：酶绿茶浸提速溶茶加工 a b s t r a c t a p p l i c a t i o no fe o ne n z y m e s0 nx t r a c t i o no ft h e i n s t a n tg r e e nt e a t e as c i e n c em a s t e r ：w uy o n g f u a d v i s e r ：p r o f g o n gz h e n g l i a bs t r a c t i np a c ew i t ht h ee n h a n c e m e n to fs o c i a lp r o d u c t i o nf o r c e ，i n s t a n tt e ap r o c e s s i n gb e c o m et h el e a d i n g p o i n ti ne c o n o m i cp r o g r e s s i o n e x t r a c t i n gi so n eo ft h ek e ys t e p so ft h et e ac o m p r e h e n s i v ep r o c e s s t h e g a i nr a t ea n dq u a l i t yo fp r o d u c t i o na f t e re x t r a c t i n ga n dt h ee f f i c i e n c yd u r i n ge x t r a c t i n gw h i c hc a nb et h e e c o n o m i ci n d e xt oj u d g et h en e x tf i l t r a t i o n d e f e c a t i o na n dc o n c e n t r a t i o n 。sf e a s i b i l i t y t h er e c e n tg r e e n t e ae x t r a c t i n gt e c hu s ei ni n d u s t r i a lm a n u f a c t u r ec o n t a i n s ：u s i n gt h ed e - t o n e dw a t e ra b o u t9 5 ca ss o l v e n t ， t w i c ee x t r a c t i n g ：t h ef i r s tt i m ew i t ht e a ：w a t e r1 ：8a n dt h es e c o n dt i m ei sl ：7 ，a b o u t3 0 m i ne a c ht i m e b e c a u s eo ft h et e aq u a l i t yc o m p o n e n t s h o tc h a n g i n g ，p o l y m e r i z e da n do t h e rp h y s i c a la n dc h e m i c a l c h a r a c t e r si nt r a d i t i o n a le x t r a c t i n g ，t h ee x t r a c t i n gp r o c e s si no p p o s i t el o n gt i m ea n dh i g ht e m p e r a t u r el e a d t op r o b l e m sl i k eal o wr a t e ，w o r s ec o o ls o l u b i l i t ya n dl o we f f i c i e n c y , e t c w i t ht h ed e v e l o p m e n to f s c i e n c ea n dt e c h n o l o g y , h o wt oi m p r o v et h eg a i nr a t e ，q u a l i t y , p r o c e s s i n ge f f i c i e n c ya n dt h et i m ea n d e n e r g y - s a v e de x t r a c t i n gm e t h o dh a sb e c o m et h er e s e a r c h sh o ts p o t e n z y m e si s o n el a t e s tt e c ho f s u b s t a n