茯磚茶加工中的酶學(xué)研究簡述

陳桂梅

(陜西咸陽蒼山茶業(yè)有限責(zé)任公司 712044)

茯磚茶制作原料為黑毛茶，經(jīng)過篩分、汽蒸、渥堆、壓制、發(fā)花和干燥等工序加工而成，過去主銷新疆、甘肅、西藏等邊疆省、區(qū)，故稱“邊銷茶”，是我國邊疆游牧民族生活的必需品［1］，具有很強(qiáng)的消食化膩?zhàn)饔?。隨著生活水平的提高，內(nèi)地人們由于攝入大量高脂高蛋白食物，導(dǎo)致高血脂、高血壓、高血糖、肥胖者增多。近年來，茯磚茶逐漸進(jìn)入內(nèi)地市場(chǎng)。

茯磚茶初制過程中，鮮葉經(jīng)高溫殺青后，原有的內(nèi)源酶系統(tǒng)活性已基本鈍化。所以后期加工過程中出現(xiàn)的酶系與微生物代謝活動(dòng)有著密切的關(guān)系，一切生命活動(dòng)都需要有酶的參與，微生物的酶促作用在茯磚茶形成獨(dú)特品質(zhì)中起著動(dòng)力作用［2］。筆者就茯磚茶加工過程中參與的主要酶類進(jìn)行簡單綜述，闡明這些酶類物質(zhì)在茯磚茶品質(zhì)形成和化學(xué)成分變化中的作用，并指出目前研究的空白，為探討茯磚茶品質(zhì)形成機(jī)理提供理論依據(jù)。

1 茯磚茶加工中的主要酶類

1.1 多酚氧化酶

多酚氧化酶(EC 1.10.3.1)，一類含銅的氧化還原酶［3］，催化酚類物質(zhì)氧化成醌類物質(zhì)，廣義上，分為三大類即單酚單氧化酶(酪氨酸酶yrosinase，EC.1.14.18.1)、雙酚氧化酶(兒茶酚氧化酶 catechol oxidse，EC.1.10.3.2)和漆酶(laccase，EC.1.10.3.1)。在這三大類多酚氧化酶中，兒茶酚酶主要分布在植物中，微生物中的多酚氧化酶主要包括漆酶和酪氨酸酶。茯磚茶在殺青過程中多酚氧化酶鈍化［4］，實(shí)質(zhì)是鈍化了其中的兒茶酚酶，在后期渥堆和發(fā)花過程表現(xiàn)的多酚氧化酶同工酶譜帶與鮮葉中的不一樣，主要是因?yàn)槲⑸锓置诘钠崦负屠野彼崦杆?。渥堆過程是微生物群體的綜合作用過程，此階段多酚氧化酶是由多種微生物分泌產(chǎn)生，而在發(fā)花過程中多酚氧化酶主要由優(yōu)勢(shì)菌冠突散囊菌分泌產(chǎn)生［2］。在渥堆和發(fā)花過程中，微生物通過酶促作用將茶葉中的多酚物質(zhì)氧化成茶黃素、茶紅素和茶褐素等產(chǎn)物，從而使得茶湯相比綠茶少了苦澀，入口綿滑回甘，茶湯顏色紅亮［5］。

1.2 過氧化物酶

過氧化物酶［Peroxidase，EC1.11.1.7(X)］是廣泛存在于各種動(dòng)物、植物和微生物體內(nèi)的一類氧化酶［6］。催化由過氧化氫參與的各種還原劑的氧化反應(yīng):RH2+H2O2→2H2O+R［7］。過氧化物酶是一種由單一肽鏈與卟啉(Protoporphyrin IX)構(gòu)成的血紅素蛋白(Hemoprotein)，脫輔基蛋白分子(Apoprotein)須與血紅素結(jié)合才構(gòu)成全酶(Holoenzyme)［8］。渥堆中微生物不能分泌此胞外酶，渥堆初期檢測(cè)到的過氧化物酶屬于茶葉中的內(nèi)源酶，由于其熱穩(wěn)定性高于多酚氧化酶，所以在渥堆初期有少量酶活性存在［9］。

1.3 纖維素酶

纖維素酶(Cellulase)是降解纖維素的一組酶系的總稱，纖維素酶由三類不同催化反應(yīng)功能的酶組成［10］，包括:①內(nèi)切葡萄糖苷酶(endo-1，4-β -Dglucanase，EC3.2.1.4WT，來自真菌的簡稱 EG，來自細(xì)菌的簡稱Cen)，該類酶能隨機(jī)地在纖維素分子內(nèi)部降解β-1，4糖苷鍵;②外切葡萄糖苷酶(exo-1，4-β -D-glucanase，EC3.2.1.91，來自真菌的簡稱CBH，來自細(xì)菌的簡稱Cex)，它能從纖維素分子的還原或非還原端切割糖苷鍵，生成纖維二糖;③纖維二糖酶(3-D-glucosidase，EC3.2.1.21，簡稱BG)，它把纖維二糖降解成單個(gè)的葡萄糖分子，纖維素降解成葡萄糖的過程是纖維素酶各組分協(xié)同作用的結(jié)果［11］。

