茶树花资源研究利用现状与展望

2018-01-17 17:02刁梦瑶生吉萍
中国食物与营养 2017年12期
关键词:茶花花粉茶树

刁梦瑶,申 琳,生吉萍

(1中国人民大学农业与农村发展学院,北京 100872;2中国农业大学食品科学与营养工程学院,北京 100083)

茶树花含有丰富的内含物质,具有抗氧化、解毒、抑菌、降糖、延缓衰老、防癌抗癌和增强免疫力等功效[1-2]。本文将从茶树花的特点、活性成分的功能及分离纯化、茶树花的专利及典型产品的利用现状以及应用前景四个方面来介绍,以期为茶树花的开发和综合利用提供新思路。茶树花外形典雅优美,是完全花、两性花,主要依靠昆虫传播花粉[3]。茶树的开花期因产地、品种、气候等因素不同而有差异[4]。我国大部分茶区的盛花期在10月中下旬至11月上中旬,云南西双版纳和海南等地的盛花期在12月至翌年1月[5]。我国是产茶大国,2014年全国茶园面积为274.19万hm2 [6],每亩茶园茶树花的产量为1 500~3 000 kg[7]。据估计,全国茶区每年可产鲜花400万~800万t,茶树花资源十分丰富。

1 茶树花中的功能性成分及分离提取

茶树花中所含的功能性成分主要有水、茶多酚、蛋白质、氨基酸、茶皂素、茶多糖、黄酮类物质、SOD等。许金伟等[8]对茶树花中的主要功能性成分进行了定量测定,结果表明,茶树花中茶多酚占3.62%~4.48%、总糖占16.15%~23.25%,其中茶多糖占1.60%~1.65%、茶氨酸占3.92%~5.03%、黄酮占0.141%~0.162%。同时结果证实,茶树花同茶树的叶、芽一样,营养成分的种类及含量相似。

1.1 茶多酚

茶多酚作为一种新型的食品抗氧化剂,具有抑菌、抗癌、抗衰老、抗辐射、抗氧化、降血糖、降血脂等一系列药理功能。卢雯静[9]研究了提取纯化后的茶多酚样品对金黄色葡萄球菌等四种常见菌的抑制效果,证明了茶多酚的抑菌作用。茶多酚作为保鲜剂和除臭剂和肉制品和鱼制品的抗氧剂,广泛地应用于油脂加工、食品工业、医药工业和日用化工业。茶多酚目前常从茶末或低档茶叶中提取,而从废弃的茶树花中提取能大大地降低成本。目前,提取茶多酚粗品的方法有微波浸提法、超声波浸提法、溶剂萃取法、超临界萃取法等,纯化方法主要有沉淀法、溶剂萃取法、树脂法等[9]。黄阿根和董瑞建等[10-12]对茶树花多酚的提取纯化工艺及抗氧化性能进行了较系统科学的研究,开发了一条可行的超声波辅助浸提——超滤膜去杂——树脂吸附联用技术提取纯化茶多酚的工艺路线,同时对不同体积分数乙醇水溶液梯度洗脱法制备得到的高纯度茶树花多酚进行了羟基自由基及 DPPH自由基清除率测定,证明了茶多酚良好的抗氧化性能[13]。

1.2 茶多糖

茶多糖是茶叶中一类具有一定生理活性的复合多糖。韩铨等[14]研究发现,茶多糖可以增强机体的迟发超敏反应以及吞噬细胞的吞噬作用,提高宿主对肿瘤的防御反应。韩铨等[15]另一项研究以不同剂量、分离纯化后的TFP-1(茶树花多糖的主要成分之一)分别喂养5组大鼠连续28d,发现茶树花多糖可以保护小鼠由溴苯引起的肝组织脂质过氧化,并且显著地减弱了丙二醛含量的增加。魏新林等[16]研究表明,茶树花多糖可以降低四氧嘧啶糖尿病模型大鼠的血糖,防止血糖快速上升,其可能的机制是茶树花多糖提供氧使大鼠免受氧化损伤并且可以抑制消化酶的活性。此外,茶多糖还具有降血脂、抗凝血、抗血栓、免疫调节、保护皮肤等作用[17]。目前,茶树花中茶多糖的提取技术主要有溶剂浸提、酶解提取、超声波辅助提取、微波萃取、超临界CO2萃取等[18]。对茶多糖提取工艺的研究有很多,秦德利等[19]用响应曲面法优化了超声波辅助热水浸提技术提取茶树花多糖的工艺,提取率为7.69%。韩艳丽[20]探讨了茶树花多糖微波辅助提取的最佳工艺,这些研究使茶树花多糖得到充分利用,变得更加可行。

1.3 茶皂素

茶皂素具有抑菌的效果,卢雯静[9]研究发现,其对酵母菌的抑制效果明显。茶树花皂苷还具有肠胃保护、降血脂、降血压、抗糖尿病、抗过敏、减肥等生物活性[21],在保健食品、医药等领域有着广阔的应用前景。水提法、有机溶剂浸提法、混合溶剂浸提法、微波辅助提取法、超声波辅助提取法、超临界流体萃取法等常被应用在茶皂素的提取中[9]。目前有关茶树花皂苷的研究还较少,有待于进一步深入研究。

