速溶茶生產加工中增香保香技術的研究進展

陳會娟，李瑞利，童華榮

(西南大學食品科學學院，重慶，400716)

速溶茶研制開始于20世紀40年代英國，我國速溶茶在20世紀70年代才開始小規模生產［1］，品種主要有速溶紅茶、速溶綠茶、速溶烏龍茶和各式冰茶。速溶茶的生產工藝，主要包括熱溶性速溶茶和冷溶性速溶茶的加工，2種速溶茶加工工序的主要區別是熱溶性速溶茶的主要包括拼配、軋碎、萃取、凈化、濃縮、干燥等的基本工藝過程，冷溶型高香速溶茶的加工除以上工序外，還需有增香以及轉溶等工藝處理，以提高速溶茶的香氣和避免其冷后“冷后渾”現象的發生［2］，所以本文所述的增香技術主要是針對冷溶性速溶茶。

1 速溶茶加工工藝的研發狀況及其加工中香氣化合物損失及原因的研究進展

1.1 速溶茶加工工藝的研發

Rudolf等［3］通過浸濕茶和干燥的茶葉形成壓力差和低溫汽提法浸提茶葉，用冷的集裝器收集浸提液，不經過干燥而生產出的速溶冰茶，與沖泡茶葉的茶湯香氣成分相當。他們還提出，在浸提液中加入多磷酸鹽、酸性亞硫酸鹽、亞硫酸鹽以及適量的角叉菜膠形成的束縛鏈可有效提高該冰茶成分的穩定性。Tito等［4］通過將保留較多鮮葉有效成分的綠茶和酶促發酵形成的紅茶混合，通過熱水浸提、濃縮及干燥工序首次生產出了混合茶葉的速溶茶，并提出，保持綠茶與紅茶的質量比為4∶1～2∶1，不僅可使速溶茶產品的有效成分增加，而且還能豐富茶葉香氣成分和提高滋味品質。鄭玉芝等［5］采用微波提取-超濾膜過濾-反滲透濃縮-真空冷凍干燥等工藝制備速溶茶，結果表明，其產品提取得率為干茶葉的25% ～30%，所制得的速溶茶速溶于冷水，澄清透明，且無“冷后渾”現象的發生。Lehmberg等［6］用單寧酶以及降解茶葉細胞壁的纖維素酶、果膠酶、半纖維素酶等在適當pH和溫度下，加水混合提取粉碎的紅茶，提取液經過正常的濃縮、干燥生產速溶紅茶，結果表明，此種方法生產的速溶紅茶的茶湯澄清，色澤好并且香氣穩定性較好。

干燥是速溶茶加工的最后一道工序，對速溶茶的品質起著決定性的作用。劉殿宇［7］報道稱CGYP01－500型立式壓力噴霧干燥系統的兩級捕粉式的壓力噴霧干燥系統在速溶茶粉生產中采用了旋風加布袋兩級串聯捕粉結構，這種捕集回收的方式減輕了以往單純用濾袋捕粉的工作負荷，延長了擊振濾袋掛粉的間隔時間，彌補了單級捕粉式壓力噴霧干燥系統的捕粉不完全的缺陷，捕捉茶粉的效果更好。孫艷娟等［8］利用超濾膜對茶葉浸提液除雜，反滲透膜濃縮，并結合冷凍干燥技術制備速溶茶粉，結果表明，通過冷凍干燥得到的速溶茶粉冷溶性佳、品質好。

1.2 速溶茶加工過程中香氣化合物損失及其原因

目前，速溶茶加工技術存在三大難點，即保色、保香、防沉淀尚未完全解決，造成速溶茶的滋味淡、冷溶性差、香氣低等不良品質特點，這在很大程度上限制了速溶茶的發展。

茶葉香氣是決定茶葉品質的重要因素之一，其中，反式-2-己烯醛、芳樟醇、順式-3-己烯醇、3-甲基正丁醛、2-甲基丙醛、苯甲醇、苯乙醛和β-紫羅酮八種化合物對茶香有重大貢獻［9］。在速溶茶加工過程的提取、濃縮及干燥等工序中，茶葉香氣化合物易發生各種反應，如氧化、聚合、縮合、基團轉移等，從而使香氣化合物結構及組成發生重大變化。Christian等［10］的研究表明，在紅茶成品茶中有42種香氣值(OAVs，香氣化合物含量與香氣閾值的比值)＞1的香氣化合物對紅茶的香味起著決定性的作用，而在上述紅茶浸提液中僅有18種OAVs＞1的香氣化合物被檢測出，大部分香氣化合物在紅茶浸提過程中都損失掉了。

