CN107333937A - 一种用于茶酶解提香的复合酶及其应用 - Google Patents
一种用于茶酶解提香的复合酶及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于茶酶解提香的复合酶及其应用,属于茶叶加工领域。本发明应用木瓜蛋白酶与β‑葡聚糖酶或风味糖苷酶的不同组合比例构成复合酶制剂,复合酶制剂的应用以茶为原料,制备茶浓缩液,在茶浓缩液中加入复合酶制剂,进行酶解提香,通过本发明的方法加入复合酶制剂的酶解提香茶粉与空白对照茶粉相比较,酶解提香茶粉香气总量大幅提高,花香明显。
Description
技术领域:
本发明公开了一种用于茶酶解提香的复合酶及其应用,属于茶叶加工领域。本发明应用木瓜蛋白酶与β-葡聚糖酶或风味糖苷酶的不同组合比例构成复合酶制剂。复合酶制剂的应用以茶为原料,制备茶浓缩液,在茶浓缩液中加入复合酶制剂,进行酶解提香。通过本发明的方法加入复合酶制剂的酶解提香茶粉与空白对照茶粉相比较,酶解提香茶粉香气总量大幅提高,花香明显。
背景技术
茶浓缩液一般是以成品茶为原料,经高温浸提、过滤或离心、浓缩等工序制得,可以再经杀菌和灌装等工序制成原茶浓缩液,作为原浆或主剂直接用于茶饮料生产;也再可以经喷雾干燥等工序制成速溶茶粉。茶浓缩液作为一种新型工业用茶原料,有着使用方便快捷的特点。但是上述加工方式,由于存在高温处理,且缺少有效的保护措施,导致生产出来的茶浓缩液香气物质损失较多,而使用其制作的茶饮料和速溶茶粉普遍存在香气不足的特点。
大量研究证实,茶叶中许多茶香气物质主要与糖结合以非挥发性的香气前提——糖苷形式存在,目前已有多种糖苷类香气前体物质被分离鉴定,它们主要以吡喃葡萄糖苷、樱草糖苷、野黑樱苷、芹菜糖基葡萄糖苷、巢菜糖苷的形式存在,因此糖苷酶在茶叶香气形成和增香方面的应用研究越来越多。
目前文献中已有报道可利用β-葡萄糖苷酶等复合酶,在经过提取过程中的绿茶酶解之后,再通过反渗透浓缩来制备绿茶浓缩液的工艺方案。此方案虽然通过酶解提取的步骤,在一定程度上解决了浓缩液中香气淡的问题,但是由于后续的反渗透浓缩工艺复杂昂贵,参数条件要求严格,很难实现大规模的工业化生产。同时,由于复合酶制剂是在提取的过程中添加,所作用的酶解底物浓度小,水分含量较大,使得反应往往达不到有效和充分的程度。而且提取时的温度变化也对其效果影响很大,随着温度的不断升高,复合酶活性逐步减弱至失活,造成一定程度的浪费。其所选择添加的复合酶制剂造价也偏高,经济性较差,对于反应中的PH值有特殊要求。
针对以上技术问题,本发明尝试摸索出了一种可以直接应用于茶浓缩液中的更为高效和简单的新型复合酶制剂。并且解决了通常情况下直接在浓缩液中加入糖苷酶,可能会与茶浓缩液中的多酚、单宁相结合,形成不溶性的胶体或沉淀,增加混浊度的问题。实现了可以将复合酶直接添加到茶浓缩液中进行酶解提香,针对茶叶香气前体物进行酶解,进而使反应过程更加快速和充分的目的。本发明取消了提取工艺对于酶解过程和条件的限制,不受应用于酶解提香的底物是茶叶原料还是茶叶有效成分的提取物或浓缩物的局限,采用自然PH值,也可以有效的解决在速溶茶制备过程中,高温提取及减压浓缩等常规工艺所造成的茶浓缩液香气淡问题,工艺更简单,可实施性更强。经过优化后的复合酶制剂造价还更加便宜,很适合于工业上的广泛应用。
发明内容
本发明提供了一种用于茶酶解提香的复合酶,其由木瓜蛋白酶和其他酶组合而成的复合酶,其中所述其他酶选自:β-葡聚糖酶、风味糖苷酶;所述木瓜蛋白酶和其他酶的重量比例为:木瓜蛋白酶:其他酶=0.4-2.4:0.1-6.0。本发明所述的复合酶,优选的所述复合酶由木瓜蛋白酶和β-葡聚糖酶、风味糖苷酶组合而成,它们之间的重量比例为木瓜蛋白酶:β-葡聚糖酶:风味糖苷酶=0.4-2.4:0.1-6.0:0.1-1.0。
本发明所述的复合酶,更优选的所述的复合酶,所述酶中各种酶的重量比例为:木瓜蛋白酶:β-葡聚糖酶:风味糖苷酶=0.4-1.0:1.0-2.5:0.1-0.3。
本发明所述的复合酶,最优选的所述的复合酶,所述酶中各种酶的重量比例为:木瓜蛋白酶:β-葡聚糖酶:风味糖苷酶=0.5-0.8:1.5-2.0:0.15-0.2。
本发明所述的复合酶,制备方法包括将木瓜蛋白酶和其他酶混合的步骤。本发明还包括所述的复合酶的使用方法,所述方法包括将复合酶加入到茶浓缩液中的步骤;所述茶选自:晒青毛茶、普洱生茶、滇红茶或以任意比例的混合,或在普洱熟茶中混合了一定比例的晒青毛茶、普洱生茶或滇红茶的复配茶。