c es o u r c e s i tt a k e st h ea d v a n t a g eo fe x t r a c t i n gq u i c k l y , e x t r a c t i n gt h ee x t e r i o ra n di n t e r i o ro f m a t e r i a la tt h es a m et i m e ，s a v i n ge n e r g yi np r o c e s se a s i l yt oc o n t r o la n do p e r a t e ，a n dh a sb e e nw i d e l y u s e df o rf e r m e n t i n ga n db r e w i n gi nf o o dp r o c e s s e n z y m e st e c hs h o u l dg e tag o o de f f e c to nt h eu s eo f e x t r a c ti nt e ac o m p r e h e n s i v ep r o c e s sb yt h e o r e t i c a lp r o v e ，a l t h o u g ht h e r e sn or e p o r to nt h i sa r e a t h i sg r e e nt e ae x t r a c t i n ge x p e r i m e n tc o m p a r e st h ee n z y m e se x t r a c t i n gs y s t e mw i t ht r a d i t i o n a lw a t e r e x t r a c t i n gt a k i n gt h eu s eo fr e c e n ti n d u s t r i a le x t r a c tt e c ha st h eb a c kg r o u n d ，t h eu s ee f f e c ta n de x t e n d e d f o r e g r o u n de x t r a c tt e c h n o l o g ya sg o a l t a k ef a m i l i a rc h e a p n e s se n z y m e sa st h ee n z y m e sh e a d s p r i n ga n d o nt h ep r e m i s eo ft h es a m ev o l u m eo ff i l t r a t e dl i q u i da st r a d i t i o n a le x t r a c t ，o nt h ea s p e c to ft h ee f f i c i e n c y o fe x t r a c ti nt h ee x t r a c tq u a n t i t yo fg r e e nt e aq u a l i t yc o m p o n e n t s ，p o l y p h e n o l ：a m i n oa c i di ng r e e nt e a m a t e r i a ll i q u i da n dt h et i m ea n de n e r g yu s e df o re x t r a c t i n g o nt h ep r e m i s eo ft h ee n z y m e se x t r a c t s o b v i o u sa d v a n t a g ei ng a i nr a t e ，q u a l i t ya n dw o r ke f f i c i e n c yo ft h ep r o d u c th a sb e e np r o v e d ，o p t i m i z et h e t e c hp a r a m e t e ro fm a t e r i a l sd e g r e e so ft h i c k n e s s ，k i n d so fe n z y m e s ，t i m eo fe x t r a c t i n g ，t i m e so f e x t r a c t i n ga n dt h er a t i oo ft e a ：w a t e r , b yt h ea n a l y s i so ft h ec a t e c h i n sh p l c ，h a