紅茶菌成分及功能研究進展

李曉敏，王 晴，檀馨悅，黎 琪，張曉琳

（中糧營養(yǎng)健康研究院有限公司 營養(yǎng)健康與食品安全北京市重點實驗室 老年營養(yǎng)食品研究北京市工程實驗室，北京 102209）

紅茶菌（又稱“海寶”和“胃寶”等，現(xiàn)多被稱作“康普茶”）起源于我國秦朝時期，是一種口味酸甜的健康發(fā)酵飲品。因其含有豐富的營養(yǎng)和生物活性成分，在現(xiàn)代生物技術(shù)和營銷手段的多重支撐下，已逐漸成為世界上最受歡迎的功能飲料之一[1-2]。紅茶菌一般使用紅茶、糖、茶水為原料發(fā)酵制作[3]，但也有使用綠茶、黃茶、白茶和普洱茶作發(fā)酵茶底的相關(guān)報道[4]。近幾年，國內(nèi)外研究者對于紅茶菌中微生物進行分離發(fā)現(xiàn)，主要包括酵母菌和醋酸菌[5]，且紅茶菌的微生物組成和生物活性成分可能受地理位置、環(huán)境條件、原產(chǎn)地細菌和真菌種類、茶葉種類及濃度的影響而不同[3]。20世紀80年代，紅茶菌在國內(nèi)曾風靡一時，但當時人們對于紅茶菌保健作用認識不足，此后又出現(xiàn)飲用被雜菌污染的紅茶菌引發(fā)中毒的相關(guān)報道，從而使紅茶菌沒有廣泛應用[6]。本文整理了有關(guān)紅茶菌中成分和功能的研究進展，并對影響紅茶菌飲用安全性的潛在風險因素及防控措施進行了探討，以期為更深入全面開發(fā)紅茶菌產(chǎn)品，合理利用和發(fā)揮其保健功能提供支撐。

1 紅茶菌成分

成分的區(qū)別源于所采用的菌種、茶和糖的種類及濃度、發(fā)酵條件、分析檢測方法和側(cè)重點不同，另外代謝產(chǎn)物的種類和濃度也不同?？偟膩碚f，這些物質(zhì)來自茶葉浸出物及微生物發(fā)酵產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，包含有機酸、糖類、茶多酚、維生素、氨基酸、脂類、蛋白質(zhì)、水解酶和乙醇等[7-9]（見表1）。

表1 紅茶菌中部分成分含量Table 1 Contents of some components of kombucha

續(xù)表

1.1 有機酸

紅茶菌中有機酸主要包括醋酸、葡萄糖酸和乳酸等[10]，還包括一些非揮發(fā)性有機酸，如檸檬酸、2-羥丙二酸等[11]，其中以醋酸和葡萄糖酸含量較高，其余有機酸含量則普遍較低。有機酸含量一般隨發(fā)酵時間延長而增加，主要出現(xiàn)在發(fā)酵中、后期，趙振軍等[11]對紅茶菌發(fā)酵普洱茶茶湯中成分檢測發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵初期主要產(chǎn)生醇類物質(zhì)，之后則以酸類物質(zhì)為主。而在CHEN C等[12]的研究中發(fā)現(xiàn)，在紅茶菌發(fā)酵過程中醋酸含量呈先增加后減少的趨勢，這可能是由于發(fā)酵后期營養(yǎng)物質(zhì)匱乏，微生物利用醋酸作為碳源的原因。醋酸和葡萄糖酸是紅茶菌中主要功能成分，紅茶菌可以顯著的維持人體血液正常pH值[13]，而葡萄糖酸是一種解毒抗癌功能因子；另外，葡萄糖醛酸也是紅茶菌中功能成分之一，但含量很少[3]。通過總結(jié)發(fā)現(xiàn)，以紅茶為茶底發(fā)酵而成的紅茶菌中有機酸含量普遍高于以綠茶為茶底發(fā)酵的紅茶菌。

1.2 糖類

紅茶菌中的糖類主要來源于發(fā)酵初始添加的糖，一般為蔗糖，也有采用葡萄糖、果糖和糖蜜的相關(guān)報道[14]。研究表明，發(fā)酵過程中酵母先利用糖經(jīng)過一系列代謝生成乙醇，乙醇再被醋酸菌利用生成醋酸，同時，在一定濃度范圍內(nèi)，醋酸的生成又能促進酵母生成乙醇[15]，以此達到醋酸菌與酵母菌的協(xié)同生長。發(fā)酵完成后，紅茶菌中剩余糖含量較少，因此，紅茶菌為人們公認的少糖健康飲品。