优选的,所述复配茶中加入晒青毛茶、普洱生茶或滇红茶的比例为30%以上。本发明所述的复合酶的使用方法,所述方法包括:在茶浓缩液中加入复合酶后进行酶解,再经高温灭酶活,得到经过酶解的茶浓缩液。
本发明还提供一种经过酶解的茶浓缩液,制备方法如下,茶浓缩液中加入复合酶进行酶解,再经高温灭酶,得到经过酶解的茶浓缩液。
本发明所述的经过酶解的茶浓缩液,所述茶浓缩液经过浸提、过滤或离心、浓缩等步骤加工制成。
本发明所述的经过酶解的茶浓缩液,所述茶浓缩液中可溶性固形物的含量为10-45%(w/w),更优选为20-35%(w/w),最优选为25-30%(w/w)。
本发明所述的经过酶解的茶浓缩液,优选的所述制备方法步骤如下:在20-65℃的自然pH下,向茶浓缩液中添加复合酶,在30-100r/min下均速搅拌并酶解0.5-2.5h;所述高温灭酶活是将茶浓缩液升温至70-100℃,灭活5-40min,其中,向茶浓缩液中添加复合酶的量为其重量的0.2-5%。
本发明所述的经过酶解的茶浓缩液,更优选的所述制备方法步骤如下:在40-60℃的自然pH下,向茶浓缩液中添加复合酶,在40-80r/min下均速搅拌并酶解1.0-2.0h;所述高温灭酶活是将茶浓缩液升温至80-90℃,灭活15-35min,其中,向茶浓缩液中添加复合酶的量为其重量的1.5-3.5%。本发明所述的经过酶解的茶浓缩液,最优选的所述制备方法步骤如下:在50-60℃的自然pH下,向茶浓缩液中添加复合酶,在50-60r/min下均速搅拌并酶解1.5-2.0h;所述高温灭酶活是将茶浓缩液升温至80-85℃,灭活20-30min,其中,向茶浓缩液中添加复合酶的量为其重量的2.0-3.0%。本发明所述的复合酶,其中,β-葡聚糖酶和风味糖苷酶作用机理都是水解糖苷键,释放呈香物质。β-葡聚糖酶底物专一较差,对β-葡聚糖形成的香气前体物,都能起效,在实际应用中β-葡聚糖酶效果更好。β-葡聚糖酶和风味糖苷酶可以选择添加,也可以都添加。木瓜蛋白酶作用是防止混浊产生,当上述两种酶浓度较高时,易与茶浓缩液中的多酚、单宁结合,形成不溶性胶体或沉淀,增加混浊度。木瓜蛋白酶用于防止混浊产生,都需要添加。
本发明所述的复合酶中各种酶添加量分别占茶浓缩液的重量百分比为:木瓜蛋白酶0.20-1.20%、β-葡聚糖酶0.50-3.00%、风味糖苷酶0.05-0.50%。更优选的,本发明所述的复合酶中各种酶添加量分别占茶浓缩液的重量百分比为:木瓜蛋白酶0.40-1.00%、β-葡聚糖酶1.00-2.50%、风味糖苷酶0.10-0.30%。
最优选的,本发明所述的复合酶中各种酶添加量分别占茶浓缩液的重量百分比为:木瓜蛋白酶0.50-0.80%、β-葡聚糖酶1.50-2.00%、风味糖苷酶0.15-0.20%。
本发明所述茶为晒青毛茶、普洱生茶、滇红茶或以任意比例的混合,或在普洱熟茶中混合了一定比例的晒青毛茶、普洱生茶或滇红茶的复配茶。
优选的,所述复配茶中,晒青毛茶、普洱生茶或滇红茶的比例为30%以上。所述茶浓缩液,是以上述茶为原料经浸提、过滤或离心、浓缩加工而成的茶浓缩液。
所述茶浓缩液中可溶性固形物的含量为10-45%(w/w),更优选为20-35%(w/w),最优选为25-30%(w/w)。
所述茶浓缩液的制备包括以下步骤;将茶浸提,过滤或离心,浓缩。
具体的,应用本发明所述的复合酶来制备经过酶解的茶浓缩产品,可以但是并不限于,包括以下的工艺步骤:
1)以茶为原料,制备茶浓缩液;
2)在茶浓缩液加入复合酶制剂,进行酶解提香;
3)酶解后茶浓缩液进行高温灭酶活;
4)灭活后的茶浓缩液杀菌灌装即为提香茶浓缩液(也称为:经过酶解的茶浓缩液),或喷雾干燥制成提香速溶茶粉。
优选地,将茶用6-10倍量的水低温或高温浸提1-3次,提取时间1-3小时,用碟式离心机转速为5000-8000r/min,按照1500-3000L/h的流量离心,离心液60-80℃减压浓缩至比重1.0-1.2。
进一步优选,将茶用8-10倍量的水低温或高温浸提2-3次,提取时间1-2小时,用碟式离心机转速为6000-7000r/min,按照2000-2500L/h的流量离心,离心液65-75℃减压浓缩至比重1.03-1.10。
所述低温浸提为50-79℃,高温浸提为80-100℃。
所述酶解提香是将得到的茶浓缩液冷却至20-65℃,自然pH下,在浓缩液中加入复合酶制剂,30-100r/min均速搅拌,酶解0.5-2.5h。
术语“自然pH”是指,在反应体系中不需要额外添加酸或碱进行调节pH。所述酶解提香优选为,是将得到的茶浓缩液冷却至40-60℃,自然pH下,在浓缩液中加入复合酶制剂,40-80r/min均速搅拌,酶解1.0-2.0h。