v es t u d i e do nt h e e n z y m e se x t r a c t i o ne f f e c to nt h eg r e e nt e a sc a t e c h i n s ，a n dd i s c u s s e dt h ef e a s i b i l i t yo ft h en e we n z y m e s e x t r a c t i n gt e c hu s e df o rt e ac o m p r e h e n s i v ep r o c e s s ，a n dg o tt h ef o l l o w i n gc o n c l u s i o n s ： i i i 两南火学硕十学位论文 ( 1 ) c o m p a r e dt o t h eu s u a le x t r a c t i n g ，e n z y m e se x t r a c t i n gh a sh i g h g a i nr a t eo fw a t e re x t r a c t s ， p o l y p h e n o l ，a m i n oa c i d ，c a f f e i n e ，w a t e rs o l u b l ep r o t e i n ，s o l u b l ec a r b o h y d r a t e ，t o t a lc a t e c h i na n do t h e r q u a l i t yc o m p o n e n t st h a nt r a d i t i o n a le x t r a c t i n g ( 2 ) t h er a t i op o l y p h e n o l ：a m i n oa c i dr e d u c e dr e m a r k a b l yb ye n z y m e se x t r a c t ，t h ee x t r a c t i n ge n e r g y w a sr e d u c e do b v i o u s l yb ye n z y m e si nw o r ke f f i c i e n c y ( 3 ) t h ei d e a lt e c h n o l o g yp a r a m e t e r sf o rg r e e nt e ae n z y m e se x t r a c t i n ga r ed e a lw i t ht h em a t e r i a lt o16 h o l e s a d o p to 7 5 a se n z y m e sc o n s i s t e n c y , u s et h ep u r i f i e dw a t e ra t5 0 ( 2 a se x t r a c ts o l v e n ta n d1 ：15 a st h er a t i oo ft e a ：w a t e r , e x t r a c t e dt w i c e ，t h ef i r s tt i m ei s1 ：8a n dt h es e c o n dt i m ei s1 ：7a n de x t r a c t 3 0r n j ne a c h t i m e ( 4 ) t h ec a t e c h i n sh p l ca n a l y s i ss h o w e dt h a t ，e n z y m e se x t r a c t i n gh a se f f e c to nt h ec a t e c h i nc h a n g e ， b u tt h ed i f f e r e n c ei sn o ts i g n i f i c a n t c o n s e q u e n t l y , e n z y m e st e c h n o l o g yc a nb eu s e dn o to n l ya san e wm e t h o di ng r e e nt e ae x t r a c t i n g ，b u t a l s oh a st h ea d v a n t a g et h a nt r a d i t i o n a lw a t e re x t r a c t i n gi nt h eq u a l i t yc o m p o n e n to fg a i nr a t e ，q u a l i t ya n d