1.3 酚類

茶葉中含有豐富的酚類物質(zhì)，具有多種生物活性，紅茶菌中也檢測出多種茶多酚，包括表沒食子兒茶素沒食子酸酯（epigallocatechin gallate，EGCG）、表沒食子兒茶素（epigallocatechin，EGC）和表兒茶素沒食子酸酯（epicatechin gallate，ECG）等，這也是紅茶菌具有功能的原因之一。蔣立文等[16]研究發(fā)現(xiàn)，EGCG和ECG的含量在發(fā)酵前后基本不變。JAYABALAN R等[10，17]研究發(fā)現(xiàn)，與發(fā)酵前相比，紅茶菌總酚含量有所增加。此外，在相同條件下，以綠茶為基底發(fā)酵的紅茶菌的茶多酚含量普遍高于紅茶，這可能和綠茶本身的茶多酚含量相對較高有關(guān)。

1.4 其他成分

紅茶菌中還含有多種礦物質(zhì)、維生素和蛋白質(zhì)等物質(zhì)，但含量很少。礦物質(zhì)包含鋅、銅、鐵和錳等，有研究發(fā)現(xiàn)，相對于發(fā)酵前，發(fā)酵后的紅茶菌鋅、銅和鐵等微量元素增加[7]。MALBA?A R V等[18]的研究結(jié)果顯示，隨著發(fā)酵時間延長，紅茶菌中抗壞血酸（vitamin C，VC）的含量逐漸增加，推測與紅茶菌代謝合成VC有關(guān)。蛋白質(zhì)可能一方面來源于茶葉中一些水溶性蛋白，另一方面來源于微生物菌體。此外，紅茶菌中另一種具有重要功能作用的為D-葡萄糖二酸1,4-內(nèi)酯（D-saccharic acid 1,4-lactone，DSL），該物質(zhì)雖然含量較低，甚至在有些樣品中檢測不到，但它對于癌癥的抑制有明顯效果，因此，對于紅茶菌中發(fā)揮保健功效的物質(zhì)不能依據(jù)其含量多少而評價。

2 紅茶菌功能的研究進展

2.1 抗菌作用

大量研究表明，紅茶菌對大腸埃希氏菌、金黃色葡萄球菌、鼠傷寒沙門氏菌、腸炎沙門氏菌、蠟樣芽孢桿菌和銅綠假單胞菌等細菌具有抑制作用[25-30]（見表2）。其抗菌成分除了茶多酚外，還有代謝過程產(chǎn)生的酸性物質(zhì)（主要為醋酸）、抗菌蛋白及耐熱性的抑菌物質(zhì)等[26-27]。GREENWALT C J等[25]認為，當茶葉濃度適宜飲用時，茶葉浸出物對紅茶菌抗菌作用貢獻不大，主要抗菌物質(zhì)為發(fā)酵過程產(chǎn)生的有機酸（醋酸）。以非解離分子的形式進入細菌細胞的有機酸，在細胞質(zhì)中發(fā)生解離作用，對細胞生長產(chǎn)生抑制效應，呈現(xiàn)出抗菌活性[31]。BHATTACHARYA D等[29]的研究表明，兒茶素和異鼠李素（isorhamnetin）是主要的抗菌物質(zhì)，且其抗菌活性與多酚的結(jié)構(gòu)及其相互作用有關(guān)。

表2 紅茶菌可抑制的細菌Table 2 Bacteria inhibited by kombucha

紅茶菌對真菌的抗菌作用具有一定的局限性。SREERAMULU G等[26]發(fā)現(xiàn)紅茶菌對白色念珠菌（Candida albicansATCC 10231）有抑制作用，對拜氏接合酵母（Zygosaccharomyces bailiiTNO Y394）則無抑菌作用。而GREENWALTCJ等[25]卻研究發(fā)現(xiàn)，無論以紅茶還是綠茶為茶底發(fā)酵的紅茶菌，對白色念珠菌（Candida albicans）NRRL Y-12983均無抑菌活性。此外，也有研究發(fā)現(xiàn)紅茶菌對黃曲霉（Aspergillus flavus）和黃灰青霉（Penicillium aurantiogriseum）有邊際抑菌效果，而對釀酒酵母（Saccharomycescerevisiae）、偽熱帶念珠菌（Candidapseudotropicalis）、紅酵母屬（Rhodotorulaspp.）和黑曲霉（Aspergillus niger）無抑菌效果[28]。

