紅茶菌的研究和應用進展

吳 燕，阮 暉，何國慶

(浙江大學生物系統工程與食品科學學院，浙江杭州310058)

紅茶菌的研究和應用進展

吳 燕，阮 暉，何國慶*

(浙江大學生物系統工程與食品科學學院，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酵飲料。近年來在許多國家興起了紅茶菌應用和研究的新高潮。本文綜述了目前國內外有關紅茶菌的菌種類型、功能成分及其作用、菌液抑菌及抗氧化活性、發酵產品的研制等方面的研究進展，并對紅茶菌的應用前景進行了展望。

紅茶菌，抗菌蛋白，抗氧化，發酵產品

雖然紅茶菌在我國有悠久的歷史，但對它的科學研究起步較晚，國外對紅茶菌的研究大約始于20世紀初，從20世紀初期到中期，一些醫生和學者紛紛報道了它在治療各種疾病中的效果和作用。有關紅茶菌的微生物組成及相互作用的發酵條件、菌液成分、作用機理、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。

1.1 微生物組成

用于發酵培養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，其菌液中代謝產物的種類和數量也會有所不同。由于其菌種的多樣性，紅茶菌的代謝過程很復雜。酵母菌和醋酸菌在紅茶菌中是共生關系，在整個發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、培養條件、分析方法、分析側重點等方面都不盡相同，因此不同的學者對紅茶菌菌液中所含成分的分析結果也不同。

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－內酯(DSL)、蛋白質、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，能調節人體生理機能、促進新陳代謝、養生強身。

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 國內外的專家學者通過研究，從紅茶菌的性質和成分出發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合形成水溶性復合物，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－內酯(DSL)，該物質能強烈抑制一些與癌癥發生有關的酶如β－葡糖苷酸酶等的活性，有快速強勁地抗增生特性且在濃度很低時(0.03～0.15mg/mL)就可發揮明顯效用。吳薇［5］采用中極性柱的氣相色譜檢測法以及王侃等［6］采用高效毛細管電泳法(HPCE)都證實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］對紅茶菌進行培養過程中發現培養液中含有多糖類物質，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。

紅茶菌的抑瘤機制及其對機體免疫功能的影響尚有待深入研究，李波清等［9］初步研究發現小鼠胃內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。當前，人們正致力于從動物、植物及微生物的代謝產物中尋找抗菌物質，以取代化學防腐劑。

謝俊杰等［10］取培養至第7d的紅茶菌菌液進行抑菌實驗，發現菌液對革蘭氏陽性與陰性細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定。由于紅茶菌菌液具有獨特的風味及保健作用，因此可取代某些有機酸如乙酸和乳酸，用作食品防腐劑。取培養至第8d的菌液進行測定，未檢出具有抑菌作用的初級代謝產物如乙醇和過氧化氫，但蛋白含量卻高達1.12mg/mL，抑菌實驗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酵液中過氧化氫作用微弱，不是起抑菌作用的主要物質。經胰蛋白酶、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，證明紅茶菌發酵液中存在抑菌蛋白，分子量在3500u以上。紅茶菌發酵液的抗菌作用是由酸性物質、抗菌蛋白和茶多酚協同作用的結果。

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蛋白，經膜醋酸菌產生的酶修飾后，抗菌活力顯著提高。不同屬酵母與膜醋酸菌共培養的結果表明裂殖酵母優于其它酵母。選擇合適的酵母與膜醋酸菌共培養，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。結果發現加入少量鹽離子，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，得率及抗菌率數據表明，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行純化，得到兩個分子量部分，發現小分子量部分有抗菌活性［13］。

3 紅茶菌發酵茶的抗氧化研究

由綠茶、紅茶或茶葉廢料發酵而成的紅茶菌飲料具有良好的抗氧化活性，值得進一步研究的是由茶葉廢料發酵而成的紅茶菌飲料在抑制過多游離基生成而導致的疾病中的應用及潛在效果。Jayabalan R［14］發現在發酵過程中紅茶菌表現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物的形式。俸毅［15］研究發現在發酵前5d內，紅茶菌飲料清除DPPH自由基和羥自由基的能力逐漸增強，但是培養5d后清除能力反而降低。

