紅茶菌的研究和應(yīng)用進(jìn)展

吳 燕，阮 暉，何國慶

(浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院，浙江杭州310058)

紅茶菌的研究和應(yīng)用進(jìn)展

吳 燕，阮 暉，何國慶*

(浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院，浙江杭州310058)

紅茶菌是具有悠久歷史的功能性飲料，是由酵母菌、醋酸菌和乳酸菌以糖茶水為原料的微生物發(fā)酵飲料。近年來在許多國家興起了紅茶菌應(yīng)用和研究的新高潮。本文綜述了目前國內(nèi)外有關(guān)紅茶菌的菌種類型、功能成分及其作用、菌液抑菌及抗氧化活性、發(fā)酵產(chǎn)品的研制等方面的研究進(jìn)展，并對紅茶菌的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

紅茶菌，抗菌蛋白，抗氧化，發(fā)酵產(chǎn)品

雖然紅茶菌在我國有悠久的歷史，但對它的科學(xué)研究起步較晚，國外對紅茶菌的研究大約始于20世紀(jì)初，從20世紀(jì)初期到中期，一些醫(yī)生和學(xué)者紛紛報(bào)道了它在治療各種疾病中的效果和作用。有關(guān)紅茶菌的微生物組成及相互作用的發(fā)酵條件、菌液成分、作用機(jī)理、紅茶菌活性多糖、抗菌蛋白、菌液抗氧化活性等已成研究熱點(diǎn)。

1.1 微生物組成

用于發(fā)酵培養(yǎng)紅茶菌的菌種主要是醋酸菌和酵母菌，到目前為止，人們從各種紅茶菌中分離到的菌種如表1所示，其中最重要的醋酸菌是木醋桿菌。有的紅茶菌還含少量乳酸菌［主要是保加利亞乳桿菌(Lactobacterium bulagricum)］［2－3］。

發(fā)酵紅茶菌的菌種是由表1中的一種或多種醋酸菌和一種或多種酵母菌組成，有的還有乳酸菌。不同的菌種組成，其菌液中代謝產(chǎn)物的種類和數(shù)量也會有所不同。由于其菌種的多樣性，紅茶菌的代謝過程很復(fù)雜。酵母菌和醋酸菌在紅茶菌中是共生關(guān)系，在整個發(fā)酵的前期階段酵母菌的繁殖起重要作用［3］。

1.2 菌液成分及其功能作用

1.2.1 菌液成分 由于采用的菌種、培養(yǎng)條件、分析方法、分析側(cè)重點(diǎn)等方面都不盡相同，因此不同的學(xué)者對紅茶菌菌液中所含成分的分析結(jié)果也不同。

總的來說，紅茶菌菌液中含有葡萄糖、果糖、多糖、乳酸、醋酸、葡萄糖酸、葡萄糖醛酸、D－葡萄糖二酸－1，4－內(nèi)酯(DSL)、蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、微量元素、茶多酚、卵磷脂、輔酶A、二氧化碳等。因而它功效卓著，能調(diào)節(jié)人體生理機(jī)能、促進(jìn)新陳代謝、養(yǎng)生強(qiáng)身。

表1 紅茶菌中分離到的醋酸菌和酵母菌Table 1 Acetic acid bacteria and yeasts isolated from kombucha

1.2.2 幾種菌液成分的功能作用 國內(nèi)外的專家學(xué)者通過研究，從紅茶菌的性質(zhì)和成分出發(fā)初步闡述了其功能作用。紅茶菌能降低胃液pH，對胃腸道中的有害菌有拮抗作用，紅茶菌飲料還可以顯著地使血液保持正常的pH。醋酸是紅茶菌的主要成分之一，對健康非常有益，而其中的葡萄糖酸能與重金屬結(jié)合形成水溶性復(fù)合物，幫助人體排出有害的重金屬元素。葡萄糖醛酸是紅茶菌的一種解毒抗癌功能因子，是人體肝臟中最主要的解毒物質(zhì)之一［1］。