2.2 抗氧化作用

大量研究表明，紅茶菌有良好的抗氧化活性，且其活性同樣與發(fā)酵時間、茶葉種類和微生物組成有關(guān)，這些因素也決定了代謝產(chǎn)物的類型。JAYABALAN R等[23]研究發(fā)現(xiàn)，相對于未發(fā)酵前，發(fā)酵18 d的紅茶菌對1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）和超氧陰離子自由基清除活性增強，抑制亞油酸過氧化能力增強，而總還原能力、羥自由基清除能力和抑制脂質(zhì)過氧化作用減弱，可能原因是發(fā)酵產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物對茶中原有的成分進行了結(jié)構(gòu)修飾，使其針對不同自由基清除能力呈現(xiàn)不同變化趨勢。王國增等[27]研究發(fā)現(xiàn)抗氧化活性與總酚含量呈正相關(guān)；而且酚類物質(zhì)的抗氧化活性已被證實[32]。在FU C等[33]的研究中發(fā)現(xiàn)，相同發(fā)酵時間里，綠茶發(fā)酵液的抗氧化活性優(yōu)于紅茶發(fā)酵液，而紅茶發(fā)酵液的總還原能力優(yōu)于綠茶發(fā)酵液。BHATTACHARYA S等[34]研究發(fā)現(xiàn)，紅茶菌還可以保護被叔丁基氫過氧化物（tert-butyl hydroperoxide，t-BHP）誘導的肝細胞不被氧化，從而維持細胞正常生理功能。

2.3 抗癌作用

有研究指出，長期每日服用紅茶菌可以調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)，增強機體抗癌能力[15，35]。目前認為，紅茶菌中抗癌物質(zhì)主要為茶多酚和發(fā)酵代謝產(chǎn)物，這些物質(zhì)可以阻止腫瘤細胞增殖[36]。也有研究者提出，DSL是紅茶菌中關(guān)鍵的抗癌物質(zhì)，能高度抑制某些與癌癥發(fā)生有關(guān)的酶的活性，且有效作用質(zhì)量濃度較低（0.03～0.15mg/mL）[37，13]。CETOJEVIC-SIMINDD等[28，38]研究發(fā)現(xiàn)，紅茶菌提取物質(zhì)量濃度在1.95～1000μg/mL范圍時，對子宮頸上皮癌（HeLa細胞）、乳腺癌（MCF-7細胞）和結(jié)腸腺癌（HT-29、HCT-116細胞）均有生長抑制活性，且采用不同溶劑萃取得到的提取物抗癌活性有所不同。JAYABALAN R等[39]的研究進一步證明，紅茶菌的乙酸乙酯萃取物（100 μg/mL）可以顯著降低人肺癌（A459）、腎癌（786-O）和骨肉瘤（U2OS）細胞的侵襲性和移動性。通過紅外光譜對提取物進行鑒定，發(fā)現(xiàn)主要作用物質(zhì)可能是丙二酸二甲酯和牡荊苷（vitexin）。而SRIHARIA T等[40]的研究發(fā)現(xiàn)，紅茶菌凍干粉可以下調(diào)前列腺癌細胞PC-3血管生成相關(guān)因子的表達，從而顯著降低癌細胞的存活率。此外，紅茶菌中的VB9也被認為在抑制癌癥的發(fā)展中發(fā)揮了積極作用[41]。

2.4 降血脂作用

高膽固醇脂血癥是一種代謝系統(tǒng)功能障礙病，它不僅可以引起動脈粥樣硬化，還可以導致心絞痛、冠心病、心肌梗塞、中風等疾病[42]。大量試驗證實，紅茶菌具有降低高膽固醇的作用。DANIELIAN L[43]指出，1927年首次在大鼠、兔子、貓和狗的動物試驗中驗證了紅茶菌降低血液中膽固醇水平的功能。對52例血漿膽固醇水平高的動脈粥樣硬化患者進行了臨床試驗，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)發(fā)酵7～8 d的紅茶菌可以將血清總膽固醇降低到正常值，顯著緩解動脈粥樣硬化癥狀[43]。而ADRIANI L[44]的研究表明，在鴨子日常飲食中添加25%的紅茶菌，可以顯著降低鴨子血液中低密度脂蛋白和總膽固醇的含量，增加高密度脂蛋白的含量。目前認為，紅茶菌降膽固醇的作用機制可能是：其組成成分中的某些抗氧化物質(zhì)抗高膽固醇，并可通過阻止低密度脂蛋白氧化，預防動脈粥樣硬化[45]；此外，紅茶菌比茶含有更多的抗氧化物質(zhì)，如酚類物質(zhì)、VE和VC等[23]。已有研究報道，紅茶菌還可通過刺激血管細胞壁的再生來減少動脈粥樣硬化的發(fā)生[15]。ALOULOU A等[46]的研究已證實，紅茶菌可以顯著延遲大鼠對低密度脂蛋白和甘油三脂的吸收，促進高密度脂蛋白的吸收。