朱旗等［11］采用SDE法對某公司速溶綠茶在加工過程中香氣的變化進行了跟蹤研究，結果發現，各類香氣組分在加工過程中的損失程度有一定差異，成品速溶綠茶酮類香氣成分的損失最大，其次是酯類、碳氫類、醛類、酚類、醇類。羅龍新等［12］的研究發現，茶飲料中的香氣成分極易受溫度的影響，特別是經高溫殺菌后，烏龍茶和紅茶飲料中的脂類、醇類產生惡化，且含量和比例發生了較大的變化，失去新鮮及花香風味，形成了不愉快的“熟湯味”;綠茶飲料中的揮發性物質如萜烯醇(terpen alcohols)及其氧化物、芐醇(benzyl alcohols)、β-紫羅酮(S-ionone)、茉莉酮(zjasmine)、吲哚(indole)、4-乙烯苯酮(4-vinyl ketone benzene)明顯增加，并且茶葉中的非揮發性物質前驅物也衍生成揮發性化合物如沉香醇(Linaloo1)，牛兒醇(geranio1)，這樣就造成茶飲料的香氣成分的平衡被破壞，從而導致香氣的惡化。

2 速溶茶加工過程中保香增香技術研究進展

2.1 反滲透膜濃縮的保香增香

濃縮工序是速溶茶生產中香氣損失最多的工序，傳統的濃縮工序是采用工作溫度較高、有相變、系統不密閉的真空濃縮技術，而反滲透濃縮工序是采用常溫、無相變，且以在密閉系統內完成的反滲透技術作為濃縮手段，避免了溫度及相變對茶葉原有品質的影響。王華夫［13］的研究表明，用蒸餾法制得的濃縮液中，異戊醇、正戊醇、2，5-二甲基吡嗪、順-3-已烯醇、α-紫羅酮、2-苯乙醇、β-紫羅酮以及橙花叔醇等香氣成分幾乎已損失殆盡，而用反滲透法制得的濃縮液中，這些綠茶香氣的主要成分都有一定保留，這與其在膜分離法對濃縮茶汁中兒茶素和香氣成分的影響［14］中得出的結論也相一致。周天山等［15］的研究也表明，反滲透膜濃縮工藝生產的速溶綠茶由于低溫濃縮綠茶汁，從而避免了在蒸發濃縮工藝中由于溫度較高和真空泵的不斷抽吸而造成香氣物質的揮發殆盡。

反滲透膜濃縮雖對溫度要求不高，但對膜的質量要求非常嚴格。Rajagopalan等［16］利用不同的膜對香氣化合物進行滲透濃縮，結果發現，利用聚甲氧基有機硅-聚碳酸酯膜能增加香氣化合物的濃縮，且降低香氣化合物的分散性;乙醇能夠增加香氣化合物的總通率，降低其分離系數，而聚乙醚在氨基薄膜中則起到與之相反的作用。

2.2 β-環糊精(β-CD)的保香增香

早在1982年就有人提出［17］，在速溶茶生產的浸提液中加入環糊精，能夠避免茶葉中的香氣成分在干燥工序中損失掉，從而能生產出極富香味的速溶茶，用香精油與β-CD混合，添加適量的黏合劑制成芳香微膠囊，與茶葉混合加工成加香茶，沖泡時茶湯香味突出。

劉晶晶等［18］采取茶粉加入0.5%的β-環糊精和0.025%的EDTA，蒸餾水浸提的方法生產的速溶茶香氣較濃，色澤較好，而且保持了原茶葉的風味特色。覃麗等［19］的研究也表明，提取時加入β-環狀糊精，然后進行水浴濃縮、真空干燥的方法制得的速溶綠茶基本保留了原茶香氣。莊學東［20］在探討速溶茶浸提工藝時指出，浸提中添加β-環狀糊精的量為茶葉質量的6% ～8%為宜，添加過多，會使茶湯變渾;過少，則起不到保持茶香的作用。姚勇芳等［21］實驗結果也表明，浸取工序中β-環狀糊精的添加量以茶葉質量的8%左右為宜，濃度過低，不能有效束縛香氣成分，持久性差;濃度過高，導致糊精分子之間結合而渾濁，且香氣成分很難揮發出來。