纖維素酶在茯磚茶制造中發(fā)揮著重要作用。經(jīng)高溫殺青，茶葉中內(nèi)源纖維素酶活性被急劇鈍化。渥堆12小時(shí)后纖維素酶活性明顯增強(qiáng)，至渥堆完畢時(shí)，其活性達(dá)到了渥堆前期的近3倍，這與微生物的代謝活動(dòng)密不可分。由于其分泌的纖維素酶，使粗老硬脆、粘手感極差的渥堆葉逐漸軟化，粘手感增強(qiáng)，甚至還出現(xiàn)泥滑現(xiàn)象。發(fā)花階段，冠突散囊菌所產(chǎn)纖維素酶屬于酸性纖維素酶，耐高溫，因此在干燥階段升溫既是利用這一特性充分轉(zhuǎn)化茶葉中的粗纖維物質(zhì)，形成茯磚茶特有的品質(zhì)和風(fēng)味［12］。

1.4 果膠酶

果膠酶(Pectolytic enzyme or pectinase)是一類分解果膠物質(zhì)的酶的總稱。包括果膠水解酶(Pectin hydrolases)、果膠裂解酶(Pentin lyases，PL)、果膠酯酶(Pectin esterases，PE)和原果膠酶等［13］。在茯磚茶加工中，果膠酶使果膠物質(zhì)水解成小分子的糖類物質(zhì)，減少“絲網(wǎng)絡(luò)”，增強(qiáng)茶湯的醇和度，增加茯磚茶的品質(zhì)風(fēng)味［14］。

1.5 蛋白酶

蛋白質(zhì)及氨基酸是茶樹體內(nèi)含氮化合物的重要組成部分，蛋白酶是催化蛋白質(zhì)中肽鍵水解的一類酶［15］。茯磚茶加工過程中主要以酸性蛋白酶存在，但其活性較低，酶促作用不及纖維素酶和果膠酶。

2 酶活性的變化與微生物種群變化的關(guān)系

茯磚茶初制過程中，鮮葉經(jīng)高溫殺青后，原有的內(nèi)源酶系統(tǒng)活性已基本鈍化，后期加工中形成的酶系主要由其中的微生物分泌。渥堆前期大量繁殖的是假絲酵母菌，同時(shí)伴隨著少量黑曲霉和細(xì)菌，渥堆后期則以黑曲霉和細(xì)菌中的球菌及芽孢菌數(shù)量增長較快［16，17］。研究證實(shí)，黑曲霉是分泌胞外酶極為豐富的菌種，它不僅可以分泌纖維素酶、果膠酶、蛋白酶、脂肪酶和各種糖化酶等水解或裂解酶類，還可以釋放多酚氧化酶等氧化酶類［18］;酵母菌也屬一類廣譜泌酶菌，對(duì)碳水化合物、果膠、纖維素及脂肪等均有一定的分解能力［19］，細(xì)菌同樣具有代謝上的全能性，多酚氧化酶、纖維素酶和果膠酶等都屬于細(xì)菌分泌胞外酶的范疇。渥堆中多酚氧化酶、纖維素酶和果膠酶活性與真菌類數(shù)量變化(主要是酵母菌和霉菌)存在相當(dāng)高的關(guān)聯(lián)度。酸性蛋白酶活性的高低僅與真菌類的黑曲霉有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)度，過氧化物酶活性與細(xì)菌和真菌類微生物的消長近乎無關(guān)聯(lián)性。發(fā)花階段，由于茯磚茶中的優(yōu)勢(shì)菌-冠突散囊菌大量繁殖，它們從茶葉中吸取可利用態(tài)基質(zhì)，進(jìn)行代謝轉(zhuǎn)化，在滿足自身生長發(fā)育的同時(shí)，產(chǎn)生各種胞外酶(如多酚氧化酶、果膠酶、纖維素酶、蛋白酶等)作為有效的生化動(dòng)力，催化茶葉中各種相關(guān)物質(zhì)發(fā)生氧化、聚合、降解、轉(zhuǎn)化［20］。因此，茯磚茶渥堆中微生物種群的更迭及數(shù)量的消長，決定了整個(gè)體系中酶系的種類與活性水平;發(fā)花的實(shí)質(zhì)是冠突散囊菌借助其體內(nèi)的物質(zhì)代謝與分泌的胞外酶的作用，實(shí)現(xiàn)色、香、味品質(zhì)成分的轉(zhuǎn)化，形成茯磚茶特有的品質(zhì)風(fēng)味。