w o r ke f f i c i e n c y , b u ta l s oh a v eaa d v a n c e ds t u d yo nt h ep r o b l e ma b o u tt h ee n z y m ea b o u tt h es i n g l e n e s s q u a l i t yc o m p o n e n tc h a n g e di ne n z y m e se x t r a c t i n g k e y w o r d s ：e n z y m e sg r e e nt e a e x t r a c t i o ni n s t a n tt e ap r o c e s s i n g i v 缩略词表 缩略词表 a b b r e v i a t i o n s 缩略符垮中义名称缩略符号中文名称 l c左旋儿茶素e c表儿茶素 h p l c高效液相色谱g c g没食子儿茶索没食子酸酯 c a f咖啡碱茶多酚 p r o 水溶性蛋白质s u水溶性碳水化合物 a a游离氨基睃d c右旋儿茶素 e g c表没食了儿茶素e g c g 表没食子儿茶素没食予酸酯 e c g t p a a 表儿茶素没食了酸酯 酚氨比值 s c w e 简单儿茶素 水浸i l j 物 独创性声明 学位论文题目：堕查速渣缍莶遗握主鲍应用盈究 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中己加了特别标 注。对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、朋友、同仁在文中作了 明确说明并表示衷心感谢。 学位论文能确形签字魄1 年朗1 7 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被 查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院( 筹) 可以将学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手 段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：口不保密，口保密 学位论文作者签名：刁的弁参 导师签名： 搿翥，鬻帮日龆： 签字日期： 沙吖年f2 月7 日签字日期： ) 日 第1 章文献综述 第1 章文献综述 1 1 酶的基本特征及其在食品加工中的应用 酶是生物体内活细胞产生的一种生物催化剂，由蛋白质组成( 少数为r n a ) 。1 8 3 6 年，德国 科学家施旺从胃液中提取出了消化蛋白质的物质，解开了胃的消化之谜。酶能在机体中十分温和 的条件下，高效地催化各种生化反应，促进生物体的新陈代谢。生命活动中的消化、吸收、呼吸、 运动和生殖都是酶促反应过程。酶催化化学反应的能力叫酶活力( 或称酶活性) 1 1 4 - 1 8 1 。酶活力可 受多种冈素的调1 ，控制，从而使生物体能适应外界条件的变化，维持生命活动。没有酶的参与， 新陈代谢只能以极其缓慢的速度进行，生命活动就根本无法维持。例如食物必须往酶的作用下降 解成小分子，才能透过肠壁，被组织吸收和利用。在胃里有胃蛋白酶，在肠里有胰脏分泌的胰蛋 白酶、胰凝乳蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶等。又如食物的氧化是动物能鼍的来源，其氧化过程也是 在一系列酶的催化下完成的1 1 8 - 1 9 1 。 酶的特性： ( 1 ) 高效性：酶的催化效率比无机催化剂更高，使得反应速率更快。 ( 2 ) 专一性：一种酶只能催化一种或一类底物，如蛋白酶只能催化蛋白质水解。 ( 3 ) 多样性：酶的种类很多，大约有4 0 0 0 多种。 ( 4 ) 温和性：是指酶所催化的化学反应一般是在较温和的条件下进行的。 ( 5 ) 活性可调1 了性：包括抑制剂调节、激活剂调节、反馈抑制调1 了、共价修饰调节和变构调 - 1 ，等【2 m 2 3 1 。 一般来说，植物体内的酶最适温度在4 0 5 0 之间；细菌和真菌体内的酶最适温度差别较人， 有的酶最适温度可高达7 0 。动物体内的酶最适p h 人多在6 5 8 0 之间，但也有例外，如胃蛋白酶 的最适p h 为1 5 ，植物体内的酶最适p h 大多在4 5 6 5 2 f 司t 2 4 1 。 