焦家良等［22］及王岸娜等［23］分別在 CN1973653A和CN101049120A專利中公布，在速溶普洱茶速溶綠茶加工中加入β-環糊精不僅有助于保存茶顆粒的香氣，還能大量保存原茶中的固有營養成分如游離氨基酸、茶多酚、黃酮類物質、VC和微量元素等，且溶解速度快，冷后無沉淀，茶香獨特，氣味芳香宜人。葉寶寸等［24］研究以薄荷香精為芯材，以β-環糊精、糊精、麥芽糊精和可溶性淀粉對芳香微膠囊壁材進行篩選，結果表明，以β-CD對香氣物質包埋效果最佳，其次依次為麥芽糊精(吸濕性強，易潮解)、糊精，其中可溶性淀粉的效果最差。2008年陳婷［25］等也以β-環糊精和魔芋膠為壁材對普洱茶香氣成分進行微膠囊化，并得出最佳比例為β-環糊精與魔芋膠的質量比為500∶1。沈放等［26］在制取速溶普洱茶時，在茶渣中加入加入0.5%的β-環糊精進行濃縮，所得濃縮液與前次濃縮液混合之后冷凍干燥制得的速溶普洱茶陳香顯著，香氣得率提高，基本保持了原普洱茶的品質風格。

2.3 酶法增香

高菊兒等［27］的報道，早在1972年上海工業微生物研究所就用纖維素酶的方法制造速溶茶，并可大大提高速溶茶生產得率。譚淑宜等［28］和張正竹［29］的研究也表明，采用低溫酶法提取茶葉，如纖維素酶與果膠酶液提取茶葉能有效提高提取率，并且茶葉香氣成分在提取過程中散失較少，香氣有所改善。

梁靖等［30］通過對纖維素酶的應用研究表明，纖維素酶應用于速溶茶加工中較合適的浸提溫度為45℃、浸提時間為60min、添加量為0.15ug/mL。Vaswati Deka等［31］于 US2009/2009083418A1 專利中闡述了將茶原料通過冷凝收集可揮發性芳香物質，然后通過向余下的茶原料中添加纖維素酶、果膠酶、糖苷酶的一種或是幾種來提取可溶性固形物，然后將兩者混合來提高茶制品香氣的技術。武永福等［32］研究提出，酶輔助浸提速溶綠茶的溫度顯著降低，能耗顯著減少，蛋白酶、果膠酶、纖維素酶以及由它們組成的復合酶對茶葉各主要品質成分的浸出量均有提高。Jolly等在專利 US2007/0020744A1［33］中也提出酶組分能夠增加食品以及飲料中的營養物質和香氣成分的形成。夏濤等［34］通過誘導交聯作用將β-葡糖苷酶交聯到藻朊酸鹽上進行優化，結果表明，進行固化后的β-葡糖苷酶能明顯增加茶葉中香精油的總量(綠茶、烏龍茶和紅茶分別增加了20.69%、10.30% 和6.79%)。

2.4 香氣回填及滲透蒸發回收香氣增香

2.4.1 香氣回填技術

ARS技術(aroma-recovery system)是一種茶葉香氣的萃取回收技術，其原理是利用生物分子分解技術和特殊的萃取裝置(ARS)，從茶葉與水組成的茶漿中連續分離和萃取茶的香氣化合物經冷凝后冷藏，以保持最好的香氣品質狀態，然后通過回填技術將香氣液回填到茶粉中，生產出高香速溶茶粉。羅龍新［35］及陳悅水等［36］的研究均表明，采用ARS技術可明顯改善速溶茶和茶飲料的香味品質，特別是茶濃縮汁產品的表現尤為突出，可保持原茶葉85% ～90%的香氣特征和強度。但香氣蒸汽液的制備仍是一個技術難點，目前研究較多的是通過膜的滲透蒸發來回收茶葉香氣液。

2.4.2 滲透蒸發回收茶葉香氣

茶葉在加工之前以各種方法如蒸汽蒸餾或從加工中冷凝壓縮排氣流提取所得的香氣成分，最終添加到成品中，是困難的，并且從中得到的典型的香氣濃度僅在百萬分之一范圍內。而滲透蒸發技術在溫和條件下進行香氣回收，能夠提供很好的分離，被認為是傳統分離加工的替代技術。Voilley等［37］人也建議使用滲透蒸發這項技術，靠有機物質的滲透蒸發回收香氣。Karlsson等［38］通過在不同的溫度條件下對香氣化合物滲透蒸發回收，結果發現隨著蒸發溫度的升高，香氣化合物回收率明顯增加，但是不同香氣化合物對其回收的最佳溫度也具有明顯的選擇性。Dharmesh M Kanani等［39］應用膜技術從茶葉香氣濃縮物或茶提取物中回收香氣，在批量真空滲透蒸發系統中用聚辛甲基硅氧烷薄膜(POMS)和聚二甲基硅氧烷薄膜(PDMS)分別在八種主要香氣化合物的水溶液(二元混合物)、模型溶液以及真正的茶提取物中進行這些化合物的滲透作用研究，結果顯示，滲透作用對β-紫羅酮，反式-2-己烯醛，芳香醇，順式-3-己烯醇和3-甲基正丁醛的混合物有很好的選擇性，而對苯乙醛，2-甲基丙醛和苯甲醇有中等的選擇性。以上研究表明，滲透蒸發技術對香氣化合物有很好的選擇性和分離得率，并且操作條件溫和，是一種從茶葉香氣濃縮物中回收香氣的引人注目的技術。