3 結(jié)語

茯磚茶的品質(zhì)形成過程與多種酶促合成的過程十分密切，而這些酶活性高低又與加工過程中微生物的種群和數(shù)量相關(guān)。目前，有關(guān)茯磚茶加工過程中的酶學(xué)研究多集中在渥堆階段，而對(duì)發(fā)花階段茶內(nèi)酶活性的變化則鮮見報(bào)道;同時(shí)對(duì)茯磚茶中的酶類研究不夠深入，僅僅局限于多酚氧化酶、纖維素酶和果膠酶，而對(duì)茶中的抗氧化活性的酶系未見報(bào)道。由于發(fā)花是形成茯磚茶獨(dú)特品質(zhì)的關(guān)鍵工序，其中的冠突散囊菌在利用茶葉中的物質(zhì)進(jìn)行生長繁殖時(shí)會(huì)分泌一些胞外酶，通過酶促作用將茶葉中的物質(zhì)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，滿足自身生長需要的同時(shí)也形成了茯磚茶特有品質(zhì)和風(fēng)味。因此，對(duì)發(fā)花階段酶的種類、活性高低、產(chǎn)酶機(jī)理、影響因素進(jìn)行研究，對(duì)揭示發(fā)花與茯磚茶品質(zhì)形成關(guān)系具有重要意義。對(duì)茯磚茶加工過程中與茶品質(zhì)和保健相關(guān)的酶系及作用機(jī)理有待全面、深入的研究。

［1］王融初，彭雄根.茯茶生產(chǎn)科技發(fā)展與西北民族情緣［J］.茶葉通訊，2007，34(1):44～47.

［2］黃建安，劉仲華，施兆鵬.茯磚茶制造中主要酶類的變化［J］.茶葉科學(xué)，1991，11(增刊):63～68.

［3］吳紅梅，蕭慧，劉剛，陳治鋒.多酚氧化酶的研究進(jìn)展［J］.茶業(yè)通報(bào)，2004，26(2):62～64.

［4］禹利君，史云峰，楊偉麗，等.烏龍茶做青期間多酚氧化酶、過氧化物酶的活性變化［J］.茶葉科學(xué)，2001，21(2):13～133.

［5］譚和平，周李華，錢杉杉，李懷平，葉德萍.茶葉發(fā)酵中的酶學(xué)研究進(jìn)展［J］.中國測(cè)試，2009，35(1):19～23.

［6］鄭寶東.食品酶學(xué)［M］.福建:東南大學(xué)出版社，2006，151.

［7］劉穩(wěn)，李楊，高培基，齊飛.過氧化物酶研究進(jìn)展［J］.纖維素科學(xué)與技術(shù)，2000，8(2):50～64.

［8］Dunford H B ，Stillman J S.On the function and mechanism of peroxidases［J］.Coord Chem Rev，1976，19(2):187 ～251.

［9］劉仲華，黃建安，施兆鵬.黑茶初制中主要酶類的變化［J］.茶葉科學(xué)，1991，11(增刊):17～22.

［10］Hilden L，Johansson G.Recent developments on cellulases and carbohydratebinding modules with cellulose affinity［J］.Biotechnol Let，2004，26(2):1683 ～1693.

［11］農(nóng)向，伍紅，秦天鶯，等.纖維素酶的研究進(jìn)展［J］.西南民族大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2005，31(S):29～33.

［12］蔡正安，劉素純，劉仲華，等.茯磚茶中冠突散囊菌纖維素酶的酶學(xué)性質(zhì)研究［J］.茶葉科學(xué)，2010，30(1):57～62.

［13］Arias C，Burns J.A pectinmethylesterase gene associated with a heatstable extract from citrus［J］.Journal of Agricutral Food Chemistry，2002，50(3):465～3 472.

［14］禹利君，楊偉麗.茶葉加工中的酶學(xué)研究進(jìn)展［J］.茶葉通訊，1998，2:31～34.

［15］劉秀花.芽孢桿菌生物學(xué)及其應(yīng)用［M］.河南:河南大學(xué)出版社，2007，250.

［16］胡建成，胡月齡.四種磚茶中霉菌的分離鑒定［J］.茶葉，1957，18～19.

［17］溫瓊英.黑茶渥堆的微生物學(xué)研究［J］.湖南農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)，1985，3:67～74.

［18］周紅春，蕭力爭，劉仲華.微生物與黑茶品質(zhì)形成研究進(jìn)展［C］.湖南省茶葉學(xué)會(huì)2007年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.2007:324～328.

［19］溫瓊英.茯磚茶中主要微生物的研究［J］.茶葉通訊，1986，4:19～21.

［20］王志剛，童哲，程蘇云.茯磚茶中霉菌含量和散囊菌鑒定及利弊分析［J］.食品科學(xué)，1992，5:6～8.