1 1 1 影响酶活力的因素 米契里斯( m i c h a e l i s ) 和门坦( m e n t e n ) 根据中间产物学说推导出酶促反应速度方程式，即 米i j 公式e + s = e s e + p ( e n z y m e ，s u b s t r a t e ，p r o d u c t ) 胆副。由米一门公式可知：酶促反应速度受酶 浓度和底物浓度影响，也受温度、p h 、激活剂和抑制剂影响。 ( 1 ) 酶浓度对酶促反应速度的影响 由米i j 公式和酶浓度与酶促反应速度的关系可以看出：酶促反应速度与酶浓度成正比。当底 物浓度足够时，酶浓度越高，底物转化速度越快。但事实上，当酶浓度很高时，并不保持这种关 系，曲线逐渐趋向平缓。根据分析，这可能是高浓度底物夹带许多抑制剂所致。当酶的浓度很高 时，底物浓度很低时，酶促反应速度随着底物浓度升高而增加，但当底物浓度升高剑一定值后， 酶促反应速度不再与底物浓度有关。 ( 2 ) 底物浓度对酶促反应速度的影响 由米门公式可知在生化反应中，若酶浓度为定值，底物起始浓度较低时，酶促反应速度与底 物浓度成正比，即随底物浓度增加而增加。当所有酶与底物结合生成中间产物后，即使增加底物 两南大学硕十学位论文 曼曼曼曼曼! ! 皇! 曼曼! ! 曼曼皇曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼量鼍量曼量曼曼皇曼曼曼曼舅曼皇曼曼曼曼曼舅曼曼曼曼i ! 皇曼! 曼曼量曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼皇皇曼曼曼曼皇曼曼! 曼曼曼! ! 蔓 浓度，中间产物浓度也不会增加，酶促反应速度也不增加。 在底物浓度相同条件下，酶促反应速度与酶初始浓度成正比。酶初始浓度高，其酶促反戍速 度就高。 在实际测定中，即使酶浓度足够高，随底物浓度升高，酶促反应速度并没有冈此增加，甚至 受剑抑制。其原冈是：高浓度底物降低了水的有效浓度，降低了分子扩散性，从而降低了酶促反 应速度。过量的底物聚集在酶分子上，生成无活性的中间产物，不能释放出酶分子，从而也会降 低反应速度。 ( 3 ) 温度对酶促反应速度的影响 各种酶在最适温度时，酶活性最强，酶促反应速度最大。在最适温度范围内，温度每升高1 0 c ， 酶促反应速度可相应提高2 4 倍。过高或过低的温度都会降低酶的催化效率，即降低酶促反戍速度 2 6 - 2 s 。 最适温度在6 0 以卜的酶，当温度达n 6 0 8 0 时，大部分酶被破坏，发生不可逆变性；当温 度接近1 0 0 c 时，酶的催化作用完全丧火 2 9 - 3 1 l 。 ( 4 ) p h 对酶促反应速度的影响 酶在最适p h 时活性最强，高于或低于最适p h ，都会降低酶活性。主要表现在两方面：改变 底物分子利酶分子的带电状态，从而影响酶和底物的结合；过高或过低的p h 都会影响酶的稳定 性，进而使酶遭受不可逆破坏【3 2 铘】。 ( 5 ) 激活剂对酶促反应速度的影响 能激活酶活性的物质称为酶的激活剂。激活剂种类很多，有：无机阳离子，如钠离子、钾 离子、铜离子、钙离子等；无机阴离子，如氯离子、溴离子、碘离子、硫酸盐离子、磷酸盐离 子等：有机化合物，如维生素c 、半胱氨酸、还原性谷胱甘肽等。许多酶只有当某一种或儿种激 活剂存在时，才表现出催化活性或强化其催化活性，这称为对酶的激活作用。而有些酶被合成斤 呈无活性状态，这种酶称为酶原，它必须经过激活剂激活后才具有活性【3 引。 ( 6 ) 抑制剂对酶促反应速度的影响 能减弱、抑制甚至破坏酶活性的物质称为酶的抑制剂，它可降低酶促反应速度。酶的抑制剂 有重金属离子、一氧化碳、硫化氢、氢氰酸、氟化物、碘化乙酸、生物碱、染料、对氯汞苯甲酸、 二异丙基氟磷酸、乙二二胺四乙酸、表面活性剂等 4 4 j 。 对酶促反应的抑制可分为竞争性抑制和非竞争性抑制。与底物结构类似的物质争先与酶活性 中心结合，从而降低酶促反应速度，这种作川称为竞争性抑制。竞争性抑制是可逆性抑制，通过 增加底物浓度最终可解除抑制，恢复酶的活性。与底物结构类似的物质称为竞争性抑制剂。抑制 剂与酶活性中心以外的位点结合后，底物仍可与酶活性中心结合，但酶不显示活性，这种作h j 称 为1 f 竞争性抑制。非竞争性抑制是不可逆的，增加底物浓度并不能解除对酶活性的抑制。与酶活 性中心以外的位点结合的抑制剂，称为非竞争性抑 带| j n t 4 5 枷】。 有的物质既可作为一种酶的抑制剂，义可作为另一种酶的激活剂。 1 1 2 酶促反应的特点 ( 1 ) 酶促反应具有很高的速率 酶是高效生物催化剂，比一般催化剂的效率高1 0 7 - 1 0 倍5 0 1 。酶能加快化学反应速度，但酶不 2 第1 章文献综述 能改变化学反应平衡点，也就是说酶在促进正向反应的同时也以相同速率促进逆向反应，所以酶 的作h j 是缩短了到达平衡所需的时间，但平衡常数不变。