所述酶解提香最优选为,是将得到的茶浓缩液冷却至50-60℃,自然pH下,在浓缩液中加入复合酶制剂,50-60r/min均速搅拌,酶解1.5-2.0h。
所述高温灭酶活是将茶浓缩液升温至70-100℃,灭活时间为5-40min。优选为,升温至80-90℃,灭活时间为15-35min;最优选为,升温至80-85℃,灭活时间为20-30min。
所述杀菌灌装是将得到的茶浓缩液在130-135℃的温度下杀菌10-15s后,用无菌灌装袋进行灌装。
所述喷雾干燥是将茶浓缩液在进料口温度为175-210℃,出料口温度为60-90℃下进行喷雾干燥制成速溶茶粉。
所述的提香茶浓缩液可用于速溶茶粉、茶饮料和茶食品的制作。
所述的提香速溶茶粉可用于茶饮料和茶食品的制作。
以下通过实验数据进一步说明本发明的有益效果。
一、本发明对不同酶制剂进行考察筛选,并通过分析和实验解决茶浓缩液酶解混浊问题,具体方法和结果如下:
1)酶制剂筛选
参考相关文献及专利,分别考察了β-葡聚糖酶、酸性蛋白酶、中性蛋白酶、风味糖苷酶、单宁酶以及不同组合,对茶浓缩液(普洱生茶与普洱熟茶比例1:1提取、离心及浓缩获得,比重1.10/65℃,可溶性固形物含量为26.5%)酶解后感官品质的影响。实验方法为,取茶浓缩液,分别按重量比加入不同酶制剂,50℃酶解反应2h后,85℃灭活20min;然后取2ml处理样品,倒入200ml沸水冲溶,观察状态并做感官审评。酶添加量为茶浓缩液重量的0.5%,酶组合添加时比例分别为1:1和1:1:1,实验结果如下表:
表1不同酶及其组合酶解后审评结果
注:感官审评方法为,取2ml处理后的浓缩液,倒入200ml沸水,冲溶后审评。
从上表酶解结果可知,汤色方面,所有实验组产品审评后差别不大;滋味方面除了“风味糖苷酶+酸性蛋白酶”和“风味糖苷酶+中性蛋白酶”酶组合酶解后,口感不顺滑以外,其他实验组差别不大。有部分文献及专利中报道,蛋白酶能分解提取液中大分子蛋白,从而提高茶汤鲜爽度;单宁酶能水解酯型儿茶素,从而降低茶汤苦涩度。而本实验结果与之并不吻合,
蛋白酶及单宁酶酶解对茶汤的滋味改善效果并不明显。
从香气方面可以看出,β-葡聚糖酶和风味糖苷酶对产品的香气改善效果十分明显,产品花香突出。茶叶中许多香气物质主要与糖结合以非挥发性的香气前体——糖苷形式存在,添加β-葡聚糖酶(水解β-葡聚糖和非淀粉的***木聚糖)或风味糖苷酶(水解不同结构糖苷键),其能水解糖苷键,释放呈香物质,丰富香气组成,因此添加β-葡聚糖酶或风味糖苷酶的实验组,香气更好。
2)茶浓缩液酶解混浊现象分析及处理
从上述结果可以看出,茶浓缩液经过β-葡聚糖酶或风味糖苷酶,酶解后香气品质显著改善。以β-葡聚糖酶为实验对象,进行不同添加量酶解实验考察,实验结果见下表2。从结果可知,茶浓缩液酶解后的香气浓度随添加量的增大而增强,但是当酶添加量增加到茶浓缩液重量的1.5%以上时,冲溶后的茶汤有明显混浊现象如图1-3。
表2不同添加量茶浓缩液酶解实验
图1茶浓缩液酶解混浊现象
为了解决该问题,首先通过高速离心,收集了形成混浊的沉淀物,并对其进行红外光谱分析,结果如下图2。
图2沉淀红外光谱分析结果
红外检测分析结果显示,其主要成分应该是一种蛋白质,可能是胶原质或者类似明胶的蛋白物质。据以上结果分析,可以考虑应用蛋白酶来解决混浊的问题。
我们分别考察了不同种类蛋白酶对混浊现象的处理情况,通过多轮实验,
最后确定了使用木瓜蛋白酶解决该问题,实验结果如下图3。实验方法为,分别取纯化水或茶浓缩液,按重量比加入不同量的不同酶制剂,50℃反应2h后,85℃灭活20min;然后取2ml处理样品,倒入200ml沸水冲溶,观察状态。
图3混浊现象酶解实验结果
从图3-A1、A2可以看出,随着β-葡聚糖酶添加量的增大,达到2.0%时,纯化水产生混浊,说明酶自身变性后会生成沉淀,因此推测图1-3中的混浊可能是由酶自身引起。但是,图3-B1和图3-B2对比可以看出,纯化水中添加木瓜蛋白酶可以分解酶自身造成的混浊;相反,从图3-C2和图3-D2对比可知,在茶浓缩液中添加酶制剂产生混浊后,再添加木瓜蛋白酶,混浊无法分解。说明该混浊物并不是简单由酶自身引起,而可能是与茶浓缩液中的多酚、单宁结合,形成了不溶性的胶体或沉淀,增加了混浊度。图3-D1是在茶浓缩液中同时加入了2.0%的β-葡聚糖酶和0.5%的木瓜蛋白酶,复合酶解后,冲溶状态与图3-C1近似,无混浊现象。因此,我们推测造成混浊的物质可能是在反应过程中缓慢形成的,当体系中同时存在木瓜蛋白酶时,其能够防止该物质的产生,因此复合酶需要同时添加,混浊现象才可以解决。另从审评结果可知,复合酶同时添加获得的茶浓缩液,其具有与单独添加β-葡聚糖酶或风味糖苷酶酶解后相同的独特香气。