Roussin MR［4］提出紅茶菌具有解毒抗癌作用的主要原因可能是紅茶菌菌液中存在D－葡萄糖二酸－1，4－內(nèi)酯(DSL)，該物質(zhì)能強(qiáng)烈抑制一些與癌癥發(fā)生有關(guān)的酶如β－葡糖苷酸酶等的活性，有快速強(qiáng)勁地抗增生特性且在濃度很低時(0.03～0.15mg/mL)就可發(fā)揮明顯效用。吳薇［5］采用中極性柱的氣相色譜檢測法以及王侃等［6］采用高效毛細(xì)管電泳法(HPCE)都證實(shí)了紅茶菌菌液中含有DSL。此外紅茶菌中茶葉浸出物對人體的保健作用也不容忽視。

程江峰［7－8］對紅茶菌進(jìn)行培養(yǎng)過程中發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)液中含有多糖類物質(zhì)，可能與香菇、靈芝和茯苓等真菌多糖類似，具有藥物活性，很有深入研究的價值。

紅茶菌的抑瘤機(jī)制及其對機(jī)體免疫功能的影響尚有待深入研究，李波清等［9］初步研究發(fā)現(xiàn)小鼠胃內(nèi)長期灌注紅茶菌可以有效抑制腫瘤的形成與生長，并可顯著提高機(jī)體的免疫功能。

總之，紅茶菌對人體多方面的保健作用是多種有益成分共同作用的結(jié)果。

2 紅茶菌菌液抑菌作用的研究

2.1 紅茶菌菌液的抑菌作用

食品保藏的重要措施之一是加入食品防腐劑。當(dāng)前，人們正致力于從動物、植物及微生物的代謝產(chǎn)物中尋找抗菌物質(zhì)，以取代化學(xué)防腐劑。

謝俊杰等［10］取培養(yǎng)至第7d的紅茶菌菌液進(jìn)行抑菌實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)菌液對革蘭氏陽性與陰性細(xì)菌均有明顯的抑制作用，但對真菌(酵母菌和霉菌)無抑制作用。隨著培養(yǎng)時間的增加，菌液pH逐漸減小，酸度增大，抑菌效果增加。第10d以后，這些變化逐漸減弱并趨于穩(wěn)定。由于紅茶菌菌液具有獨(dú)特的風(fēng)味及保健作用，因此可取代某些有機(jī)酸如乙酸和乳酸，用作食品防腐劑。取培養(yǎng)至第8d的菌液進(jìn)行測定，未檢出具有抑菌作用的初級代謝產(chǎn)物如乙醇和過氧化氫，但蛋白含量卻高達(dá)1.12mg/mL，抑菌實(shí)驗(yàn)表明抑菌物為小分子蛋白或肽類。

蔣立文［11］的研究表明紅茶菌發(fā)酵液中過氧化氫作用微弱，不是起抑菌作用的主要物質(zhì)。經(jīng)胰蛋白酶、蛋白酶K處理的樣品液對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌抑制效果明顯降低，證明紅茶菌發(fā)酵液中存在抑菌蛋白，分子量在3500u以上。紅茶菌發(fā)酵液的抗菌作用是由酸性物質(zhì)、抗菌蛋白和茶多酚協(xié)同作用的結(jié)果。

2.2 抗菌蛋白的提取與純化

謝俊杰等［12］初步推斷，紅茶菌中裂殖酵母先合成相關(guān)蛋白，經(jīng)膜醋酸菌產(chǎn)生的酶修飾后，抗菌活力顯著提高。不同屬酵母與膜醋酸菌共培養(yǎng)的結(jié)果表明裂殖酵母優(yōu)于其它酵母。選擇合適的酵母與膜醋酸菌共培養(yǎng)，將是提高紅茶菌抗菌蛋白抗菌活力的措施之一。

