茶饮料的加工技术摘要

导读:茶饮料的加工技术研究进展,茶饮料是指茶叶经预处理、浸提、澄清、调配、罐装、灭菌等工序处理后,现代茶饮料于20世纪60年代起源于美国,我国对茶饮料的研究起步较晚,也真正接受了茶饮料,一些大型食品企业纷纷参与茶饮料的开发与生产中,使得茶饮料生产异常火爆,1997年我国的茶饮料产量为20万t,已成为继碳酸饮料、饮用水之后的第三大软饮料,是加入茶成分的果味饮料或果汁饮料,如乳酸菌茶饮料、罗望子茶饮料、

茶饮料的加工技术摘要

茶饮料的加工技术研究进展

茶饮料是指茶叶经预处理、浸提、澄清、调配、罐装、灭菌等工序处理后,制成地具有茶汤风味的制品。现代茶饮料于20世纪60年代起源于美国,随后陆续传到日本、欧洲及我国台湾等地。我国对茶饮料的研究起步较晚,开始于20 世纪80年代中后期,主要产品有茶汽水、茶可乐、凉茶等,但未形成气候,直到20 世纪90 年代中期,河北旭日集团向全国推出了冰茶、暖茶,其强大的广告宣传使广大消费者认识了旭日升冰茶,也真正接受了茶饮料。随后,一些大型食品企业纷纷参与茶饮料的开发与生产中,使得茶饮料生产异常火爆。1997年我国的茶饮料产量为20万t,1998年为40万t,1999年为80万t,2000年达150万t,2002年达300万t,已成为继碳酸饮料、饮用水之后的第三大软饮料。在品种方面,主要有3种,即调味茶、纯茶和混合茶。国外所称的冰茶就是一种调味茶,是加入茶成分的果味饮料或果汁饮料。混合茶是将茶叶提取物同其他一些食品原料混合而得到的一种茶产品,如乳酸菌茶饮料、罗望子茶饮料、红景天乌龙茶饮料等。

近几年来,茶饮料在我国饮料市场所占的地位越来越重要,生产工艺得到了不断的改善,生产技术也有了较大的提高,尤其是茶饮料在澄清、包装、灭菌、护色护香等方面都有了较大的改善。国内外在饮料生产中开发出许多高新技术,如膜分离技术、酶技术、微波技术、非热杀菌技术、无菌灌装技术、芳香物质回收技术、冷冻干燥技术等,这些技术有望部分替代传统茶饮生产技术,解决茶饮料生产上现存的一些技术难题,如营养物质的损失、芳香物质逸散、后混浊的产生等问题,从而提高茶饮料的品质。本文就目前茶皂素饮料加工技术的研究进展作一简单的综述。 一、萃取技术

茶饮料萃取技术是茶饮料加工过程中最关键的环节之一,其技术研究主要围绕于萃取效率和品质保存两个方面。已有的研究表明,影响茶饮料萃取效率和品质的因素很多,主要有萃取方式、茶叶的形状和大小、萃取温度、萃取时间、茶水比例、水质条件等。近年来,茶饮料萃取技术在如何提高萃取效率、更好地提高茶饮料的品质方面取得了许多新的突破和进展。

目前常用的茶饮料萃取方法主要有以下三种:(1)批次浸出式萃取法;(2)浇渗式萃取法;(3)逆流连续萃取法。逆流连续萃取法不仅萃取效率高,可以连续作业,所需人工成本低,而且能萃取高浓度茶汤,是三种方法中相对较好的。近年来,台湾对应用于茶饮料的逆流连续萃取技术及设备进行了大量研究,利用逆流连续萃取设备可获得高达15— 20°Brix的茶汤。逆流连续萃取技术可以免除茶汤的浓缩过程,不仅可以降低成本,还减少了因浓缩而出现的茶汤色香味品质劣变,非常适合用于茶浓缩汁和速溶茶的生产。

低温缓程萃取技术的应用,对于茶饮料的萃取起到积极的作用。日本学者研究认为高温

萃取品在高温饮用时感官品质较好,低温萃取品在低温饮用时感官品质较好。目前液态茶饮料主要在常温或低温下饮用,因此从口感而言应以相对低温萃取为好。研究表明,相对较低的萃取温度可以明显减轻茶汤的浑浊和沉淀物的产生,香气的保存性也较好[10]。

而用微波萃取茶叶中的有效成分,具有萃取速度快、时间短(比常规方法缩短1/3)、萃取得率高的特点。一般萃取步骤是:将一定量的茶叶置于微波萃取器内,加入适量的水,然后把设备控制在所要求的温度和时间下,加热萃取,最后经过滤得到茶汁。

