酶工程在茶葉深加工中的應用途徑探討

丁梁斌

（徐州生物工程職業技術學院衛生健康學院，江蘇 徐州 221000）

酶工程技術屬于當代“五大生物工程技術”之一。應用酶工程技術即通過工程學手段應用微生物細胞、酶或動植物細胞之中的某類功能，為社會生產提供服務。從總體上看，酶工程技術的應用范圍較大，包含生產、開發、提取、分離等多項技術，且在茶葉的深加工領域，酶工程技術的應用具有重要的影響作用。

1 茶葉天然產物合成中酶工程技術的應用

酶在生物合成中具有較強優勢，例如專業性強、反應效率高以及條件溫和等。采用酶制劑對應用價值較高的天然活性物質實施合成，是當前生物技術領域中的重點研究問題之一。將酶工程技術應用于茶葉深加工領域，在成分修飾、成分合成2 個方面，已經取得了顯著的進步，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。

1.1 通過酶工程技術對茶黃素進行合成

茶黃素含有諸多醫藥保健功能，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求，需要由茶葉深加工方面入手，解決供需矛盾。針對茶黃素前體物質兒茶素開展研究可以了解到，當前可以應用的茶黃素制備方式主要有化學合成法、酶制劑合成法等，酶制劑合成法可細化為游離酶法、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。

在酶固定化技術不斷成熟、發展且固定載體愈加多元的情況下，采用固定化酶法對茶黃素進行制備，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，并對相應的固定化方法進行應用。由樹脂、納米碳酸鈣以及纖維素等形成的載體材料，可以應用于固定化多酚氧化酶的制備工作之中，并可以應用于茶黃素的制備。

1.2 使用酶工程技術合成茶氨酸

當前采用酶工程技術對有關于茶氨酸的制備工作開展研究，需要采用多個來源不同的GGT酶和不同的谷氨酰供體進行研究。因為如果直接從茶葉中提取茶氨酸合成酶可能導致其初選失活，并且應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胞，之后均可制備茶氨酸。當前“茶樹體內具有茶氨酸合成酶”這一事實已經被證明，并且茶氨酸合成酶為茶樹獨有，但是其在茶樹體外極易失活，且因為茶鮮葉之中多酚物質的含量較大，所以其中的酶提取及利用工作受到了嚴重限制。以此為基礎，開展茶氨酸制備工作需要首先對相應的谷氨酰供體進行選擇，從而可以對含有GGT微生物的菌株開展固定化的處理工作，并可針對反應器進行相應的設計，從而為茶氨酸制備工作的順利開展提供保障。

1.3 使用酶工程技術對兒茶素進行修飾

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。其中EGCG 含量最高，并且具有最顯著的活動。當前兒茶素具有較強保健功能已經被證明，但其中仍存在諸多問題。例如，兒茶素中含有的水溶性物質導致其不能在脂類產品中得到廣泛應用，且因為其脂溶性相對較差，所以透過雙脂層細胞膜的難度較大，也就難以順利針對靶向作用點發揮作用，從而導致其自身活性大幅度降低。并且，兒茶素在生理環境之下，存在穩定性較差的情況，兒茶素的生物利用度仍相對較低，因此需要針對兒茶素的結構實施分子修飾工作。通過酶法針對兒茶素實施結構改造工作，能夠強化羥基定位修飾，且在進行反應的過程中，并不需要針對基團實施特殊的保護，由于反應條件溫和，兒茶素的生物活性能夠在最大程度上得以保持[2]。

2 茶葉天然產物提取中酶工程技術的應用

茶葉中包含諸多具有保健功能以及醫藥價值的值得進行提取研究的天然物質，例如茶多糖、茶多酚、茶黃素、茶氨酸以及茶皂素等。但是，不同的天然產物在茶葉中的含量各不相同，且部分產物含量極低，若直接對其進行提取，提取率很低，所以有必要在茶葉天然產物提取工作中應用酶工程技術。當前主要通過胰蛋白酶、果膠酶以及纖維素酶等酶工程技術對茶葉實施水解，使茶葉組織結構遭到破壞，促使其中的天然產物向外釋放，提升提取率。例如在適當條件下，應用果膠酶復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，使用水酶法對茶籽油進行提取，效果相對較好，既不需要進行精煉加工，也不需要進行有機溶解，出油率較傳統方法提高約7%，同時質量標準、營養物質含量以及風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的應用

3.1 固體速溶茶中酶工程技術的應用

從實際上來看，由茶葉中提取各項天然產物的工藝較為復雜，同時存在設備昂貴、環保要求較高等制約因素，且當前茶飲料工業越來越發達，市場對濃縮茶汁或速溶茶的需求量越來越大。但是，當前速溶茶生產方面存在穩定性差及制率低等缺陷。對于速溶茶的加工工作，主要過程為提取茶葉中的芳香物質，并盡可能的保持芳香物質，且還需對咖啡堿、氨基酸等進行提取，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對茶湯固形物含量以及萃取率產生重要影響，此時應用纖維素酶能促進速溶茶的提取率并提升穩定性，不僅保香效果更加良好，且進行沖飲之后，口感更加香醇。

3.2 液態茶飲料中酶工程技術的應用

現代茶飲料起源于20 世紀60 年代的美國，隨后逐漸傳入日本、歐洲以及我國臺灣地區。20 世紀80 年代中后期，我國內地的茶飲料產業逐漸發展，主要產品包括涼茶、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，且茶飲料的生產工藝不斷改進，但是因為茶飲料注重茶葉的香氣成分，同時存在多酚類物質，所以存在營養損失、冷后混、芳香物質易散等不良情況。應用酶工程技術能有效解決以上問題，進一步推動我國茶飲料行業的發展。

4 結語

當前在茶葉深加工領域中，酶工程技術主要應用范圍包括茶葉天然產物的合成提取以及茶飲料的制作等。隨著時代發展，市場對于茶葉深加工提出了更多、更高的要求，酶工程技術在該領域之中的地位也就越來越重要，必然具有更好、更廣闊的發展前景。