Chu SC［16］通過體外自由基清除實驗來研究紅茶菌菌種來源及發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，并且大多數顯示出了時間依賴性，但是并不推薦延長發酵時間，因為有機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制，紅茶菌飲品的分餾和進一步的鑒定正在進展中。

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

4 紅茶菌的其他研究情況

4.1 有機酸和茶多酚含量在紅茶菌發酵過程中的變化

茶多酚及有機酸被認為是紅茶菌發酵茶中的活性成分，具有廣泛的影響。Jayabalan R等［18］研究發現以綠茶為原料發酵到第15d時醋酸的濃度達到最大值9.5g/L，以紅茶為原料發酵到第12d時葡萄糖醛酸的濃度達到最大值2.3g/L，乳酸在發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酵的第3d才能檢測到。該研究首次報道了紅茶菌發酵過程中茶多酚的穩定性。相比以紅茶和制茶廢料為原料的發酵，在綠茶為原料的發酵過程中EGCG和ECG的降解程度很低，只分別降解了18%和23%。與兒茶素異構體相比，茶黃素(TF)和茶紅素(TR)相對較穩定。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菌分泌的一些未知酶有關。因微生物分泌的酶而導致的從EGCG到EGC，ECG到EC的生物轉化以及酸敏感細胞釋放的兒茶素可能是發酵到第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紅茶菌茶飲料的可能性。

4.2 以糖漿為碳源的紅茶菌發酵

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

確定糖漿中的蔗糖濃度對代謝產物中特定成分產量的影響是一個關鍵點。研究發現蔗糖濃度與醋酸含量之間沒有直接聯系;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;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。實驗還表明糖漿中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量［20］。

5 紅茶菌發酵產品的研制現狀

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，而對于紅茶菌的應用研究較少，市場上還沒有相關成功產品的報道。以下簡要介紹幾種新型紅茶菌發酵產品:

杜青平［21］利用三種共生微生物對糖茶水進行發酵后的原液與紅棗汁配合，形成了一種特殊風味的發酵飲料。紅棗紅茶菌復合保健飲料原料易得，成本不高，含有人體所需多種營養元素，具有清熱解渴、強腎健胃之功效，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，來代替蔗糖進行紅茶菌飲料的配方及發酵工藝研究。制成的紅茶菌飲料營養豐富、口感優良，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感。這對紅茶菌飲料的產業化生產探索廉價易得的生產原料和經濟可行的生產工藝，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，研制出具有蘆薈風味的復合型發酵茶飲料，既具有紅茶和蘆薈的清香，又含有豐富的營養成分，是具有開發潛力的新型保健茶飲料。

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

6 展望

紅茶菌是有著悠久歷史的傳統酸性保健飲料，鑒于紅茶菌的保健機理復雜，還需要我們進行深入的基礎研究。如:a.紅茶菌混合菌種的分離鑒定，得到純菌種并進行各菌種的特性研究;b.功能成分的作用機理;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用研究。為挖掘我國特色資源，開發創新性、獨特性的紅茶菌發酵產品，如紅茶菌飲料、凍干粉等提供更充分的科學依據。進而推動和加強紅茶菌的應用及產業化生產，使之更充分地為人類的健康事業服務。

［1］吳薇，籍保平.紅茶菌國內外研究應用概況［J］.食品科技，2003(12):9－11.

［2］Silva RLde，Saravanpavan TV.Tea cider－A potential winner［J］.Tea Quarterly，1968，39(3):37－41.

［3］LiuCH，HsuWH，LeeFL，etal.Theisolationand identification of microbes from a fermented tea beverage，Haipao，and their interations during Haipao fermentation［J］.Food Microbiology，1996，13:407－415.

［4］Roussin MR.Analyses of kombucha ferments:Report on Growers［EB/OL］.http://persweb.direct.ca/chaugen/kombucharesearch－mroussin2toc.html.

［5］吳薇.紅茶菌中D－葡萄糖二酸1，4內酯的氣相色譜檢測法［J］.食品科學，2005，26(1):168－169.