若在无酶情况下达剑平衡点需儿小时， 在有酶时可能只要儿秒钟就可达到平衡。 酶和一般催化剂都是通过降低反应活化能的机制米加快化学反应速度的5 。 ( 2 ) 酶催化具有高度特异性 酶催化的特异性表现在它对底物的选择性和催化反应的特异性两方面。生物体内的化学反应 除了个别白发进行外，绝大多数都由专一的酶催化，一种酶能从成千上万种反应物中找出自己的 作用底物，这就是酶的特异性1 5 2 】。 ( 3 ) 酶活性的可调节性 有些酶的催化活性可受许多冈素影响，如别构酶受别构剂的调节；有的酶受共价修饰的调。饥 激素和神经体液可通过第二信使对酶活力进行调：1 j f ：诱导剂或阻抑剂可对细胞内酶含量( 改变酶合 成与分解速度) 进行调：1 了等1 5 3 i 。 1 1 3 酶促反应的作用机制 酶( e ) 与底物( s ) 形成酶一底物复合物( e s ) 酶活性中心与底物定向结合生成e s 复合物是酶催化作用的第一步。定向结合的能鬣来自酶活 性中心功能基团与底物相互作用时形成的多种非共价键，如离子键、氢键、疏水键，也包括范德 华力。它们结合时产生的能量称为结合能，所以说各个酶对自己结合的底物有选择性5 4 4 5 1 。 1 1 4 酶的应用 ( 1 ) 酶在生物体内 在生物体内的酶是具有生物活性的蛋白质，存在于生物体的细胞和组织中，作为生物体内化 学反应的催化剂，不断地进行自我更新，使生物体内及其复杂的代谢活动连续不断地、有条不紊 地进行。 酶的催化效率特别高( 即高效性) ，比一般化学催化剂的效率高1 0 7 1 0 ”倍，这就是生物体内许 多化学反应很容易进行的原冈之一。 酶的催化具有高度的化学选择性和专一性。一种酶往往只能对某一种或某一类反应起催化作 用，且酶和被催化的底物在结构上往往有相似性。 一般在3 7 左右，接近中性的环境- 卜，酶的催化效率就非常高，虽然它与一般催化剂一样， 随着温度升高，活性也提高，但由于酶是蛋白质，因此温度过高，会失去活性( 变性) ，因此酶的 催化温度般不能高于6 0 ，否则，酶的催化效率就会降低，甚至会失去催化作用。强酸、强碱、 重金属离子、紫外线等的存在，也都会影响酶的催化作用【56 1 。 ( 2 ) 酶在医疗上 随着对酶研究的发展，酶在医学上的重要性越米越引起人们的注意，应用越来越广泛。下面 分三个方面介绍。 酶与某些疾病的关系 酶缺乏所致疾病多为先天性或遗传性，如白化症是冈酪氨酸羟化酶缺乏；许多中毒性疾病几 乎都是由于某些酶被抑制所引起的，如某些金属离子引起人体中毒，则是冈金属离子( 如h 9 2 + ) 3 两南大学硕十学位论文 可与某些酶活性中心的必需基团( 如j 卜胱氨酸的- - s h ) 结合而使酶失去活性【5 7 1 。 酶在疾病诊断上的应用 正常人体内酶活性较稳定，当人体某些器官和组织受损或发生疾病后，某些酶被释放入血、 尿或体液内。如急性胰腺炎，血清和尿中淀粉酶活性显著升高；当有机磷农药中毒时，胆碱酯酶 活性受抑制，血清胆碱酯酶活性下斛5 引。因此，借助血、尿或体液内的酶活性测定，可以了解或 判定某些疾病的发生和发展。 酶在临床治疗上的应用 近年来，酶疗法已逐渐被人们所认识，广泛受到重视，各种酶制剂在临床上的应用越来越普 遍。如胰蛋白酶能催化蛋白质分解，此原理已用于外科化脓伤口净化等。在心肌梗塞、肺梗塞及 弥漫性血管内凝血等病的治疗中，可用纤溶酶、链激酶、尿激酶等米溶解血块，防i ：血栓的形成 等【5 9 1 。 一些辅酶，如辅酶a 、辅酶q 等，可用于脑、心、肝、肾等重要脏器的辅助治疗。另外，还可 利用酶的竞争性抑制原理，合成一些化学药物，进行抑菌、杀菌和抗肿瘤等的治疗。如磺胺类药 和许多抗菌素能抑制某些细菌生长，故有抑菌和杀菌作用等【5 9 1 。 ( 3 ) 酶在生产、生活中 如酿酒t 业中使用的发酵剂，就是通过酵母菌产生的，酶将淀粉等通过水解、氧化等过稃， 最终转化为酒精；酱油、食醋的生产也是在酶的作用下完成的；用淀粉酶和纤维素酶处理过的饲 料，营养价值提高；洗衣粉中加入酶，可以使洗衣粉效率提高，使原来不易除去的汗渍等很容易 除去6 0 捌】。 总之随着科技水平的提高，酶的应用将具有1 卜常j “阔的前景。 1 2 速溶茶加工中浸提工艺技术研究现状 人类对茶叶的深度开发与利用已有相当长的历史，但由u 丁科技水平的限制，大多尚停留在感 性、经验层次。速溶茶是以成品茶为原料，从茶叶中浸提出的茶汁经过滤、浓缩、干燥等工序而 制成的粉末状或碎片状或颗粒状的类似予速溶咖啡的方便矧体饮料。