紅茶菌菌液經(jīng)過濾除去菌膜、離心、減壓濃縮制得濃縮液。接著采用鹽析法或者采用有機(jī)溶劑同時加入少量鹽離子，收集沉淀，溶于同體積水中得到粗蛋白液。結(jié)果發(fā)現(xiàn)加入少量鹽離子，能明顯提高蛋白得率。采取不同的提取方法，得到的蛋白種類有所差異，得率及抗菌率數(shù)據(jù)表明，丙酮加鹽提取法效果最好［13］。

采用Sephadex G－50柱層析法對抗菌蛋白進(jìn)行純化，得到兩個分子量部分，發(fā)現(xiàn)小分子量部分有抗菌活性［13］。

3 紅茶菌發(fā)酵茶的抗氧化研究

由綠茶、紅茶或茶葉廢料發(fā)酵而成的紅茶菌飲料具有良好的抗氧化活性，值得進(jìn)一步研究的是由茶葉廢料發(fā)酵而成的紅茶菌飲料在抑制過多游離基生成而導(dǎo)致的疾病中的應(yīng)用及潛在效果。Jayabalan R［14］發(fā)現(xiàn)在發(fā)酵過程中紅茶菌表現(xiàn)出增長的自由基清除能力。自由基清除的程度及活力取決于發(fā)酵時間、茶葉種類以及紅茶菌的正常菌群，它們反過來也決定了代謝產(chǎn)物的形式。俸毅［15］研究發(fā)現(xiàn)在發(fā)酵前5d內(nèi)，紅茶菌飲料清除DPPH自由基和羥自由基的能力逐漸增強(qiáng)，但是培養(yǎng)5d后清除能力反而降低。

Chu SC［16］通過體外自由基清除實(shí)驗(yàn)來研究紅茶菌菌種來源及發(fā)酵時間對紅茶菌抗氧化活性的影響。證明了不同來源的紅茶菌有不同的抗氧化活性，并且大多數(shù)顯示出了時間依賴性，但是并不推薦延長發(fā)酵時間，因?yàn)橛袡C(jī)酸的積累可能會影響直接飲用。此外總酚含量增加到98%，表明在發(fā)酵過程中茶紅素可能被生物降解，釋放出具有更高抗氧化活性的小分子。為了研究潛在抗氧化成分的抗氧化機(jī)制，紅茶菌飲品的分餾和進(jìn)一步的鑒定正在進(jìn)展中。

葡糖酸醋酸桿菌(Gluconacetobacter sp.A4)有很強(qiáng)的產(chǎn)DSL的能力，是紅茶菌中主要的功能菌株。Yang ZW等［17］研究了傳統(tǒng)紅茶菌發(fā)酵茶和改良紅茶菌發(fā)酵茶(僅用葡糖酸醋酸桿菌來發(fā)酵)的降類固醇和抗氧化活性，發(fā)現(xiàn)改良的紅茶菌發(fā)酵茶在抗氧化和降類固醇的效果上與傳統(tǒng)紅茶菌發(fā)酵茶相似，甚至比它更強(qiáng)。

4 紅茶菌的其他研究情況

4.1 有機(jī)酸和茶多酚含量在紅茶菌發(fā)酵過程中的變化

茶多酚及有機(jī)酸被認(rèn)為是紅茶菌發(fā)酵茶中的活性成分，具有廣泛的影響。Jayabalan R等［18］研究發(fā)現(xiàn)以綠茶為原料發(fā)酵到第15d時醋酸的濃度達(dá)到最大值9.5g/L，以紅茶為原料發(fā)酵到第12d時葡萄糖醛酸的濃度達(dá)到最大值2.3g/L，乳酸在發(fā)酵周期中的濃度很低，而檸檬酸只在以綠茶和紅茶為原料的發(fā)酵的第3d才能檢測到。該研究首次報(bào)道了紅茶菌發(fā)酵過程中茶多酚的穩(wěn)定性。相比以紅茶和制茶廢料為原料的發(fā)酵，在綠茶為原料的發(fā)酵過程中EGCG和ECG的降解程度很低，只分別降解了18%和23%。與兒茶素異構(gòu)體相比，茶黃素(TF)和茶紅素(TR)相對較穩(wěn)定。茶兒茶素、TF及TR的生物降解可能與紅茶菌混合菌群中酵母菌和細(xì)菌分泌的一些未知酶有關(guān)。因微生物分泌的酶而導(dǎo)致的從EGCG到EGC，ECG到EC的生物轉(zhuǎn)化以及酸敏感細(xì)胞釋放的兒茶素可能是發(fā)酵到第12d時茶多酚濃度增長的原因。該研究也顯示了利用茶葉廢料生產(chǎn)紅茶菌茶飲料的可能性。

