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(fēng)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(yīng)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(fēng)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。總的來說，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(yīng)，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(dǎo)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(dǎo)致心絞痛、冠心病、心肌梗塞、中風(fēng)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(yù)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(dǎo)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(yīng)用于糖尿病預(yù)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(xué)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(yù)防腎結(jié)石[15，52]。紅茶菌中的維生素（VB12和VB9）也可以預(yù)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(fēng)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(yīng)，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(xué)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(xué)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(shè)備安全衛(wèi)生、無金屬或其他化學(xué)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(yīng)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(xué)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。