［6］王侃，甘旭華，唐欣昀，等.營養成分對紅茶菌液中D－葡萄糖二酸－1，4－內酯和總酸含量的影響［J］.食品與發酵工業，2007，33(6):24－27.

［7］程江峰.紅茶菌多糖的初步分離及含量測定［J］.西北藥學雜志，2004，19(2):61－62.

［8］程江峰，于英豪.培養基組成對紅茶菌發酵液多糖含量的影響［J］.廣州食品工業科技，2003，19(2):22－23.

［9］李波清，孟瑋，王志強，等.紅茶菌調節小鼠免疫功能的實驗研究［J］.時珍國醫國藥，2007，18(2):378－379.

［10］謝俊杰，鐘青萍，佘世望，等.紅茶菌液抑菌作用的研究［J］.食品科技，2000(6):59－60.

［11］蔣立文.紅茶菌優勢微生物的分離、鑒定及抗菌機理的研究［D］.長沙:湖南農業大學，2007.

［12］謝俊杰，佘世望，許楊，等.紅茶菌抗菌蛋白產生方式的初步研究［J］.微生物學通報，2000，27(6):424－427.

［13］謝俊杰，佘世望，趙利，等.紅茶菌抗菌蛋白提取與純化［J］.氨基酸和生物資源，2000，22(1):16－19.

［14］Jayabalan R，Subathradevi P，Marimuthu S，et al.Changes in free－radicalscavenging ability ofkombucha tea during fermentation［J］.Food Chemistry，2008，109:227－234.

［15］俸毅，張偉敏，蔣盛軍，等.紅茶菌飲料澄清度與抗氧化性能力的研究［J］.茶葉科學，2009，29(6):426－429.

［16］Chu SC，Chen C.Effects of origins and fermentation time on the antioxidant activities of kombucha［J］.Food Chemistry，2006，98:502－507.

［17］Yang ZW，Ji BP，Zhou F，et al.Hypocholesterolaemic and antioxidant effects of kombucha tea in high－cholesterol fed mice［J］.Science of Food and Agriculture，2009，89:150－156.

［18］Jayabalan R，Marimuthu S，Swaminathan K.Changes in content of organic acids and tea polyphenols during kombucha tea fermentation［J］.Food Chemistry，2007，102:392－398.

［19］Malbasa R，Loncar E，Djuric M.Comparison of the products of Kombucha fermentation on sucrose and molasses［J］.Food Chemistry，2008，106:1039－1045.

［20］Malbasa R，Loncar E，Djuric M，et al.Effect of sucrose concentration on the products of Kombucha fermentation on molasses［J］.Food Chemistry，2008，108:926－932.

［21］杜青平，袁保紅.紅棗紅茶菌復合保健飲料的研制［J］.食品科技，2002(8):43－44.

［22］郭書賢，王冬梅，李娟，等.紅薯糖漿在紅茶菌發酵飲料中的應用研究［J］.中國釀造，2007(8):33－36.

［23］王冬梅，郭書賢，王慶潔，等.蘆薈紅茶菌復合發酵飲料工藝研究［J］.中國釀造，2008(1):82－85.

［24］羅長輝，但忠，趙凱，等.紅茶菌固體發酵SC5木薯塊根－銀合歡蛋白飼料［J］.安徽農業科學，2010，38(9):4624－4626.

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酸性飲料，它的產生可追溯到我國古代的秦朝。二十世紀五十年代尤其八十年代初期，紅茶菌在我國曾風行一時，但由于當時人們對紅茶菌強身健體、營養保健作用認識不足，加之對釀制紅茶菌所需的微生物學知識和技術了解不足，民間自釀易受雜菌污染，純種不能自備延續，從而使紅茶菌不能被廣泛應用。除了中國、日本、韓國等東南亞地區，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、發酵產品的研制等進行了綜述。

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物。它的保健作用包括:清理腸胃，預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防和治療作用，避免各種結石的發生，排毒、防癌、抗癌、調節機體免疫力等［1］。

2011－05－31 *通訊聯系人

吳燕(1987－)，女，碩士研究生，研究方向:食品科學。