综上可知,确定了以木瓜蛋白酶分别与β-葡聚糖酶、风味糖苷酶中的一种或两种复配,复合添加酶解,用以改善茶浓缩液的香气品质。
二、本发明将加入复合酶制剂与未加入复合酶制剂的茶浓缩液,制成茶粉进行了对照,具体方法和结果如下:
(一)以普洱熟茶和晒青毛茶的复配茶为原料的对比实验
1.茶粉制备方法
(1)取普洱熟茶和晒青毛茶的复配茶30.0kg为原料(晒青毛茶占比例为50%),94℃高温提取三次,第一次加茶叶10倍量的水,第二、三次各加茶叶8倍量的水,每次的提取时间为1h;提取液用100目滤布过滤;过滤液减压浓缩至比重为1.028/65℃,可溶性固形物含量为12.5%;再经碟式离心,转速6000rpm;离心液再浓缩至比重1.120/70℃,获得可溶性固形物含量为25.0%的茶浓缩液23.5kg。
(2)将茶浓缩液冷却至55℃,取20.0kg茶浓缩液,并平均分成两份,一份茶浓缩液A(10.0kg)做空白处理,另一份茶浓缩液B(10.0kg)酶解提香。
(3)在茶浓缩液B中添加复合酶制剂,复合酶制剂中各酶重量比为,木瓜蛋白酶:β-葡聚糖酶=0.4:1.0,添加量为浓缩液重量的1.50%,即分别添加30g木瓜蛋白酶(浓缩液重量的0.30%)、120g的β-葡聚糖酶(浓缩液重量的1.20%),50rpm均速搅拌,酶解2.0h。
(4)将酶解提香后的茶浓缩液升温至85℃,维持30min,进行酶灭活。
(5)将茶浓缩液A和茶浓缩液B在进口温度为200℃,出口温度为90℃的工艺参数下进行喷雾干燥,制得空白对照茶粉和酶解提香茶粉,常温避光保存。
2.空白对照茶粉和酶解提香茶粉结果对照
(1)取空白对照茶粉和酶解提香茶粉各0.5g,用200ml沸水冲溶后进行感官审评;并根据国标《GBT 8313-2008茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》和《GBT 8312-2013茶咖啡碱测定》规定检测茶多酚和咖啡碱的含量,具体结果如下表1所示:
表1空白对照茶粉和酶解提香茶粉感官审评及理化指标对照
(2)通过对空白对照茶粉和酶解提香茶粉进行香气成分分析,方法如下。香气萃取条件:称取茶粉6g,放到100mL顶空瓶中,加入4g氯化钾,18mL水和转子,PTFA膜封口。将顶空瓶放到70℃水浴中,磁力搅拌器转速为400rpm,***萃取头(75μm CAR-PDMS)萃取60min,萃取结束迅速拔出,插到GC进样口,解吸附3.5min,同时启动GC-MS采集***。气相色谱(GC)条件:色谱柱为HP-5石英毛细管柱(30m×0.25mm×0.25μm);载气为高纯氦气(>99.999%),流速1.0mL/min;进样口温度250℃;进样方式为手动无分流进样。色谱柱升温程序:初始温度60℃,以2℃/min升至180℃,以10℃/min升至250℃,运行时间为70min。
质谱条件:电离方式EI源,电离能量70eV;离子源温度230℃,四极杆温度150℃;传输线温度280℃;质量扫描m/z 35-500。
香气分析结果见表2,结果显示,酶解提香茶粉的主要贡献性香气成分含量显著增加,其中芳樟醇氧化物(强烈的花香、木香)含量是空白对照茶粉的5.3倍,a-萜品醇(花香、甜香)含量是空白对照茶粉的5.7倍,香叶醇(玫瑰花香)含量是空白对照茶粉的3.9倍;此外茶香气组分的种类明显增多,如香叶基丙酮(木香、果香)、香叶基乙酸酯等。
表2不同工艺茶粉的主要贡献性香气成分含量
3.结论
空白对照茶粉和酶解提香茶粉的理化指标基本一致,相比空白对照茶粉,酶解提香茶粉的贡献性香气成分含量大幅提高,茶香组分增多,花香明显。大量研究表明,茶叶中的主要香气包括芳樟醇及其氧化物、香叶醇、苯甲醇、苯乙醇、(顺)-3-己烯醇等,这些主要的香气成分多以不挥发的单糖苷或双糖苷形式存在,即香气前体物。采用β-葡聚糖酶或风味糖苷酶对茶浓缩液进行处理,β-葡聚糖酶能够水解β-葡聚糖和非淀粉的***木聚糖,而风味糖苷酶可以水解不同结构的糖苷键,因此,通过两种酶制剂的添加,可将不挥发状态的香气前体物水解,变成可挥发性香气成分,释放呈香物质,丰富香气组成,从而达到改善浓缩液风味的目的。
(二)以晒青毛茶和普洱生茶为原料的对比实验
1.茶粉制备方法
