茶饮料生产中的茶乳粉物质组成

茶饮料生产中的茶乳粉物质组成

中国是茶叶的故乡，也是世界上首次使用茶叶的国家。茶叶富含营养成分,并且经过2000多年的饮茶历史证明,茶叶有提神、醒目、降压、强心、减服等功效,同时也有延年益寿的作用。因此茶叶受到了全世界人民的青睐。自茶饮料从1972年问世以来,就保持着强劲的发展势头抢占饮料市场。有专家断言:21世纪将是茶饮料的世纪。随着科学技术的发展,许多高新技术不断的应用到茶饮料的生产加工中,大大地促进了茶饮料的发展。经过20多年的大力发展,茶饮料生产技术取得了长足的进步和发展,但是浑浊沉淀现象仍是茶饮料生产中的一个重大问题。1茶乳液组成成分茶饮料浑浊的形成,主要就是茶饮料中的“冷后浑”与“茶乳酪”等现象。关于茶乳酪物质组成,早在20世纪40年代就开始了研究。Bradfield等人在1944年首先论述了茶乳酪与茶汤滋味的关系。而后约过了20年的时间,著名茶叶生物化学家Roberts和Bhatia等人分别在1963年、1964年报道了茶黄素、茶红素和咖啡碱是构成茶乳酪的主要成分,其构成比例为17:66:17,颜色从橙色到褐色,由TR/TF的比例决定。Roberts(1968)、Wiekremasingne(1966)、Smish(1968)、Sanderson(1972)等发现茶乳酪还含有类黄酮、未经氧化的儿茶素类、果胶、可可碱、茶碱、柯豆素、咖啡碱、五倍子酸、黄酮醇配糖体、类腐殖酸、叶绿素、金属离子(特别是Ca2+)等成分。Bee(1987)等研究表明,蛋白质、碳水化合物、脂质等成分。在国内是20世纪70年代才开始,研究得到和外国学者相似的结论。到目前为止,对茶乳酪的化学本质基本一致的看法是:茶乳酪主要由茶多酚及其氧化物、生物碱、蛋白质、脂质等物质。2茶香味沉淀的形成茶饮料沉淀的形成是由于茶汤中主要成分通过氢键、盐键、疏水作用、溶解特性、电解质、电场等的变化,导致茶汤沉淀的形成。但是研究比较少。2.1形成络合物的标准茶提取液温度较高时茶黄素、茶红素等多酚类物质与咖啡碱各自呈游离态存在。而温度较低时茶黄素、茶红素及其没食子酸酯等多酚类物质的酚羟基与蛋白质的肽基、咖啡碱的酮氨基以氢键结合而成络合物,咖啡碱的酮氨基也与蛋白质的肽基形成氢键。单分子的咖啡碱与茶黄素、茶红素络合时,氢键的方向性与饱和性决定至少可以形成2对氢健,并且引入3个非极性基团(咖啡碱的甲基)、隐蔽了2对极性基团(羟基和酮基),因而使分子量随之增大、当多个分子参与形成氢键时,络合物的粒径可达到10-4～10-1μm,茶汤由清转浑,粒径增大,在凝聚作用下沉淀下来。茶多酚形成沉淀的能力与其氧化程度呈正相关,咖啡碱形成沉淀的能力与浓度呈正相关。蛋白质可在沉淀中部分替代咖啡碱的作用与多酚类物质络合形成络合物。主要是茶多酚包埋蛋白质点,使分子表面的亲水基形成水化物,结构破坏而形成单质点沉淀,不同质点带上相异电荷而互相吸引,被不同茶多酚包埋的蛋白质分子间形成键破坏了质点水化层,使颗粒增大形成沉淀。其作用大小取决于多酚类物质中能与蛋白质结合的活性中心的多少。研究表明ECG与EGCG的活性中心多,与蛋白质沉淀的能力较强。2.2ca+金属酶络合沉淀的分离纯化茶叶中的茶多酚、氨基酸、咖啡碱、碳水化合物、果胶、水溶性蛋白质等多种有机组分都可能与金属离子发生吸附或络合作用。Ca2+、Mg2+等22种金属离子可与茶汤组分发生络合或还原络合反应,其中Ca2+等10种金属离子可与茶多酚络合。Ca+络合沉淀中的主要茶汤组分是茶多酚,其中以酯型儿茶亲含量最高。另外氨基酸、咖啡碱、水溶性碳水化今物等组分本身并不能与Ca2+生成沉淀。