1.4 SOD

茶树花中的SOD主要在存在于花粉中,且活性较高,耐热性较好[22]。因此,研究茶树花中SOD的分离、纯化技术,为食品、医药、日化用品等行业提供成本低廉、取材便利的原料,也是茶树花利用的一个方向。

1.5 黄酮类物质

黄酮类物质具有抗炎、抗氧化、抗细菌、抗病毒、抗肿瘤等生物活性[23],可作为保健食品的原料。茶树花中黄酮类物质含量较为丰富,陈小萍等[24]对不同提取方式获得的茶树花黄酮清除羟自由基(·OH)的效果进行了探讨,同时证明了黄酮提取物清除羟自由基的效果远高于维生素C。目前提取黄酮类的方法主要有热水提取法、乙醇提取法、超声波提取法等[24]。

1.6 蛋白质、氨基酸

茶树花中的蛋白质含量明显比茶叶的平均水平高[25],具有较大的利用空间。邓雪等[26]利用离子交换层析法得到茶花中的水溶性蛋白,通过在体外模拟人体内消化环境测定吸附胆酸盐的能力,证实了茶花水溶性蛋白具有一定的降血脂功能,为其在医疗保健方面的应用提供了依据。茶花粉中的氨基酸含量居常用花粉首位,高达23.57%;蛋白质含量是鸡蛋、牛奶的5~7倍[27],且茶花粉中的蛋白质为完全蛋白。应用于保健食品行业的潜力巨大。

1.7 挥发性成分

曾亮等[28]收集了12个茶树花样品,分别对其中所含的挥发性成分进行了定性定量分析,结果发现,茶树花的挥发性物质主要有以下七大类:烯烃、醛类、醇类、酸类、烷烃、酮类及酯类,而苯乙酮是最主要的挥发性物质,部分香气物质的含量因茶树植株种类不同而有较大差异。因具有多种挥发性成分,茶树花可提取得到茶树花精油,精油的传统提取方法多采用水蒸气蒸馏法、溶剂萃取法、超临界CO2萃取法和分子蒸馏法。余锐[29]优化了超临界CO2萃取茶树花浸膏以及β-环糊精包合法制备茶树花浸膏微胶囊的工艺,并证明了茶树花浸膏的降血脂和抗氧化能力。顾亚萍[30]研究了茶树花精油的提取工艺,并通过GC-MS分析,研究3种干燥方式对茶树花精油组成的影响。茶树花精油在化妆品行业有着广阔的应用空间。

2 茶树花的利用现状

2.1 茶树花相关专利统计

截止2016年12月,在中国知识产权网上登录的有关茶树花的专利共135项,其中大多数专利涉及的是茶树花的成分提取、保健食品,利用茶树花生产茶、酒及饮料的技术与设备。将茶树花作为配料掺入香烟制作中,也有5项专利的申报(附表)。

附表 茶树花相关专利统计

注:数据来自中国知识产权网

2.2 典型茶树花产品的产品开发现状

2.2.1制备茶花茶 茶树花可以直接采摘制成茶花茶。凌彩金等[31]对茶树花制茶工艺进行了研究,对所得茶花茶进行了品质评定及内含物含量测定,结果表明,茶树的鲜花都可制茶花茶,茶树花茶的品质会因茶花的品种、部位的不同而有差异;同时,研究人员开发了一条茶树花茶的工艺路线:采摘→自然萎凋→蒸汽蒸花→脱水烘干→包装,采用这一工艺制作的茶树花茶品质较好。茶树花还可以与茶幼果、茶鲜叶以不同的配比制成红碎茶。伍锡岳等[32]对红碎茶工艺技术进行了系统的研究与中试实验,结果证明,茶树花果的主要生化成分均与茶树鲜叶相似,在制成红碎茶过程中,也具有与鲜叶相似的物理变化和品质,制成的红碎茶品质完全符合出口标准,经济效益很高。梁名志等[33]探索了连窨制红茶的工艺路线,因茶树花花粉含量高,适合窨制红茶,制得的成品花蜜香浓爽持久,能较大提高红茶的香气。此外,赵旭等[34]研制了茶树花冰茶的制作工艺,确定了茶花汁的最佳浸提条件和茶树花冰茶的最佳配方,制得了具有茶香气、清凉爽口、有清香味的花冰茶。邬龄盛等[35]开发了一种茶树花菌类茶,将功能性真菌接入以茶树花为主要基质、加入其他材料组合而成的培养基中,经过人工调控培养,杀菌后加工培养基而制得。

2.2.2制茶花饮料 2007年日本已经开发出茶树花饮料,并且被批准为保健饮品进行销售[21]。于健[36]研制了一款茶树花酸奶,兼具茶树花与酸奶二者的营养保健功能。史劲松[37]研究了茶树鲜花饮料的澄清技术,采用超滤工艺对茶树花汁进行澄清和除菌,因其不经热灭菌,能够较大程度地保留茶树花中的功能性成分,制备的茶树鲜花饮料茶香气较为清爽,有着广阔的市场空间。