(1)取晒青毛茶10.0kg和普洱生茶10.0kg为原料,50-55℃低温提取三次,第一次加茶叶10倍量的水,第二、三次各加茶叶8倍量的水,每次的提取时间为1h;提取液用100目滤布过滤;过滤液减压浓缩至比重为1.035/68℃,可溶性固形物含量为10.5%;再经碟式离心,转速6000rpm;离心液再浓缩至比重1.120/65℃,获得可溶性固形物含量为26.5%的茶浓缩液16.3kg。
(2)将茶浓缩液冷却至55℃,并平均分成两份,一份茶浓缩液A(8.0kg)做空白处理,另一份茶浓缩液B(8.0kg)酶解提香。
(3)在茶浓缩液B中添加复合酶制剂,复合酶制剂中各酶重量比为,木瓜蛋白酶:β-葡聚糖酶:风味糖苷酶=0.5:2.0:0.1,添加量为浓缩液重量的1.30%,即分别添加20g木瓜蛋白酶(浓缩液重量的0.25%)、80g的β-葡聚糖酶(浓缩液重量的1.00%)、4.0g风味糖苷酶(浓缩液重量的0.05%),50rpm/min均速搅拌,酶解1.5h。
(4)将酶解提香后的茶浓缩液升温至85℃,维持20min,进行酶灭活。
(5)将茶浓缩液A和茶浓缩液B在进口温度为200℃,出口温度为90℃的工艺参数下进行喷雾干燥,制得空白对照茶粉和酶解提香茶粉,常温避光保存。
2.空白对照茶粉和酶解提香茶粉结果对照
(1)取空白对照茶粉和酶解提香茶粉各0.5g,用200ml沸水冲溶后进行感官审评;并根据国标《GBT 8313-2008茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》和《GBT 8312-2013茶咖啡碱测定》规定检测茶多酚和咖啡碱的含量,具体结果如下表3所示:
表3空白对照茶粉和酶解提香茶粉感官审评及理化指标对照
(2)通过对空白对照茶粉和酶解提香茶粉进行香气成分分析,方法如下。香气萃取条件:称取茶粉6g,放到100mL顶空瓶中,加入4g氯化钾,18mL水和转子,PTFA膜封口。将顶空瓶放到70℃水浴中,磁力搅拌器转速为400rpm,***萃取头(75μm CAR-PDMS)萃取60min,萃取结束迅速拔出,插到GC进样口,解吸附3.5min,同时启动GC-MS采集***。气相色谱(GC)条件:色谱柱为HP-5石英毛细管柱(30m×0.25mm×0.25μm);载气为高纯氦气(>99.999%),流速1.0mL/min;进样口温度250℃;进样方式为手动无分流进样。色谱柱升温程序:初始温度60℃,以2℃/min升至180℃,以10℃/min升至250℃,运行时间为70min。
质谱条件:电离方式EI源,电离能量70eV;离子源温度230℃,四极杆温度150℃;传输线温度280℃;质量扫描m/z 35-500。
香气分析结果见表4,结果显示,酶解提香茶粉的主要贡献性香气成分含量显著增加,其中芳樟醇(强烈花香)含量是空白对照茶粉的1.2倍,a-萜品醇(花香、甜香)含量是空白对照茶粉的1.7倍,香叶醇(玫瑰花香)含量是空白对照茶粉的2.6倍;此外茶香气组分的种类明显增多,如脱氢芳樟醇等。
表4不同工艺茶粉的主要贡献性香气成分含量
3.结论
空白对照茶粉和酶解提香茶粉的理化指标基本一致,相比空白对照茶粉,酶解提香茶粉香气突出,贡献性香气成分含量明显提高,茶香组分增多,花香明显。
(三)以滇红茶为原料的对比实验
1.茶粉制备方法
(1)取滇红茶60.0kg为原料,加入茶叶16倍量的水,连续投料,70-80℃低温管道逆流提取,提取总时间为3h;提取液用100目滤布过滤;过滤液减压浓缩至比重为1.030/70℃,可溶性固形物含量为15.3%;再经碟式离心,转速6000rpm;离心液再浓缩至比重1.130/65℃,获得可溶性固形物含量为29.4%的茶浓缩液46.0kg。
(2)将茶浓缩液冷却至55℃,并平均分成两份,一份茶浓缩液A(10.0kg)做空白处理,另一份茶浓缩液B(10.0kg)酶解提香。
(3)在茶浓缩液B中添加复合酶制剂,复合酶制剂中各酶重量比为,木瓜蛋白酶:β-葡聚糖酶=0.5:2.25,添加量为浓缩液重量的2.75%,即分别添加50g木瓜蛋白酶(浓缩液重量的0.5%)、225g的β-葡聚糖酶(浓缩液重量的2.25%),50rpm均速搅拌,酶解2.0h。
(4)将酶解提香后的茶浓缩液升温至85℃,维持20min,进行酶灭活。
(5)将茶浓缩液A和茶浓缩液B在进口温度为200℃,出口温度为90℃的工艺参数下进行喷雾干燥,制得空白对照茶粉和酶解提香茶粉,常温避光保存。
2.空白对照茶粉和酶解提香茶粉结果对照