而是因茶多酚-钙络合物的吸附等共沉淀效应而在沉淀中。2.3沉淀物质沉淀物茶汤沉淀物中含有1-三十烷醇、a-菠菜甾醇、二氢-a-菠菜甾醇等水不溶性脂类物质,表明沉淀物中蛋白质、茶多酚及其没食子酸酯、咖啡碱与脂类间存在疏水作用。它们可能以表面活性成分如磷脂、茶皂素的形式存在于茶汤中,当咖啡碱、茶多酚与蛋白质形成氢键时,脂类成分与蛋白质或咖啡碱同时进入其疏水区而沉淀下来。2.4多酚类和咖啡碱的配比对饮料沉淀物生成量的影响电解质的存在对茶汤沉淀物的形成有显著影响。分散在茶汤中的固体颗粒表面带负电荷,电解质阳离子能明显降低分散系的稳定性。它通过压缩粒子表面减弱了粒子间的静电引力加速沉淀,这种沉淀能逐渐改变其在茶汤中的絮状形态而缩聚成团粒状颗粒。茶饮料中存在的电场一方面能使蛋白质等大分子物质在等电点时沉降;另一方面由于带电物质按电场规律分布又减少了阴阳离子的碰撞而保持稳定,但其总的效应是促进沉淀的形成。多酚类和咖啡碱的绝对含量决定沉淀物的生成量,同时咖啡碱/茶多酚的比值与沉淀物的生成量也有很大关系。人为添加一定量的咖啡碱调整茶汤中咖啡碱含量以及咖啡碱/茶多酚比值时发现,茶汤中咖啡碱含量越大,沉淀物形成量也越多;两者比值小时不易产生絮状沉淀,比值大时易产生沉淀。还有些少量物质因为温度高而成游离态存在于茶汤中,但由于温度降低时在共沉淀效应也部分沉淀下来。3其他废水处理方法茶饮料的澄清技术方面的研究很多,有多种方法也应用于茶饮料的生产。目前,茶饮料生产中主要应用加入外源物法(离子络合法和包埋法等)、酶法、膜分离法来控制和解决茶饮料的浑浊现象,这也使当前研究的热点。其它还有去除法、化学转溶法和氧化法等方法。去除法主要包括低温去除法、pH值去除法、离子去除法、沉淀剂去除法等。它们的主要目的是去除产生茶汤浑浊的物质,但去除法不仅去除了茶汤中许多风味物质,影响滋味,同时也大大降低萃取效率。化学转溶法和氧化法对茶汤原有的品质风味影响也很大。所以去除法、化学转溶法和氧化法在茶饮料的生产加工中应用比较少。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状态,茶汤澄清透明,无沉淀,不影响茶饮料的品质要求的一种方法。3.1.1不同浓度的-cd-c萃取利用食品添加剂对茶汤中参与茶乳形成的物质进行包埋并阻止和其它物质生成茶乳酪的方法称为包埋法。研究表明,采用β-CD作为包埋剂可以包埋茶汤中的儿茶素类物质,阻止儿茶素与其它化学物质的络合反应,有效抑制茶汤中低温浑浊物的形成,茶汤的透光度随β-CD添加量提高而增加,以萃取前加入为更好,较佳的工艺条件为:添加量1.0%～2.5%(w/v),温度为50℃,低速搅拌20min。日本专利JP2346752介绍红茶茶汤经单宁酶处理后会使口味变酸并影响色泽,与β-CD配合使用,则可抑制这种不足。3.1.2edta络合物法茶汤种有上20多种金属离子参与茶乳酪的形成,而加入一些物质可以阻止茶乳酪的形成并使茶汤有效成分(如茶多酚等)物质形成络合物而对茶饮料风味影响不大的方法称络合法。EDTA是一种优良的络合剂,对茶汤中易形成沉淀的茶多酚类物质有明显络合作用,而使茶多酚保持溶解状态,茶汤澄清透明,无沉淀,并且还有一定的保色效果。另外,有报道表明加入柠檬酸、重合磷酸盐也能形成络合物,还有专利报道,柠檬汁比柠檬酸的效果更好。3.2配合使用,有利于茶饮料酶活性的提高1976年Takino就用酶法澄清茶饮料,发现单宁酶在茶汤pH为5～6、温度45℃以下作用30～60min后,茶汤中的茶乳酪形成量最少。