茶汁浸提时细胞降解酶(包括果胶酶、纤维素酶、半纤维素酶等)的使用,破坏了细胞壁的结构,同样有利于茶叶有效成分的扩散、浸出,不仅增加了可溶性固形物含量,还使茶汤色泽明亮透明。据湖南农大谭淑宜报道:用3%纤维素酶液提取红碎茶、绿茶水浸出物,提取率分别比对照高20.5%和9.6%,处理效果相当明显;当使用0.1%果胶酶提取碎红茶、绿茶时,提取率分别比对照高5.4%和5.6%,且碎红茶提取液红亮、沉淀少,绿茶提取液较亮、较透明。由于低温酶法提取使茶叶香气成分在提取过程中散失较少,大部分香气成分得到保留,从而明显改善了速溶茶香气。 二、澄清过滤技术

在茶饮料的生产过程中,很容易出现浑浊与沉淀。其主要原因包括:茶多酚类物质的酚羟基分别与咖啡碱的酮氨基、可溶蛋白质的氨基通过氢键结合成络合物。同时碱也可与蛋白质以氢键结合成络合物,络合物的粒径可达10.7~ 10.5 cm, 在茶汤冷却后析出沉淀。酚类物质与蛋白质结合产生蛋白质茶多酚沉淀,并且以表没食子儿茶素(L-EGC)和表没食子酸儿茶素没食子酸酯(L- EGCG)沉淀蛋白质的能力最强。在温度较高时,可溶性的蛋白质和果胶冷却后分别形成絮状沉淀和云雾状沉淀。酯类物质与茶多酚、蛋白质、咖啡碱间存在疏水作用。茶多酚、蛋白质、咖啡碱以氢键形成络合物时, 酯类物质与蛋白质、咖啡碱同时进入疏水区而产生沉淀。此外,由细菌等微生物污染引起茶饮料变质而出现混浊沉淀。微生物来源包括茶叶原料、水质和设备。水中或茶叶原料中金属离子与茶叶内含成分也能形成络合物而沉淀。

因此,茶汁的过滤技术是影响到茶饮料生产及存放期间澄清度的关键因素。传统上采用的化学法、离心沉降法及机械过滤法在效果和操作上都存在着较大缺陷,无法彻底解决浑浊沉淀问题,如国内某厂家采用2次进口离心设备处理茶汁后,茶饮料在存放期间仍产生浑浊现象。也有人用孔径在1~5μm的精滤过滤茶饮料,存在过滤后浊度高,滤芯更换周期短等缺点。

膜分离技术是采用天然或人工合成的高分子薄膜,以外界能量或化学位差为推动力,对双组分或者多组分溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的操作。随着膜技术的发展与完善,一些研究工作者及生产厂家用膜技术进行了尝试,茶饮料生产中具有良好应用前景的膜分离技术主要是超滤(UF)技术和反渗透(RF)技术。

目前国际上,超滤(UF)在茶饮料的澄清工艺中的应用已十分广泛,取得了明显的效

果。传统的茶汤澄清工艺技术是采用低温沉淀后离心去除,或采用转溶和吸附法去除,严重损失了茶汁的特征性成分。超滤是在低压0.10~0.5MPa条件下,利用不同截留分子量的半透膜(截留分子量500~3000000KDa)阻止液体中高分子物质或固体颗粒的通过,从而达到分离的目的。超滤过滤技术可有效地去除茶叶中的大部分蛋白质、果胶、淀粉等大分子物质,而茶多酚、氨基酸、儿茶素、咖啡碱等特征性成分含量损失较少;原有的纯正香气和醇厚滋味得到保持,汤色清澈透明,并能基本消除沉淀现象产生。张成兵采用分子量为50000KDa聚丙烯腈材料膜对罐装红茶饮料进行超滤,通过对可能引起质量变化的可溶性固形物、色香味感官品质和贮存稳定性等进行研究,结果表明超滤可使茶饮料产品在保质期内质量稳定性得到较大提高。

酶技术在茶饮料中的应用可以实现茶汁的低温浸提,促进茶汁的澄清,从而改善茶汤感官品质。目前已开发可应用于茶饮料的酶制剂有单宁酶、果胶酶、纤维素酶、半纤维素酶、葡萄糖氧化酶、蛋白酶,淀粉酶等。早在1976年Takino就用酶法澄清茶饮料,发现单宁酶在茶汤pH 为5~6、温度45℃下作用30~60min 后,茶汤中的茶乳酪形成量最少。而1985年Thomas和Murtagh研究发现单宁酶的最适作用pH为5~6,反应温度为35℃,当茶汤pH大于6或温度高于35℃时,酶活性降低。之后,国内外学者进行了大量的研究工作,结果表明酶法澄清技术先进,澄清效果明显,且专一性强、副反应小。其中单宁酶的澄清效果最好,与纤维素酶、果胶酶或氧化酶等配合使用后具有增效作用,比单独使用效果更好。单宁酶能切断儿茶素上没食子酸的酯键,释放没食子酸,游离的没食子酸又能同茶黄素、茶红素竞争咖啡碱,形成相对分子量较小的水溶物。有研究发现:在45℃、pH为5.0条件下用0.5%单宁酶处理红茶和绿茶提取液,处理样品与未处理样品相比,浑浊度降低,而可溶性固形物含量增加,风味强度提高。1993 年,日本专利也有添加单宁酶和β-环状糊精(β-CD)改善茶提取物品质的报道。