2.5 降血糖作用

糖尿病是一種以高血糖為特征的慢性代謝疾病，DANIELIAN L[43]研究發(fā)現(xiàn)，紅茶菌可以降低血液中糖濃度。SRIHARI T等[47]利用不同濃度的紅茶菌提取物對糖尿病大鼠進行連續(xù)45 d的抗高血糖作用實驗，發(fā)現(xiàn)當日給予量為6 mg/kg時，小鼠體內(nèi)糖化血紅蛋白降低，血漿胰島素升高。CHANDRAKALA S K等[48]也進一步證明，給四氧嘧啶誘導的糖尿病小鼠連續(xù)3 d灌喂1.71 mL/kg紅茶菌，可使小鼠的血糖濃度持續(xù)保持在較低水平。此外，還有研究發(fā)現(xiàn)，紅茶菌對糖尿病小鼠的胰腺、肝臟、腎臟和心臟有保護作用，從而減輕了由糖尿病引發(fā)的臟器生理變化[49]。而KALLEL L等[24]也認為紅茶菌的酚類物質(zhì)可以有效抑制小腸中α-胰淀粉酶的活性，抑制強度隨發(fā)酵時間延長而增強，進而通過抑制淀粉的水解，減少了小腸對葡萄糖的吸收。因此，紅茶菌可能有望成為未來潛在應用于糖尿病預防和治療的功能性膳食補充劑。

2.6 對內(nèi)臟的保護作用

2.6.1 對胃的保護作用

BANERJEE D等[50]通過組織病理學的小鼠模型研究了普通紅茶和紅茶菌對于消炎藥誘發(fā)的胃潰瘍的作用，發(fā)現(xiàn)當小鼠攝入量達到15 mg/kg時，胃潰瘍明顯好轉(zhuǎn)，且以紅茶菌作用優(yōu)于普通紅茶，可達到與奧美拉唑（3 mg/kg）治療效果相當?shù)乃剑赡艿脑驗榧t茶菌一方面可以維持胃粘蛋白含量，另一方面可防止胃上皮細胞膜脂質(zhì)氧化。

2.6.2 對肝臟的保護作用

紅茶菌保護肝臟的功能性物質(zhì)為D-葡萄糖二酸1,4-內(nèi)酯（D-saccharic acid 1,4-lactone，DSL）和抗氧化物質(zhì)，DSL有助于清除肝毒素、致癌物和某些腫瘤促進劑[51]，抗氧化物質(zhì)可以保護肝細胞不被氧化[34]。此外，紅茶菌還可以抑制肥胖小鼠肝臟的脂質(zhì)積累，防止其向非酒精性脂肪性肝炎（nonalcoholic steatohepatitis，NASH）發(fā)展[1]。

2.6.3 對腎的保護作用

紅茶菌中的葡萄糖酸和其他有機酸可以增加體內(nèi)物質(zhì)的水溶性，改善類固醇激素和脂溶性維生素的運輸和生物利用度，防止重金屬、不溶性草酸鈣、磷和尿酸的積累，從而減少腎鈣化，預防腎結(jié)石[15，52]。紅茶菌中的維生素（VB12和VB9）也可以預防腎結(jié)石[53]。GHARIB O A[54]的研究表明，紅茶菌可以減輕由環(huán)境污染（如三氯乙烯）對腎臟造成的損害，其關(guān)鍵物質(zhì)可能為葡萄糖醛酸。

2.6.4 對肺的保護作用

有研究表明，利用酵母發(fā)酵的紅茶中茶堿的含量顯著增加（1.44 mg/200 mL）[55]，而茶堿作為一種黃嘌呤支氣管擴張劑，當劑量為每天0.18～1.0 g時，可以用于哮喘病人的治療[56]。由于與該類案例相關(guān)的研究相對較少，因此，能否利用紅茶菌輔助哮喘的治療尚有待進一步研究。