(1)取空白对照茶粉和酶解提香茶粉各0.5g,用200ml沸水冲溶后进行感官审评;并根据国标《GBT 8313-2008茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》和《GBT 8312-2013茶咖啡碱测定》规定检测茶多酚和咖啡碱的含量,具体结果如下表5所示:
表5空白对照茶粉和酶解提香茶粉感官审评及理化指标对照
(2)通过对空白对照茶粉和酶解提香茶粉进行香气成分分析,方法如下。香气萃取条件:称取茶粉6g,放到100mL顶空瓶中,加入4g氯化钾,18mL水和转子,PTFA膜封口。将顶空瓶放到70℃水浴中,磁力搅拌器转速为400rpm,***萃取头(75μm CAR-PDMS)萃取60min,萃取结束迅速拔出,插到GC进样口,解吸附3.5min,同时启动GC-MS采集***。气相色谱(GC)条件:色谱柱为HP-5石英毛细管柱(30m×0.25mm×0.25μm);载气为高纯氦气(>99.999%),流速1.0mL/min;进样口温度250℃;进样方式为手动无分流进样。色谱柱升温程序:初始温度60℃,以2℃/min升至180℃,以10℃/min升至250℃,运行时间为70min。
质谱条件:电离方式EI源,电离能量70eV;离子源温度230℃,四极杆温度150℃;传输线温度280℃;质量扫描m/z 35-500。
香气分析结果见表6,结果显示,酶解提香茶粉的主要贡献性香气成分含量显著增加,其中芳樟醇(强烈花香)含量是空白对照茶粉的1.5倍,脱氢芳樟醇含量是空白对照茶粉的1.7倍,a-萜品醇(花香、甜香)含量是空白对照茶粉的1.8倍,香叶醇(玫瑰花香)含量是空白对照茶粉的2.4倍;此外茶香气组分的种类明显增多,如反式-紫罗兰酮、橙花醇氧化物等。
表6不同工艺茶粉的主要贡献性香气成分含量
3.结论
空白对照茶粉和酶解提香茶粉的理化指标基本一致,相比空白对照茶粉,酶解提香茶粉香气突出,贡献性香气成分含量明显提高,茶香组分增多,花香明显。
本发明的有益效果包括以下几个方面:
1、为解决传统茶浓缩液香气不足的问题,本发明通过复合酶酶解茶浓缩液,有效释放其中的呈香成分,丰富香气物质组成,具有明显提高茶香、产生特异性花香的效果,提香后的茶浓缩液,可以广泛用于速溶茶粉、茶饮料等其他茶食品的制作中。
2、目前利用酶解技术改善速溶茶香气方面的研究,主要集中在茶叶的酶解提取过程,酶解底物为茶叶。虽然这种方式可以在一定程度上的提高速溶茶香气品质,但是由于低温酶解,成品得率很低;且酶解用量较大。而本发明针对茶叶香气的前体物,将复合酶直接应用于浓缩液中,酶与底物接触充分,香气成分含量成倍增加,效果突出,且本发明还克服了茶浓缩液直接酶解带来的产品混浊问题。
3、相对于现有技术来说,以“醇香酶解绿茶浓缩液工艺研究”一文为例(周绍迁等,醇香酶解绿茶浓缩液工艺研究,饮料工艺,2012年,第15卷,第08期,6-12页)(简称文献1),本发明的区别点如下:
1)文献1中公开了复合酶用于绿茶提取过程的应用研究;本发明所述复合酶直接应用于茶浓缩液中,针对茶叶香气前体物进行酶解,反应更加快速、充分,在保证产品得率的情况下,极大地提高香气品质。
2)文献1中公开的绿茶浓缩液是由提取茶汁反渗透浓缩制成,并未进行真空蒸发浓缩研究,因此无法评价该提取茶汁真空浓缩后,复合酶对产品的影响效果。虽然相比于真空蒸发浓缩,反渗透能更好的保留茶叶香气成分,但是其生产成本高,设备投入大,难以用于工业化生产。而本发明的复合酶可应用于各种浓缩工艺来源的茶浓缩液,有效解决真空浓缩过程给产品带来的香气损失问题。
3)文献1中公开了复合酶为单宁酶、纤维素酶、风味蛋白酶和β-葡萄糖苷酶按照1:1:1:1的比例组成,单宁酶、纤维素酶、风味蛋白酶等主要对茶汤口感有所改善,可以提高其中的有效成分,而β-葡萄糖苷酶的应用主要针对绿茶提取中改善香气;而本发明所述复合酶为木瓜蛋白酶与以下一种或两种成分的组合:β-葡聚糖酶、风味糖苷酶,针对香气问题,本发明应用价格低廉的β-葡聚糖酶(200元/公斤)替代价格高昂的β-葡萄糖苷酶(2000元/公斤),大大降低成本,并且效果突出,木瓜蛋白酶的应用,解决了浓缩液直接酶解,酶解量增大时给产品带来的混浊问题。
4)文献1中公开的复合酶在应用时需调整体系pH到5.0,这在工业化应用中需要额外添加缓冲溶液,因此可能对产品品质产生负面影响;而本发明是在自然pH进行酶解,操作更加简便、快速。
5)本发明经过上述筛选过程发现,实施例1的技术所得产品具有最佳技术效果。
附图说明
图1茶浓缩液酶解混浊现象
1、茶浓缩液;2、茶浓缩液+0.5%β-葡聚糖酶;3、茶浓缩液+2.0%β-葡聚糖酶.