4.2 以糖漿為碳源的紅茶菌發(fā)酵

Malbasa R［19］通過對比保加利亞紅茶菌發(fā)酵紅茶與純蔗糖及發(fā)酵紅茶與另外三種糖漿所得主要產(chǎn)物的特征，發(fā)現(xiàn)純蔗糖系統(tǒng)中pH更低，得到的醋酸含量更高;糖漿系統(tǒng)中總酸含量更高，得到的L－乳酸含量更高，蔗糖含量下降得更快且系統(tǒng)中的生物量明顯更大。證實(shí)了來自甜菜加工的糖漿能用作紅茶菌發(fā)酵紅茶的廉價碳源，相比在蔗糖培養(yǎng)基中獲得的產(chǎn)物是一種優(yōu)勢。

確定糖漿中的蔗糖濃度對代謝產(chǎn)物中特定成分產(chǎn)量的影響是一個關(guān)鍵點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)蔗糖濃度與醋酸含量之間沒有直接聯(lián)系;高濃度的蔗糖保證了高水平的L－乳酸;總酸的量與蔗糖的濃度有關(guān);高濃度的蔗糖保證了它高水平的利用率，同時也帶來了高生物量。實(shí)驗(yàn)還表明糖漿中70g/L的蔗糖濃度是最佳濃度，感覺特征也肯定了這種飲料的質(zhì)量［20］。

5 紅茶菌發(fā)酵產(chǎn)品的研制現(xiàn)狀

目前對于紅茶菌的研究主要集中在紅茶菌共生體的菌種分離鑒定、代謝產(chǎn)物的鑒定以及紅茶菌抑菌特性等工作上，而對于紅茶菌的應(yīng)用研究較少，市場上還沒有相關(guān)成功產(chǎn)品的報(bào)道。以下簡要介紹幾種新型紅茶菌發(fā)酵產(chǎn)品:

杜青平［21］利用三種共生微生物對糖茶水進(jìn)行發(fā)酵后的原液與紅棗汁配合，形成了一種特殊風(fēng)味的發(fā)酵飲料。紅棗紅茶菌復(fù)合保健飲料原料易得，成本不高，含有人體所需多種營養(yǎng)元素，具有清熱解渴、強(qiáng)腎健胃之功效，且口感為天然果香型，酸甜醇香，是一種很有發(fā)展前途的保健型飲料。

郭書賢等［22］用雙酶法制取紅薯糖漿，來代替蔗糖進(jìn)行紅茶菌飲料的配方及發(fā)酵工藝研究。制成的紅茶菌飲料營養(yǎng)豐富、口感優(yōu)良，不僅酸甜爽口，而且具有紅薯特有的清香，給人一種天然的真實(shí)感。這對紅茶菌飲料的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)探索廉價易得的生產(chǎn)原料和經(jīng)濟(jì)可行的生產(chǎn)工藝，對紅薯的深加工利用及活躍飲料市場都具有重要意義。

結(jié)合民間紅茶菌的制作方法，王冬梅等［23］添加蘆薈原汁，研制出具有蘆薈風(fēng)味的復(fù)合型發(fā)酵茶飲料，既具有紅茶和蘆薈的清香，又含有豐富的營養(yǎng)成分，是具有開發(fā)潛力的新型保健茶飲料。