它具有饮用方便( 加水即可饮 用) 、无不溶物、相对体积( 或重量) 小、易保存运输、不含有害物质【6 5 删；含有传统茶叶中能够进 入茶汤的营养成分和风昧物质、具有茶对人体的一切功效，当前在国际上，特别是在欧美国家颇为流 行，是一种很有前景的饮品【67 1 。 速溶茶研制开始于1 9 世纪4 0 年代的英国，5 0 年代初美国开始商业性生产。据统计目前速溶茶 生产国约有4 0 多个，年总产量达7 万吨。我国速溶茶研制工作始于2 0 世纪6 0 年代初，发展至今速溶 茶生产已初具规模，产品行销国外，深受外商和海外侨胞的好评m j 。 目前国外生产的速溶茶种类有速溶红茶、速溶绿茶，其中速溶红茶占绝大多数。我国不仅生 产速溶红茶，而且还生产富有中国特色的速溶姜茶、速溶茶叶、速溶茱莉花茶、速溶乌龙茶、速 溶普洱茶等。按速溶茶的品质特点分为纯速溶茶和调味速溶茶两大类。纯速溶茶具有所川茶叶原 料应有的色香味，调味速溶茶则冈调味品种类不同，具有花果香味、草药香味等。速溶性是衡鼍 速溶茶品质的重要冈子之一，以其溶解性可分为冷溶型和热溶型两类。冷溶型是1 - - 日p , h 匕在1 0 。c 以卜( 包 括冰水) 的冷水中迅速溶解；热溶型是指只能在5 0 c 以上的热水中完全溶解，热溶型速溶茶香气滋 4 第1 章文献综述 味高于冷溶型。因此，进行感官审评时必须分清它们的溶解属性，对同一属性的速溶茶进行感官 审评，才能准确地判断速溶茶的品质高低【6 引。 生产速溶茶的原料来源广泛，可选择毛茶、鲜叶或半制品( 如杀青叶、揉捻n t 、发酵n t ) 、碎末 茶，通过适当加t t 艺得到色、香、味俱佳的速溶茶，从而使茶叶增值】。在这些原料中，用鲜 叶或半制品制成的速溶茶比成晶茶制成的速溶茶有鲜味、汤色较亮。且易提净、制率高、成本低。 直接以鲜叶制做速溶茶的i ：艺流程为：鲜叶揉切( 磨碎卜一浸提一浓缩一千燥一包装。 美国、英国及主要茶叶生产国印度、斯里兰r 、中国与日本等对速溶茶上艺进行了大量研究。 创造发明专利较多。但速溶茶产品香气低、滋味淡、冷溶性差等问题至今仍未得到有效解决。这 些问题与浸提方式、浸捉参数、辅助浸提手段等影响浸提冈素的控制密切相关，浸提是速溶茶生 产的重要环节。浸捉条件不仅影响制成品的色、香、味等品质，也影响成品得率。浸提条件包括 浸提方法、茶叶破碎度、茶水比、浸提温度和浸提时间等。一般情况下浸提温度越高，时间越长， 茶叶的提取率越高，咖啡碱、茶多酚的溶出越多，但温度过高对挥发性香气成分保留不利，香气 损失较人，造成产品香气低：提高茶水比，浸提率也越高，但生产周期长、效率低，成本就相应 提高。 无论开发何种类型的速溶茶制品，工艺技术的选择、应用及操作决定了加工t 效( j n t 时间、 能源消耗、劳动强度、操作安全性等因素) 圾产晶的得率、晶质。由于茶叶料液体系是一种多组分 且具有较高浓度( 通常为2 以上) 的粘性液体，各组分易受光、热、氧的影响而聚合成分予量较人、 冷溶性较差的物质，而且各组分间易以氢键方式结合成分子量较人而冷溶性较著的冷后浑类物质。 在速溶茶加一i ：上艺中，浸提工艺技术对产品得率、品质及加i ：_ l ：效影响尤为深远和重要。 茶n l 浸提是根据茶n t 中的有效成分或功能成分与提取介质相似相溶的原理，应用溶剂( 包括水) 将茶叶原料中具有不同溶解度和极性的有效成分或功能成分溶解到溶剂中，实现有效成分或功能 成分与茶叶叶底分离的过程。故义常称为固液萃取。影响浸提效果的因子主要有茶叶破碎度、浸 提温度、浸提时间、浸提次数、茶水比、浸提方法、溶剂种类等。 1 2 1 浸提方式的选择 为了最大限度地提高产品得率、品质及加工工效，对速溶茶加一l ：过程中浸提方式的选择及操 作技术参数的优化，是浸提工艺技术选择的最关键步骤，已成为浸提j j 二艺技术选择与应用方面的 研究热点。传统的茶叶浸提方法主要有浸出式、浇渗式、逆流式、煎煮法、浸渍法、渗溉法、回 流法、水蒸气蒸馏法( 主要j j 于提取挥发性物质) 等。随着科技的进步，近年来浸提新方法、新技术 不断涌现并得到广泛推广应片j 。 其中提取设备按其操作方式可分为间歇式、半连续式和连续式。按同体原料的处理方法，可 分为固定床、移动床和分散接触式。按溶剂和固体原料的接触方式，可分为多级接触型和微分接 触型。处理量大时，一般考虑用自动化、连续化设备。在提取中为了避免茶叶移动，可采用几个 同定床，使提取液连续取出。据报道日本采用直列式提取塔用温水流( 7 0 ) 分4 段提取，可获得2 0 的提取液【? 0 1 。阮美娟采用浸出式浸提，以获取最高茶汁浸出率与产品晶质为原则，用b ( 3 4 ) 止交试 验浸提j i ：艺参数，在浸提时添加3 环糊精，以达保留香气和增加速溶茶抗吸湿性的目的。