图2沉淀红外光谱分析结果
其中,上图为测试的茶沉淀;下图为图谱库中的谱图。
图3混浊现象酶解实验结果,图3中的组别如下
图4酶解提香工艺流程图,
具体实施方式
以下通过实施例进一步说明本发明。
实施例1
(1)取晒青毛茶10.0kg和普洱生茶10.0kg为原料,50-55℃低温提取三次,第一次加茶叶10倍量的水,第二、三次各加茶叶8倍量的水,每次的提取时间为1h;提取液用100目滤布过滤;过滤液减压浓缩至比重为1.035/68℃,可溶性固形物含量为10.5%;再经碟式离心,转速6000rpm;离心液再浓缩至比重1.120/65℃,获得可溶性固形物含量为26.5%的茶浓缩液16.3kg。
(2)将茶浓缩液冷却至55℃,取8.0kg上述茶浓缩液,在茶浓缩液添加复合酶制剂,复合酶制剂中各酶重量比为,木瓜蛋白酶:β-葡聚糖酶:风味糖苷酶=0.5:2.0:0.1,添加量为浓缩液重量的1.30%,即分别添加20g木瓜蛋白酶(浓缩液重量的0.25%)、80g的β-葡聚糖酶(浓缩液重量的1.00%)、4.0g风味糖苷酶(浓缩液重量的0.05%),50rpm/min均速搅拌,酶解1.5h。
(3)将酶解提香后的茶浓缩液升温至85℃,维持20min,进行酶灭活。
(4)将酶解提香后的茶浓缩液在进口温度为200℃,出口温度为90℃的工艺参数下进行喷雾干燥,制得酶解提香茶粉,常温避光保存。
实施例2
(1)取滇红茶60.0kg为原料,加入茶叶16倍量的水,连续投料,70-80℃低温管道逆流提取,提取总时间为3h;提取液用100目滤布过滤;过滤液减压浓缩至比重为1.030/70℃,可溶性固形物含量为15.3%;再经碟式离心,转速6000rpm;离心液再浓缩至比重1.130/65℃,获得可溶性固形物含量为29.4%的茶浓缩液46.0kg。
(2)取10.0kg上述茶浓缩液,将茶浓缩液冷却至55℃,在茶浓缩液中添加复合酶制剂,复合酶制剂中各酶重量比为,木瓜蛋白酶:β-葡聚糖酶=0.5:2.25,添加量为浓缩液重量的2.75%,即分别添加50g木瓜蛋白酶(浓缩液重量的0.5%)、225g的β-葡聚糖酶(浓缩液重量的2.25%),搅拌均匀后,酶解2.0h。
(3)将酶解提香后的茶浓缩液升温至85℃,维持20min,进行酶灭活。
(4)将酶解提香后的茶浓缩液在进口温度为200℃,出口温度为90℃的工艺参数下进行喷雾干燥,制得酶解提香茶粉,常温避光保存。
实施例3
(1)取普洱熟茶和晒青毛茶的复配茶30.0kg为原料(晒青毛茶占比例为50%),94℃高温提取三次,第一次加茶叶10倍量的水,第二、三次各加茶叶8倍量的水,每次的提取时间为1h;提取液用100目滤布过滤;过滤液减压浓缩至比重为1.028/65℃,可溶性固形物含量为12.5%;再经碟式离心,转速6000rpm;离心液再浓缩至比重1.120/70℃,获得可溶性固形物含量为25.0%的茶浓缩液23.5kg。
(2)将茶浓缩液冷却至55℃,取10.0kg茶浓缩液,在茶浓缩液中添加复合酶制剂,复合酶制剂中各酶重量比为,木瓜蛋白酶:β-葡聚糖酶=0.4:1.0,添加量为浓缩液重量的1.50%,即分别添加30g木瓜蛋白酶(浓缩液重量的0.30%)、120g的β-葡聚糖酶(浓缩液重量的1.20%),搅拌均匀后,酶解2.0h。
(3)将酶解提香后的茶浓缩液升温至85℃,维持30min,进行酶灭活。
(4)将酶解提香后的茶浓缩液在进口温度为200℃,出口温度为90℃的工艺参数下进行喷雾干燥,制得酶解提香茶粉,常温避光保存。
实施例4
(1)取普洱熟茶和晒青毛茶的复配茶20.0kg为原料(晒青毛茶占比例为30%),94℃高温提取三次,第一次加茶叶10倍量的水,第二、三次各加茶叶8倍量的水,每次的提取时间为1h;提取液用100目滤布过滤;过滤液减压浓缩至比重为1.020/65℃,可溶性固形物含量为11.5%;再经碟式离心,转速6000rpm;离心液再浓缩至比重1.110/70℃,获得可溶性固形物含量为25.0%的茶浓缩液18.0kg。
(2)将茶浓缩液冷却至55℃,取10.0kg茶浓缩液,在茶浓缩液中添加复合酶制剂,复合酶制剂中各酶重量比为,木瓜蛋白酶:风味糖苷酶=0.4:0.1,添加量为浓缩液重量的0.5%,即分别添加50g木瓜蛋白酶(浓缩液重量的0.4%)、10g的风味糖苷酶(浓缩液重量的0.1%),搅拌均匀后,酶解2.0h。
