酶工程在茶葉深加工中的應(yīng)用途徑探討

丁梁斌

（徐州生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院衛(wèi)生健康學(xué)院，江蘇 徐州 221000）

酶工程技術(shù)屬于當(dāng)代“五大生物工程技術(shù)”之一。應(yīng)用酶工程技術(shù)即通過工程學(xué)手段應(yīng)用微生物細(xì)胞、酶或動(dòng)植物細(xì)胞之中的某類功能，為社會(huì)生產(chǎn)提供服務(wù)。從總體上看，酶工程技術(shù)的應(yīng)用范圍較大，包含生產(chǎn)、開發(fā)、提取、分離等多項(xiàng)技術(shù)，且在茶葉的深加工領(lǐng)域，酶工程技術(shù)的應(yīng)用具有重要的影響作用。

1 茶葉天然產(chǎn)物合成中酶工程技術(shù)的應(yīng)用

酶在生物合成中具有較強(qiáng)優(yōu)勢，例如專業(yè)性強(qiáng)、反應(yīng)效率高以及條件溫和等。采用酶制劑對(duì)應(yīng)用價(jià)值較高的天然活性物質(zhì)實(shí)施合成，是當(dāng)前生物技術(shù)領(lǐng)域中的重點(diǎn)研究問題之一。將酶工程技術(shù)應(yīng)用于茶葉深加工領(lǐng)域，在成分修飾、成分合成2 個(gè)方面，已經(jīng)取得了顯著的進(jìn)步，例如在茶黃素、茶氨酸的合成以及茶素分子修飾等方面，均可得到體現(xiàn)。

1.1 通過酶工程技術(shù)對(duì)茶黃素進(jìn)行合成

茶黃素含有諸多醫(yī)藥保健功能，例如抗氧化、抗癌及抗炎活性等。紅茶中的茶黃素含量僅占全部紅茶干物質(zhì)的3%～1.5%,并且其提取率較低，所以紅茶茶黃素的市場供不應(yīng)求，需要由茶葉深加工方面入手，解決供需矛盾。針對(duì)茶黃素前體物質(zhì)兒茶素開展研究可以了解到，當(dāng)前可以應(yīng)用的茶黃素制備方式主要有化學(xué)合成法、酶制劑合成法等，酶制劑合成法可細(xì)化為游離酶法、固定化酶法等[1]。

采用酶制劑合成法合成茶黃素的主要措施是應(yīng)用多酚氧化酶自身所具有的特性促使兒茶素得到氧化，之后進(jìn)行茶黃素制取，這一操作具有良好的可行性。但需要注意的是，操作過程中溫度、氧氣、pH值均為重要的影響因素。

在酶固定化技術(shù)不斷成熟、發(fā)展且固定載體愈加多元的情況下，采用固定化酶法對(duì)茶黃素進(jìn)行制備，需要從茶鮮葉、植物以及真菌等多種途徑獲取的多酚氧化酶，并對(duì)相應(yīng)的固定化方法進(jìn)行應(yīng)用。由樹脂、納米碳酸鈣以及纖維素等形成的載體材料，可以應(yīng)用于固定化多酚氧化酶的制備工作之中，并可以應(yīng)用于茶黃素的制備。

1.2 使用酶工程技術(shù)合成茶氨酸

當(dāng)前采用酶工程技術(shù)對(duì)有關(guān)于茶氨酸的制備工作開展研究，需要采用多個(gè)來源不同的GGT酶和不同的谷氨酰供體進(jìn)行研究。因?yàn)槿绻苯訌牟枞~中提取茶氨酸合成酶可能導(dǎo)致其初選失活，并且應(yīng)用微生物開展茶氨酸制備工作，或是將微生物固定化，隨后獲取固定化的細(xì)胞，之后均可制備茶氨酸。當(dāng)前“茶樹體內(nèi)具有茶氨酸合成酶”這一事實(shí)已經(jīng)被證明，并且茶氨酸合成酶為茶樹獨(dú)有，但是其在茶樹體外極易失活，且因?yàn)椴桴r葉之中多酚物質(zhì)的含量較大，所以其中的酶提取及利用工作受到了嚴(yán)重限制。以此為基礎(chǔ)，開展茶氨酸制備工作需要首先對(duì)相應(yīng)的谷氨酰供體進(jìn)行選擇，從而可以對(duì)含有GGT微生物的菌株開展固定化的處理工作，并可針對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，從而為茶氨酸制備工作的順利開展提供保障。