这开启了酶技术澄清茶饮料的方法。1985年Thomas和Murtagh研究发现单宁酶的最适作用pH为5～6,反应温度为35℃,当茶汤pH大于6或温度高于35℃时,酶活性降低。之后,国内外学者进行了大量的研究工作,结果表明酶法澄清技术先进,澄清效果明显,且专一性强、副反应小。其中单宁酶的澄消效果最好,与纤维素酶、果胶酶或氧化酶等配合使用后具有增效作用,比单独使用效果更好。有研究表明按lg可溶性茶固形物添加2250～3000个活性单位的氧化酶和0.5～10个活性单位的单宁酶在20～25℃下培养1～10h后,可制成冷藏条件下不产生浑浊的茶饮料。针对酶处理后茶汤滋味变酸的问题,日本有报道将单宁酶与β-CD共同处理茶汤可解决这一现象,采用0.005%单宁酶于30℃处理茶汤lh,加热到100℃,稳定15min后与1%的β-CD混合。同时研究认为调整pH值后对茶汤风味没有影向。应用酶法澄清茶饮料的方法越来越广,而且酶的种类也越来越多。目前应用于茶饮料澄清的酶主要有纤维素酶、单宁酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶、木瓜蛋白酶、过氧化氢酶、凤梨蛋白酶、溶菌酶等。表1是近年来可用于消除或降低茶乳酪的酶类列系[18,19,20,21,22,23,24,25]。3.3膜技术在生产茶汁中的应用膜分离技术在茶饮料加工中的应用表明,膜分离澄清技术具有无相变、不带入化学物质、工艺操作简便、能耗低和茶饮料澄清质量等诸多优点。所以在茶饮料中的应用也较广。1987年,张是求就采用醋酸纤维超滤膜将绿茶汁中的蛋白质、果胶、淀粉够大分子物质有效分离出来,获得低粘度、澄清、稳定的茶汁研究。而后Tamaki等也利用截留分子量为40000～50000的超滤膜有效地除去了茶汁中的茶乳酪。随着超滤膜的国产化,膜材料价格不断降低,以及配套技术的不断完善,近年来茶饮料膜分离技术研究和应用得到快速发展。张成兵采用分子量为50000道尔顿PAN材料膜对罐装红茶饮料进行超滤,通过对可能引起质量变化的可溶性固形物、色香味感官品质和贮存稳定性等进行研究,表明超滤可使茶饮料产品在保质期内质量稳定性得到较大提高。叶艾芊等采用平板膜超滤设备对乌龙茶汁进行澄清处理,表明截留分子量为70000的聚醚酮材料效果最好,不仅可去除茶汁中76.1%的蛋白质、85.1%的果胶、37.4%的可溶性淀粉,澄清度得到较大的提高,而且茶多酚、咖啡碱等有效成分可保留90%以上。尹军峰等分别采用平板膜和中空纤维膜超滤设备对绿茶汁进行澄清处理,结果发现绿茶汁超滤工艺采用5万分子量膜孔径,25～30℃过滤温度,0.1～0.2Mpa操作压力是可行的。夏涛等人研究用表明,采用以a-Al2O3为材料制成的陶瓷膜对浸提液过虑处理,既去除了相当大部分蛋白质、果胶等大分子物质,又保留了茶多酚、咖啡碱、氨基酸等品质成分。尹军峰研究认为红茶饮料采用超滤膜处理后,低温的抗浑浊能力得到极大的提高,但不能完全解决“冷后浑”的问题,需要配合其它方法,而且十万以下分子量膜孔径常温下处理汤后红茶色泽过浅,影响感官品质。如果经过适合的工艺参数超滤后,茶汁中的茶多酚及儿茶素组成、氨基酸、咖啡碱、可溶糖、香气组分等品质成分得到较大的保留,而蛋白质、果胶等大分子物质大部分被截留。原有的纯正香气和醇厚滋味品质得到保持,同时汤色清澈透明,抗沉淀的能力得到极大的提高,基本消除沉淀现象的产生。选用合适的膜材料后,超滤对绿茶汁的酸碱度影响不大。茶饮料中膜技术的应用越来越广,而且膜分离技术与传统分离技术相比有无可比拟的优越性,但是膜污染很大程度