(3)将酶解提香后的茶浓缩液升温至85℃,维持20min,进行酶灭活。
(4)将酶解提香后的茶浓缩液在进口温度为200℃,出口温度为90℃的工艺参数下进行喷雾干燥,制得酶解提香茶粉,常温避光保存。
实施例5
方法和实施例4相同,不同之处在于使用的复合酶制剂重量比为,木瓜蛋白酶:风味糖苷酶=2.4:1.0,添加量为浓缩液重量的3.4%。
实施例6
方法和实施例4相同,不同之处在于使用的复合酶制剂重量比为,木瓜蛋白酶:β-葡聚糖酶=0.4:0.1,添加量为浓缩液重量的0.5%。
实施例7
方法和实施例1相同,不同之处在于使用的复合酶制剂为:木瓜蛋白酶和β-葡聚糖酶;木瓜蛋白酶:β-葡聚糖酶=2.4:6.0。
实施例8
方法和实施例1相同,不同之处在于使用的复合酶制剂为:所述复合酶由木瓜蛋白酶和β-葡聚糖酶、风味糖苷酶组合而成,它们之间的重量比例为木瓜蛋白酶:β-葡聚糖酶:风味糖苷酶=0.4:0.1:0.1。
实施例9
方法和实施例1相同,不同之处在于使用的复合酶制剂为:所述复合酶由木瓜蛋白酶和β-葡聚糖酶、风味糖苷酶组合而成,它们之间的重量比例为木瓜蛋白酶:β-葡聚糖酶:风味糖苷酶=2.4:6.0:1.0。
实施例10
方法和实施例1相同,不同之处在于使用的复合酶制剂中各种酶的重量比例为:木瓜蛋白酶:β-葡聚糖酶:风味糖苷酶=0.4:1.0:0.1。
实施例11
方法和实施例1相同,不同之处在于使用的复合酶制剂中各种酶的重量比例为:木瓜蛋白酶:β-葡聚糖酶:风味糖苷酶=1.0:2.5:0.3。
实施例12
方法和实施例1相同,不同之处在于使用的复合酶制剂中各种酶的重量比例为:木瓜蛋白酶:β-葡聚糖酶:风味糖苷酶=0.5:1.5:0.15。
实施例13
方法和实施例1相同,不同之处在于使用的复合酶制剂中各种酶的重量比例为:木瓜蛋白酶:β-葡聚糖酶:风味糖苷酶=0.8:2.0:0.2。
Claims (10)
1.一种用于茶酶解提香的复合酶,其特征在于,由木瓜蛋白酶和其他酶组合而成的复合酶,其中所述其他酶选自:β-葡聚糖酶、风味糖苷酶;所述木瓜蛋白酶和其他酶的重量比例为:木瓜蛋白酶:其他酶=0.4-2.4:0.1-6.0。
2.如权利要求1所述的复合酶,其特征在于,所述复合酶由木瓜蛋白酶和β-葡聚糖酶、风味糖苷酶组合而成,它们之间的重量比例为木瓜蛋白酶:β-葡聚糖酶:风味糖苷酶=0.4-2.4:0.1-6.0:0.1-1.0。
3.如权利要求2所述的复合酶,其特征在于,所述酶中各种酶的重量比例为:木瓜蛋白酶:β-葡聚糖酶:风味糖苷酶=0.4-1.0:1.0-2.5:0.1-0.3。
4.如权利要求3所述的复合酶,其特征在于,所述酶中各种酶的重量比例为:木瓜蛋白酶:β-葡聚糖酶:风味糖苷酶=0.5-0.8:1.5-2.0:0.15-0.2。
5.一种如权利要求1所述的复合酶的使用方法,其特征在于,所述方法包括将复合酶加入到茶浓缩液中的步骤;所述茶选自:晒青毛茶、普洱生茶、滇红茶或以任意比例的混合,或在普洱熟茶中混合了一定比例的晒青毛茶、普洱生茶或滇红茶的复配茶。
6.根据权利要求5所述的使用方法,其特征在于,所述复配茶中加入晒青毛茶、普洱生茶或滇红茶的比例为30%以上。
7.一种经过酶解的茶浓缩液,其特征在于,制备方法如下,茶浓缩液中加入权利要求1所述的复合酶进行酶解,再经高温灭酶活,得到经过酶解的茶浓缩液。
8.根据权利要求7所述的经过酶解的茶浓缩液,其特征在于,所述茶浓缩液经过浸提、过滤或离心、浓缩等步骤加工制成;所述茶浓缩液中可溶性固形物的含量为10-45%(w/w)。
9.根据权利要求7所述的经过酶解的茶浓缩液,其特征在于,所述制备方法步骤如下:在20-65℃的自然pH下,向茶浓缩液中添加复合酶,在30-100r/min下均速搅拌并酶解0.5-2.5h;所述高温灭酶活是将茶浓缩液升温至70-100℃,灭活5-40min,其中,向茶浓缩液中添加复合酶的量为其重量的0.2-5%。
10.根据权利要求9所述的经过酶解的茶浓缩液,其特征在于,所述制备方法步骤如下:在40-60℃的自然pH下,向茶浓缩液中添加复合酶,在40-80r/min下均速搅拌并酶解1.0-2.0h;所述高温灭酶活是将茶浓缩液升温至80-90℃,灭活15-35min,其中,向茶浓缩液中添加复合酶的量为其重量的1.5-3.5%。
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