2.7 其他作用

除以上作用外，也有研究闡述了紅茶菌的他作用。GHARIB O A[57]采用紅茶菌連續(xù)飼喂電磁輻射過的小鼠，9周后小鼠體內(nèi)鐵含量由65 μg/g增長至99.5 μg/g，表明紅茶菌可能對電磁輻射的影響有改善作用，還可能對缺鐵性貧血也有效果。YANG Z W等[58]在降血脂的研究中發(fā)現(xiàn)，紅茶菌對體質(zhì)量增長可能有抑制作用。此外，紅茶菌中的葡萄糖醛酸可轉(zhuǎn)化為硫酸軟骨素等物質(zhì)（與軟骨、關(guān)節(jié)潤滑液等有關(guān)），對緩解骨關(guān)節(jié)炎也有作用，已在美國、俄羅斯、瑞典和德國成功地用于臨床試驗[43]。

3 紅茶菌潛在的風險因素

雖然紅茶菌被報道有諸多療效，但也有少數(shù)人在飲用某些紅茶菌后出現(xiàn)不良反應，甚至表現(xiàn)不明原因的嚴重疾病癥狀[59]。有報道的案例包括：一名22歲艾滋病毒（human immunodeficiency virus，HIV）陽性男性在攝入紅茶菌15 h后，出現(xiàn)急性腎功能衰竭，并伴乳酸性酸中毒和體溫升高癥狀[60]；一對夫婦在半年持續(xù)飲用儲存于陶瓷壺里的紅茶菌后出現(xiàn)鉛中毒癥狀[61]；SABOURAUD S等[62]也報道了有人在飲用鉛釉陶罐儲存的紅茶菌后，出現(xiàn)貧血癥狀。

美國疾控中心（centers for disease control and prevention，CDC）曾對紅茶菌進行安全性評估，指出每日飲用不超過118 mL時，不會對人體造成危害，但不建議有健康問題或免疫缺陷的人群飲用紅茶菌[59]。NUMMER B A[63]根據(jù)美國食品藥品監(jiān)督管理局（food and drug administration，F(xiàn)DA）食品準則，對紅茶菌進行了食品安全危害分析，其危害因素包括生物危害和化學危害。其中，生物危害主要指雜菌污染引起的腐敗或產(chǎn)生的真菌毒素；化學危害主要指長時間發(fā)酵或飲用過量引起的酸中毒。此外，澳新食品安全標準指南也將紅茶菌納入“需特殊關(guān)注的食品”附錄中，而這類食品被認為可能引起嚴重的食源性疾病，故需嚴格管控其生產(chǎn)過程，建立關(guān)鍵控制點（critical control point，CCP），執(zhí)行良好生產(chǎn)規(guī)范（good manufacturing practices，GMP）和標準操作規(guī)程（standard operating procedure，SOP），并采用包括選用無污染的發(fā)酵劑，保證設備安全衛(wèi)生、無金屬或其他化學物質(zhì)浸出，執(zhí)行嚴格的衛(wèi)生管理及發(fā)酵終點控制等措施[64]。

4 結(jié)語與展望

大量研究報道了紅茶菌對人體的健康功效，一系列紅茶菌類相關(guān)產(chǎn)品被研制出，產(chǎn)品品類也不局限在飲料，甚至在酒類、乳類、化妝品類也有應用；隨著現(xiàn)代化發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展，有些產(chǎn)品已經(jīng)上市銷售，得到了消費者們的認可和喜愛。但是，目前對紅茶菌功效成分的生物學特性、作用機制及其在人體的作用機理仍不明確。今后可進一步針對紅茶菌的作用機制和量效關(guān)系進行研究，明確適宜飲用人群，以減少其對特定人群可能造成的不利影響。

作為發(fā)酵飲料，紅茶菌在制作過程中必須嚴格執(zhí)行無菌操作，并做好發(fā)酵終點控制，防止雜菌污染和過度發(fā)酵引起的食源性疾病。此外，紅茶菌的微生物組成及發(fā)酵工藝對代謝產(chǎn)物的影響仍需進一步探究，為精確控制發(fā)酵過程，調(diào)整可能有益的發(fā)酵產(chǎn)物，開發(fā)擁有不同功能的紅茶菌系列產(chǎn)品提供參考。