羅長輝等［24］采用固體發(fā)酵方式用紅茶菌對SC5木薯－銀合歡蛋白飼料進(jìn)行發(fā)酵。該發(fā)酵工藝可有效提高SC5木薯－銀合歡蛋白飼料的利用率，飼料的粗蛋白含量較優(yōu)化前有大幅度的提高，基本穩(wěn)定在23.64%。

6 展望

紅茶菌是有著悠久歷史的傳統(tǒng)酸性保健飲料，鑒于紅茶菌的保健機(jī)理復(fù)雜，還需要我們進(jìn)行深入的基礎(chǔ)研究。如:a.紅茶菌混合菌種的分離鑒定，得到純菌種并進(jìn)行各菌種的特性研究;b.功能成分的作用機(jī)理;c.菌液多糖的藥物活性研究;d.紅茶菌抗菌蛋白分子量的測定及其在食品保藏中的應(yīng)用研究。為挖掘我國特色資源，開發(fā)創(chuàng)新性、獨(dú)特性的紅茶菌發(fā)酵產(chǎn)品，如紅茶菌飲料、凍干粉等提供更充分的科學(xué)依據(jù)。進(jìn)而推動和加強(qiáng)紅茶菌的應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，使之更充分地為人類的健康事業(yè)服務(wù)。

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Progress in research and application of kombucha

WU Yan，RUAN Hui，HE Guo－qing*
(College of Biosystems Engineering and Food Science，Zhejiang University，Hangzhou 310058，China)

Kombucha is a kind of functional beverage with a long history，which is fermented by yeast，acetic acid bacteria and lactic acid bacteria in sugared tea.In recent years，a new trend in the application and research of kombucha has emerged.In this paper，the application and research progress of kombucha at home and abroad had been summarized such as types of the microorganisms in kombucha，the functional components and their effects，antibacterial and antioxidant activities of the fermentation broth，the development of the kombucha fermentation products and so on.Furthermore，the future application prospect had been presented.

kombucha;antibacterial protein;antioxidant;fermentation products

TS201.3

A

1002－0306(2012)08－0436－04

紅茶菌是一種有著悠久歷史的民間傳統(tǒng)酸性飲料，它的產(chǎn)生可追溯到我國古代的秦朝。二十世紀(jì)五十年代尤其八十年代初期，紅茶菌在我國曾風(fēng)行一時，但由于當(dāng)時人們對紅茶菌強(qiáng)身健體、營養(yǎng)保健作用認(rèn)識不足，加之對釀制紅茶菌所需的微生物學(xué)知識和技術(shù)了解不足，民間自釀易受雜菌污染，純種不能自備延續(xù)，從而使紅茶菌不能被廣泛應(yīng)用。除了中國、日本、韓國等東南亞地區(qū)，紅茶菌在歐洲中部和東部各國也一直廣為流傳。本文對紅茶菌的菌種類型、功能成分及其作用、菌液抑菌及抗氧化活性、發(fā)酵產(chǎn)品的研制等進(jìn)行了綜述。

1 紅茶菌概述

紅茶菌的菌膜酷似海蜇皮，故又稱為“海寶”，由于它能幫助消化，對多種胃病有一定的醫(yī)療保健作用，所以在有些地方又稱其為“胃寶”。它是酵母菌、醋酸菌和乳酸菌以糖茶水為原料的微生物發(fā)酵飲料，味道酸甜可口，是一種純天然保健飲品。紅茶菌菌液中含有一部分茶葉的浸出物、活的微生物及其代謝產(chǎn)物。它的保健作用包括:清理腸胃，預(yù)防和治療便秘和痔瘡，幫助消化，對高血壓、高血脂、動脈硬化等心血管疾病和糖尿病有預(yù)防和治療作用，避免各種結(jié)石的發(fā)生，排毒、防癌、抗癌、調(diào)節(jié)機(jī)體免疫力等［1］。

2011－05－31 *通訊聯(lián)系人

吳燕(1987－)，女，碩士研究生，研究方向:食品科學(xué)。