Anudeep Rastogi等［40］于 US2009/0191309 A1 專利中闡述了在0.5～1.4Pa的絕對壓力下使茶葉與水或與水蒸氣充分接觸產生攜帶飽和香氣成分的水蒸氣，保證蒸汽中的香氣量大于單位原料的2%，小于蒸汽的1%，然后通過冷凝重新獲得濃縮香氣。Vaswati Deka等［41］于US2009/0169679 A1 專利中闡述了在適溫條件下，通過適當的單一酶或者混合酶作用下，提取茶水獲得含茶香的蒸汽，再重新回填生產出好的茶香產品。

在速溶茶生產過程中，利用滲透蒸發回收茶香，然后回填，固然是保留茶香的極好方式。但是在高溫蒸餾過程中也會造成一些非揮發性的香氣前體物質發生非酶促反應，生成大量的異味物質［42］，對速溶茶的香氣產生不良影響;再加上其對香氣化合物的選擇性相當不同，經高度濃縮后會導致香氣剖面的重大改變，如何完善此項技術，還需作進一步的研究。

2.5 其他增香保香技術的應用

2.5.1 超聲波輔助提取增香技術

超聲提取又稱超聲波萃取、超聲波輔助萃取。超聲提取的原理是利用超聲波輻射產生的強烈的空化效應、機械振動、擾動效應、高的加速度、乳化、擴散、擊碎和攪拌等多種作用，從而加速目標成分進入溶劑，提高提取效率，并可節約溶劑，避免高溫對提取成分的影響。夏濤等［43］的研究表明，與傳統茶葉萃取技術相比，在速溶茶生產中利用超聲波輔助萃取茶葉，能夠增加香氣化合物和糖苷類芳香前體物質的提取率，且生產的速溶茶感官品質較好。

2.5.2 微波提取增香

微波協助萃取是把微波作為一種與物質相互作用的能源來使用的，通過萃取劑對微波能量的吸收，從而達到提高萃取率的目的。根據鄭玉芝等［5］的研究，微波輔助有機溶劑萃取，可大大降低提取的溫度，并最大限度地保留香氣成分，避免其高溫揮發或變劣。

2.5.3 干燥工序中減少香氣損失

現行干燥速溶茶的方法主要有噴霧干燥和真空冷凍干燥兩種。比較兩種方式對速溶茶品質的影響，我們發現，噴霧干燥的時間短，效率高，所以在主要生產速溶茶的國家，幾乎都是采用噴霧干燥。但噴霧干燥也有一些缺點，如產品香氣相比真空冷凍干燥較差，沖泡時容易產生浮沫等。真空冷凍干燥干燥時由于不產生液相，冰凍茶汁失水后，不會發生體積收縮，因而產品特別疏松，冷溶性好，同時是在低溫缺氧的環境中干燥，因而化學反應很弱，使產品的色、香、味品質得到了保全。但冷凍干燥的成本高，生產能力小，使其應用受到了限制。

3 問題與展望

速溶茶生產是茶葉深加工的重要體現，在茶葉生產中占有重要地位。自古以來，我國人民飲茶講究的是茶葉的色、香、味、形的完美結合，而茶葉香氣更是茶葉感官審評的一個重要指標，加工速溶茶的原料一般都是些較粗老的茶葉，本身有效成分含量就低，又經過提取、濃縮、干燥等加工工藝，再加上香氣化合物本身的可揮發性能，在加工過程中不免發生氧化、縮合、聚合、異構等化學反應，大量香氣散失，從而造成速溶茶香低、味淡、冷溶性差等問題，從而在消費市場上缺乏競爭力。所以為了提高速溶茶的競爭力，實現速溶茶產品的高香冷溶特征依然是眾多研究者關注的重點，加大對速溶茶增香保香技術的研究，以期獲得更佳風味的速溶茶生產加工工藝。

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