2.2.3制备茶花酒 茶花酒目前有2种,一种是泡制茶花酒,一种是酿造茶花酒,二者生产工艺不同,得到的茶花酒的理化成分与感官评价也有不同。将基酒、茶花、蔗糖以一定比例进行泡制,放入17~24℃的环境下静泡3~4 个月后过滤得到的就是茶花泡制酒[38]。俞云春等[39]比较了茶树花蕾、鲜花、干花、花粉制成的不同茶花酒的生化成分与感官效果,得出用茶树鲜花及干花制得的最优。杨清平[38]等比较了不同品种的茶树花和不同基酒对产品品质的影响,初步确定了茶花酒的生产工艺及具体技术参数,并得出低度白酒制得的茶花酒品质较好。姚敏等[40]对一种茶树花浸泡酒进行了成分分析,以及对营养与风味进行了鉴定,结果表明,茶树花中有效成分如氨基酸、功能性蛋白质、多肽、多糖等在浸泡过程中充分地溶入了茶花酒中,大大提高了酒的营养价值。

酿造茶花酒是以茶树花为主要原料制成培养基,经接菌发酵、抑菌、过滤、勾兑、陈酿、降度、杀菌等工序而制成的功能性保健酒[41]。邬龄盛等[41]研究了茶树花酒的生产工艺流程,并对茶树花酒的主要生化成分进行了测定,所制茶树花酒呈橙色,色泽清亮无沉淀,综合了酒的醇香与茶的清香,风味独特。庞式等[42]进一步研究了茶花酒酿造的具体工艺参数,茶花配比为6%,酵母繁殖旺盛时加入茶花、冷浸提7d以上时产品品质较高,茶花在用冷浸提且酒不加热的处理条件下能有效防止产品出现浑浊现象,并证明了普洱茶对茶花酒品质的增效作用。鄯颖霞等[43]开发了一种新型的茶树花苹果酒,将茶树花加入苹果汁中,进行2次发酵,所制茶树花苹果酒色泽金黄,澄清透明无沉淀,茶花香、酒香和果香三者融合在一起,口感柔和、酒体醇和。茶花酒既有茶花的清香和营养,又有酒的醇香和保健作用,酒精度低、色泽透亮、口感较温和、市场潜力较大[44]。白蕊等[45]还尝试将茶树花添加在制曲原料中与之混合制成含有茶树花的大曲,用于固态白酒的酿造,用优化后的大曲进行酿酒试验,发现其所酿酒样香气组分含量普遍高于传统大曲,丰富了茶花应用于酒的酿制的途径。

2.2.4精油 顾亚萍等[46]用β-环糊精将茶树花精油制成粉末状的茶树花香精,使其在气味上减少刺激性,并达到缓释和保护作用。茶树花精油也可应用在食品领域,白晓莉等[47]初步探索了茶树花精油在卷烟中的应用,在卷烟生中加入一定量的茶树花精油可提升卷烟的香气量、香气质和改善余味等感官质量指标,还考察了在特定温度条件下茶树花精油微胶囊在烟草中的释放动力学[48]。

2.2.5茶树花粉 茶树花粉具有高蛋白、低脂肪的特点,氨基酸含量居各种花粉首位,必需氨基酸配比均接近或超出 FAO/ WHO 颁发的标准模式值[49],烟酸及锰、锌、铬等微量元素含量也较高[50],营养丰富,是不可多得的天然保健品。此外,还有研究证明,茶花粉特有的茶多酚、茶多糖、SOD等活性成分对人体有解毒、抑菌、降糖、延缓衰老、防癌抗癌和增强免疫力等功效,并且是防治动脉硬化和肿瘤的首选花粉[50]。目前,国内外市场上也出现了一些开发的茶树花粉产品,如花粉蜜、蜂宝素、花粉胶囊等。另有研究表明,茶花粉还有着监测环境污染、鉴定有机肥腐熟程度的功能[51]。

3 应用前景

2013年1月4日,国家卫生部颁布第1号公告[52],批准茶树花等资源为新资源食品,茶树花受到各界人士的广泛关注。茶树花的安全性也已被证实,李博等[53]对其致畸毒性进行了研究,结果表明,茶树花对孕鼠生长和胚胎发育无不良影响和致畸作用,更推动了茶树花在食品领域的开发。人工采摘茶树花,可使茶树养分充分地供给茶叶、芽利用,促进茶叶产量、提高茶叶品质,还能为茶农带来额外收益[54],目前茶树花的利用十分局限,在实现茶树花的开发利用时,应重点关注以下几点:(1)应进一步深入研究各功能成分的分离纯化方法,减少活性成分在生产过程中的损失;(2)开发茶树花产业的新途径,茶树花可直接加工成茶花茶、茶花饮料、茶花酒进行销售,也可提取其中所含的茶多酚、茶多糖等活性成分应用于食品、医药、化妆品等领域,还可以萃取得到茶树花精油应用于日化用品、卷烟生产中,产品可以以多种形式出现在市场上;(3)应将已成熟的茶树花生产工艺推向规模化、产业化,并致力于生产具有高附加值的深加工产品,提高经济效益。◇

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