三、茶饮料的灭菌技术

茶饮料的传统灭菌工艺多采用121℃的高温灭菌,灭菌后产品风味品质劣变严重,出现色泽加深褐变、香气熟化(甘薯味)、滋味滞钝苦涩等变化。近年来,茶饮料加工中开始广泛采用135~140℃的超高温瞬时灭菌技术,茶饮料品质得到显著提高,但对茶饮料的色香味仍有一定的影响,茶饮料失去新鲜醇和的风味。

传统热灭菌后,茶饮料尤其是绿茶饮料的色香味都发生了显著的变化。茶饮料常会产生不良气味或令人不愉快的气味。茶饮料的色泽褐变加深,明亮度下降,其中绿茶饮料由翠绿色转变为黄绿色或橙黄色,乌龙茶饮料由橙黄色变为褐红色,茶饮料则由红亮变为红褐甚至黑褐色。绿茶饮料滋味由新鲜醇爽变为熟汤味,乌龙茶饮料由新鲜花香味变为焦熟味,红茶饮料滋味则由鲜爽强烈变为平淡熟汤味。有研究表明,与115℃、20min灭菌处理相比,131℃、30s灭菌处理能更有效地保存茶饮料的香气成分。

超高压技术的应用始于二十世纪初,直到20世纪80 年代才应用于食品灭菌。日本学者

对超高压灭菌技术在茶叶上的应用研究较早,一般认为该法对茶汤风味影响较小,压力大于200MPa 对微生物的致死作用才能达到商业无菌状态,但对孢子无效。Takeo研究认为压力小于400MPa 和室温条件下不能杀灭绿茶汤中的孢子,采用700MPa压力和80℃温度可完全杀灭微生物,同时不良风味现象和化学变化大为减少。采用300MPa 压力和100℃温度杀菌可望成为茶饮料的灭菌技术发展方向。对不同茶叶而言,红茶、乌龙茶采用超高压技术效果比绿茶要好,可能与在红茶、乌龙茶中含有较强的杀菌活性成分有关。

传统的杀菌工艺一般采用热力杀菌法,但由于茶饮料属于热敏性产品,采用热力杀菌仍然存在着难以克服的缺点。目前,人们正致力于茶饮料的非热力杀菌技术的开发。非热力杀菌又称冷杀菌,包括超高压杀菌(UHP)、脉冲电场(PEF)、紫外照射(UV)电脉冲等,其中,超高压杀菌是目前研究最多、商业化程度最高的非热力杀菌技术(日本已有120 多套高压设备在使用),UHP 是指将食品密封在容器内、放入液体介质中或直接将液体食品泵入处理槽中,然后进行100~1000MPa的加压处理,高压能导致酵母菌、霉菌和营养细胞的伤害,从而达到杀灭微生物的目的。例如:利用高达300~70MPa 的压力在70℃下处理10min,既能抑制茶汤的化学变化,又能全部杀灭细菌。与此同时,现代膜分离技术除了用于过滤澄清外还可以用于截留微生物, 起到除菌的目的。采用该法灭菌可以有效避免高温杀菌引起的茶饮料汤色褐变和不良风味的产生。 四、茶饮料的护色以及增香技术 (一)护色技术

茶饮料色泽是影响消费者选择这一产品非常重要的因素之一。它除了产生直接的感官影响之外, 可以影响对该产品风味和质量的感知。茶汤是一种不稳定的体系, 容易受氧、高温的影响而使汤色发生褐变、滋味变苦涩, 从而使感官评分降低。影响其色泽改变的主要工序是萃取及杀菌。

茶饮料的护色技术种类繁多,大致可分为化学技术和物理技术两大类。化学技术就是通过外源添加某些化学物质,以达到护色的效果,主要有包埋法、酶处理法、离子护色法、加抗氧化剂法以及pH 调色法等;物理技术主要包括包装技术、灭菌技术和除氧技术。包埋技术主要是在绿茶饮料生产过程中使用包埋剂,将其中的一些大分子物质包埋,使得这些大分子物质不易沉淀,并保护绿茶饮料中决定绿色的有效成分。目前绿茶饮料中使用最为广泛的包埋剂是β-环状糊精(β-cyclodextrin,简写为β-CD)。β-CD 具有特殊的分子结构和稳定的化学性质,不易受酶、酸、碱、光和热的作用而分解,具有保香、抗氧化、抗光解、保色作用,在食品工业中得到了广泛应用。