通过实 验分析发现，对速溶茶浸提影响的主次冈素为时间一温度一粉碎度一用水量，最佳工艺条件为：温 度8 0 ；时间4 m i n ；破碎度4 0 目、2 0 目各5 0 ；茶叶：水= 1 ：3 i7 1 】。 5 两南火学硕+ 学何论文 a 常规浸提法： 水是提取茶内有效成分的廉价溶剂，故此法采用较多。在浸提前先将茶叶进行浸泡处理，一 般使茶叶全部浸润为宜。常规浸提又分如下三种方法： ( 1 ) 反复提取法是按茶水比例1 ：6 沸水冲泡茶叶，分二、三次进行，多次次冲泡后进行挤滤。 提取后的茶汤要冷却至2 0 以下。 ( 2 ) 同流法是将茶叶盛在串连的渗漉器中，按茶水1 ：1 4 1 6 的比例，在第一个渗漉器中通入1 0 0 。c 的沸水，从第一渗漉器流出的溶液进入第二渗漉器。在各次提取阶段中，提取液流经所有串迩渗 漉器的总时间大约是2 5 - 4 0 m i n 。 ( 3 ) 淋洗法是将茶叶盛在淋洗塔中，然后用1 0 0 。c 左右的溶媒( 常规或低浓度的茶叶提取液) 淋洗。 采用淋洗法提取时，茶与溶剂接触时间短，有利于保持茶叶的鲜爽，其不足之处是淋洗液浓度低。 若与同流法结合起来，将会收剑更好的效果。 b 循环回流动态提取法： 循环回流动态提取法是采用定量溶剂( 包括水) ，在一定的温度下，将茶叶浸泡一段时间，以溶 解茶叶原料中有效成分或功能成分的浸提方法，由传统的煎煮法、浸渍法发展而来。常用设备有： 多功能提取罐、球形煎煮罐、连续提取器、渗流柱等。为达剑浸提目的，共分三部分内容，首先， 在旋转轴的旋转下，茶叶原料迅速与全罐的提取溶剂均匀混合；其次，在泵压的作用下，处丁罐 底的浸提液由底部抽走，并从罐顶返回剑浸提罐中，有效避免了浸提罐中料液浓度不均匀的问题； 再次，通过一套冷凝装置，将在传统浸提工艺中由于热效应易于挥发损失的香气物质冷凝回收， 并返同到浸提液中，有效地避免茶叶提取物香气低淡的问题；最后，浸提罐为夹层浸提罐，蒸汽 加热是通过加热浸捉罐的内壁而加热料液的，最大限度地避免了蒸汽直接加热料液，造成局部料 液温度过高品质劣变的缺陷。因此，循环同流动态提取是当前速溶茶加一i 。：中应用最j “泛的浸提t 艺技术。 c 水蒸汽蒸馏法： 由于茶叶各品质成分具有不同沸点，利用热能先将含有品质成分的液料液转变成气态，然后 冷凝，收集所需目标成分的方法。当前水蒸汽蒸馏法应用丁挥发性物质的提取或工业化循环同流 动态提取过程中的香气同收。 d 分步提取法： 首先在茶叶 j i a 5 1 5 倍( 重量比) 的水，在2 0 7 0 常压提取1 0 m i n ，此后分离提取液，残渣 多次加入5 1 5 倍的水，每次在0 5 3 k g c m 3 蒸汽通量下提取5 1 0 m i n 。分离其提取液，最后将多次次 获得的提取液混合后喷雾干燥。胡述明曾采川1 0 0 沸水，对秀眉茶经过头泡7 倍水量，二泡5 倍水 量，三泡3 倍水量三次各1 0 m i n 冲泡，浸提率j q 7 7 1 7 2 1 。 如果采取逆流提取，可以缩减加水比，提高茶的浸山率。然而选用提取方法时，必须保证以 速溶茶不产生粗老气和不良的苦涩味为原则。较为理想的是用沸水在5 6 m i n i k j 将茶叶可溶物加以 适度浸提，有利丁防止熟汤味【7 3 1 。如果采用分级淋洗，可以将香气品质不同的各级提取液分别处 理，从而为更多地保留天然茶香并充分排除原茶粗老气创造有利条件，这对加t 低档茶是有特殊 意义的。 6 第1 章文献综述 1 2 2 浸提参数 速溶茶浸提关键在选择合适的浸提方式和提取溶剂，但在浸提过程中浸提温度、浸提时间、 茶叶破碎度、设备条件、浸提费；i j p h 、茶叫品种等的选择也影响浸提速率。浸提温度、浸提时间、 浸提次数、茶水比等影响冈子则主要对品质成分运动速率与频率、原料与提取介质中品质成分浓 度著有影响而影响浸提速率。此类影响冈子在浸提方法确定后，可通过参数优化而使其达到最佳 效果。当前，速溶茶加工中有关浸提技术的研究报道较多，且以茶叶浸提动态研究最多，浸提温 度、时间、次数、茶水比等因子对浸提效果有影响，一致认为茶多酚、氨基酸等晶质成分的浸出 量主要取决丁茶叶原料本身的含量高低，它们的浸出动态显著地受浸提时间、温度的影响，浸出 鼍随浸提温度的升高、时间的延k 、次数的增加以及茶水比的增大而增加。但综合考虑产品得率、 品质及加丁t 效，当前廊用于速溶茶加工工业化生产的浸提丁艺技术参数主要为：采用沸腾纯水， 以总茶水比1 ：1 5 左右分两次浸提，每次3 0 m i n ，第一次浸提为l ：8 左右的茶水比，抽山滤液后， 茶渣以1 ：7 左的茶水比进行第一二次浸捉，抽出第二次浸提滤液与第一次浸提滤液合并，得剑茶 叶原料的总浸提液。 1 2 3 茶叶破碎度