1.3 使用酶工程技術(shù)對(duì)兒茶素進(jìn)行修飾

茶葉中所具有的茶多酚以兒茶素為主要成分，在茶多酚之中占比70%～80%，其中主要包括EC（表兒茶素）、EGC（表沒食子兒茶素）、ECG（表兒茶素沒食子酸酯）、EGCG（表沒食子兒茶素沒食子酸脂）4 種物質(zhì)。其中EGCG 含量最高，并且具有最顯著的活動(dòng)。當(dāng)前兒茶素具有較強(qiáng)保健功能已經(jīng)被證明，但其中仍存在諸多問題。例如，兒茶素中含有的水溶性物質(zhì)導(dǎo)致其不能在脂類產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用，且因?yàn)槠渲苄韵鄬?duì)較差，所以透過雙脂層細(xì)胞膜的難度較大，也就難以順利針對(duì)靶向作用點(diǎn)發(fā)揮作用，從而導(dǎo)致其自身活性大幅度降低。并且，兒茶素在生理環(huán)境之下，存在穩(wěn)定性較差的情況，兒茶素的生物利用度仍相對(duì)較低，因此需要針對(duì)兒茶素的結(jié)構(gòu)實(shí)施分子修飾工作。通過酶法針對(duì)兒茶素實(shí)施結(jié)構(gòu)改造工作，能夠強(qiáng)化羥基定位修飾，且在進(jìn)行反應(yīng)的過程中，并不需要針對(duì)基團(tuán)實(shí)施特殊的保護(hù)，由于反應(yīng)條件溫和，兒茶素的生物活性能夠在最大程度上得以保持[2]。

2 茶葉天然產(chǎn)物提取中酶工程技術(shù)的應(yīng)用

茶葉中包含諸多具有保健功能以及醫(yī)藥價(jià)值的值得進(jìn)行提取研究的天然物質(zhì)，例如茶多糖、茶多酚、茶黃素、茶氨酸以及茶皂素等。但是，不同的天然產(chǎn)物在茶葉中的含量各不相同，且部分產(chǎn)物含量極低，若直接對(duì)其進(jìn)行提取，提取率很低，所以有必要在茶葉天然產(chǎn)物提取工作中應(yīng)用酶工程技術(shù)。當(dāng)前主要通過胰蛋白酶、果膠酶以及纖維素酶等酶工程技術(shù)對(duì)茶葉實(shí)施水解，使茶葉組織結(jié)構(gòu)遭到破壞，促使其中的天然產(chǎn)物向外釋放，提升提取率。例如在適當(dāng)條件下，應(yīng)用果膠酶復(fù)合酶以及纖維素酶提取茶多酚，茶多酚提取率約為13.6%，兒茶素提取率則為6.5%～7.0%。同時(shí)，使用水酶法對(duì)茶籽油進(jìn)行提取，效果相對(duì)較好，既不需要進(jìn)行精煉加工，也不需要進(jìn)行有機(jī)溶解，出油率較傳統(tǒng)方法提高約7%，同時(shí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、營養(yǎng)物質(zhì)含量以及風(fēng)味口感均在一定程度上得到提升[3]。

3 茶飲料中酶工程技術(shù)的應(yīng)用

3.1 固體速溶茶中酶工程技術(shù)的應(yīng)用

從實(shí)際上來看，由茶葉中提取各項(xiàng)天然產(chǎn)物的工藝較為復(fù)雜，同時(shí)存在設(shè)備昂貴、環(huán)保要求較高等制約因素，且當(dāng)前茶飲料工業(yè)越來越發(fā)達(dá)，市場對(duì)濃縮茶汁或速溶茶的需求量越來越大。但是，當(dāng)前速溶茶生產(chǎn)方面存在穩(wěn)定性差及制率低等缺陷。對(duì)于速溶茶的加工工作，主要過程為提取茶葉中的芳香物質(zhì)，并盡可能的保持芳香物質(zhì)，且還需對(duì)咖啡堿、氨基酸等進(jìn)行提取，促使速溶茶的溶出率及浸提率得到提升。溫度、酶添加量等多方面因素均能在加工速溶茶時(shí)對(duì)茶湯固形物含量以及萃取率產(chǎn)生重要影響，此時(shí)應(yīng)用纖維素酶能促進(jìn)速溶茶的提取率并提升穩(wěn)定性，不僅保香效果更加良好，且進(jìn)行沖飲之后，口感更加香醇。

3.2 液態(tài)茶飲料中酶工程技術(shù)的應(yīng)用

現(xiàn)代茶飲料起源于20 世紀(jì)60 年代的美國，隨后逐漸傳入日本、歐洲以及我國臺(tái)灣地區(qū)。20 世紀(jì)80 年代中后期，我國內(nèi)地的茶飲料產(chǎn)業(yè)逐漸發(fā)展，主要產(chǎn)品包括涼茶、茶汽水、茶可樂等。近幾年我國飲料市場之中茶飲料的占比越來越大，且茶飲料的生產(chǎn)工藝不斷改進(jìn)，但是因?yàn)椴栾嬃献⒅夭枞~的香氣成分，同時(shí)存在多酚類物質(zhì)，所以存在營養(yǎng)損失、冷后混、芳香物質(zhì)易散等不良情況。應(yīng)用酶工程技術(shù)能有效解決以上問題，進(jìn)一步推動(dòng)我國茶飲料行業(yè)的發(fā)展。

4 結(jié)語

當(dāng)前在茶葉深加工領(lǐng)域中，酶工程技術(shù)主要應(yīng)用范圍包括茶葉天然產(chǎn)物的合成提取以及茶飲料的制作等。隨著時(shí)代發(fā)展，市場對(duì)于茶葉深加工提出了更多、更高的要求，酶工程技術(shù)在該領(lǐng)域之中的地位也就越來越重要，必然具有更好、更廣闊的發(fā)展前景。