葡萄糖氧化酶可作为护色酶应用于茶饮料生产中,添加后茶汤中的茶多酚、维生素、芳香成分等对氧敏感的物质变得稳定,从而起到了护色作用。从节约成本的角度考虑可采用较便宜的果胶酶、原果胶酶、纤维素酶和半纤维素酶作为护色酶,使用4 种酶可低温短时萃取茶叶,避免高温萃取对风味的影响,而且这几种酶能提高茶汤的色泽品质。茶汤中添加蛋白

酶可分解蛋白质,防止蛋白质的沉降,提高茶饮料的澄清度。

许多研究表明,在萃取时加入抗坏血酸和β-CD 等添加剂、抗氧化剂可有效防止茶汤氧化。赵良研究发现,在pH4.0~5.0下加入0.06%Na2SO3和0.01%ZnCl2可有效抑制绿茶茶汤褐变。梁月荣等研究表明在高温灭菌过程中添加L-抗坏血酸、半胱氨酸和亚硫酸钠对茶多酚的氧化具有显著抑制作用,茶汤亮度明显提高,效果优于L-抗坏血酸单独处理。陈玉琼等研究指出L-抗坏血酸和焦磷酸盐对罐装绿茶水的色泽具有明显的保护作用。还有研究提出在添加L-抗坏血酸和重碳酸钠的同时加入一定量类黄酮的方法,可以克服绿茶罐装饮料褪色和失去风味的问题。林亲寻等研究认为茶汤pH经过缓冲液调整后,因还原力保存较好,经40℃贮存3个月后其茶汤色泽仍保持翠绿明亮,而对照已褐变。 (二)增香技术

茶叶经过热水萃取、过滤、储放、调配、杀菌及灌装等工序,特别是茶水经过萃取和杀菌的高温作用,其香气成分损失或破坏较严重,这样处理的饮料品质的最大问题是没有现泡茶的香气。常规的提取技术不能足够地浸泡和捕捉茶叶的香气风味特征,特别是头香。

近年来微胶囊技术在茶叶香气保存方面的研究也有一些进展。叶宝存等采用β-环状糊精、糊精、麦芽糊精、可溶性淀粉及12种混合香精对速溶茶增香的效果表明,以β-环状糊精包埋效果最好[32]。有研究表明,萃取过程中β-环状糊精的添加量一般为饮料重量的0.05%~0.5%,为掩饰茶饮料灭菌后产生的不良气味,可添加0.05%的β-CD进行香气包埋,具有一定效果。茶叶增香技术正日益受到人们的重视,主要方法是采用β-CD将香精油包埋后添加到茶饮料中。Szente L.研究认为香柠檬油、薄荷、桂皮油等经β-CD包埋后香气稳定性得到提高,当与热水接触后能立即释放香气。

2004年,科技人员开发出一种茶叶香气的萃取回收技术,简称“ARS”技术。采用该技术生产出的速溶茶粉和浓缩茶汁的香味品质与现泡茶的品质基本相当。“ARS”技术原理是:为避免茶的清香或茶叶品种特殊的头香在生产过程中损失,首先在茶叶提取时,利用特殊的香气萃取装置(ARS),从茶叶与水组成的茶浆中连续分离和萃取茶叶和茶水中的香气化合物。被萃取的茶叶芳香物质被冷凝后冷藏,以保持最好的香气品质状态。而被萃取香气后的茶浆和茶水,可按常规的工艺进一步分离、过滤、浓缩成茶浓缩汁。然后,被萃取的茶叶香气液可采用以下方法回添:在茶浓缩汁中重新加入混合,然后经UHT和无菌灌装,生产出茶叶浓缩汁;在茶叶浓缩汁中重新加入混合,然后喷雾干燥或冷冻干燥,生产高香气的速溶茶粉;在茶粉混合过程中加入,生产高香气的速溶茶粉;在生产茶饮料中作为天然香味强化剂加入,生产高香味的茶饮料。 五、包装和罐藏技术

国内外茶饮料包装形式主要有玻璃瓶、马口铁易拉罐、铝质易拉罐、无菌铝纸复合包、PET瓶等几种包装形式。在茶饮料研究和开发初期主要以马口铁易拉罐、玻璃瓶包装为主,马口铁易拉罐以适应性强,相关设备投资费用较低,产品保存性好等特点成为早期茶饮料生

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