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国内外茶叶新产品研发进展

点击数:8272014-04-02 11:51:55 来源: 华汉生物科技有限公司

 
国内外茶叶新产品研发进展
 
林 智
 
(中国农业科学院茶叶研究所,国家茶产业工程技术研究中心,农业部茶及饮料植物产品加工与质量控制重点实验室,310008)
茶,源于中国,传向世界。经过数千年的发展,茶叶已成为当今世界上最普及的保健饮品。至今,地球上已有60多个国家引种了茶树,2008年世界茶园总面积约290万公顷,茶叶总产量达380.42万吨[1]。随着各国茶叶产量的持续增长和人们消费观念的不断变化,世界茶叶产供销之间的矛盾日益突出。为适应现代消费观念的变化,进一步提高茶叶的利用率和经济效益,世界上很多产茶国和消费国都致力于茶叶新产品的开发,已取得了丰硕的成果。茶叶新产品的开发已成为拉动茶产业升级的重要动力,并成为茶产业发展的新增长点。目前国内外研究开发的茶叶新产品主要有两大类:(1)新型茶产品;(2)茶叶深加工产品。
 
 
 
一、新型茶产品
 
1.低咖啡因茶
 
低咖啡因茶(Decaffeinated Tea)是一种适合于对咖啡因敏感的特定人群如神经衰弱者、孕妇、老人、儿童等饮用的新型茶类。它采用特定的技术手段如超临界萃取、热水浸渍等方法,将茶叶中所含的咖啡因大部分脱除,同时尽可能保留茶叶原有的有效成分和风味。目前,对低咖啡因茶中咖啡因含量没有统一标准,欧美等国一般要求咖啡因含量低于0.5%,中国、日本将咖啡因含量低于1%的茶叶称为低咖啡因茶。低咖啡因茶首先是德国开发成功的,德国Halssen & Lyon 公司拥有多项低咖啡因茶生产专利,并开发出多种低咖啡因茶产品。日本于1985年开发出热水浸渍法生产低咖啡因茶的方法。我国从20世纪90年代开始研究低咖啡因绿茶加工技术,中国农业科学院茶叶研究所率先研制成功应用热水浸渍原理的茶叶咖啡因脱除机,茶叶中咖啡因脱除率为80%,其他有效成分则可保留90%以上,获得了国家实用新型专利,并在江苏、浙江等省实现产业化生产[2]。目前,低咖啡因茶在欧美市场上较为流行。据报道,意大利茶叶市场上低咖啡因茶的销量占30%左右(约4000吨),加拿大低咖啡因茶的销量占茶叶总销量的4%(约为500多吨),但这些低咖啡因茶均是采用超临界萃取技术加工的低咖啡因红茶,生产成本相对较高。2005年日本国立蔬菜茶叶研究所与寺田制作所联合研制成功热水脱咖啡因的绿茶加工机械,2006年日本喜作园公司开发的低咖啡因绿茶和低咖啡因绿茶饮料正式投放市场。
 
2.γ-氨基丁酸茶
 
γ-氨基丁酸茶(GABA Tea,又称GABARON Tea)是1987年由日本农林水产省蔬菜茶叶试验场首次开发成功的新型茶,要求茶叶中γ-氨基丁酸的含量必须达到1.5mg/g以上。经动物实验和临床实验证实,γ-氨基丁酸茶具有显著的降血压作用[3]。因此,γ-氨基丁酸茶自1987年在日本投放市场以来,深受消费者特别是广大高血压患者的青睐,已形成叶茶、袋泡茶和罐装茶饮料等系列产品。该茶卖价比一般同级绿茶高1倍,市场零售价达10000日元/kg左右。
 
目前,提高茶叶中γ-氨基丁酸含量的方法主要有氮气厌氧处理,红外线、微波照射,谷氨酸钠溶液处理,氮气厌氧和好气交替处理等。但目前这些加工方法还存在着这样那样的缺陷,如采用氮气嫌气处理成本较高(特别是在我国农村、乡镇很难购到氮气);采用红外线照射耗电较大;采用微波照射对防泄露要求较高;采用谷氨酸钠溶液处理茶鲜叶易产生“水闷味”,影响茶叶品质等等。为此,中国农业科学院茶叶研究所根据我国国情开发出一种简便易行、经济实用的γ—氨基丁酸茶加工方法(已获国家发明专利ZL200310109054.3),采用该方法可生产出高品质的γ-氨基丁酸绿茶、红茶和乌龙茶,其γ-氨基丁酸含量分别达到3.32mg/g,3.55mg/g和3.05mg/g,超过日本制定的高γ-氨基丁酸茶标准1倍以上[4]。目前该技术已在浙江、江苏、云南和广西等省进行了推广和应用。
 
3.抗过敏茶
 
研究发现,某些茶树品种含有特殊的甲基儿茶素类化合物,如(-)-EGC3-O-(3”-O-methyl) gallate (EGCG3”Me)和(-)-EGC3-O-(4”-O-methyl) gallate (EGCG4”Me),与茶叶中主要儿茶素EGCG、EGC、ECG和EC等相比,甲基儿茶素具有很强的抗过敏和消炎等药理作用。此外,它在动物血液中的稳定性明显高于EGCG,口服吸收率比EGCG高9倍,具有很大的医学价值和开发应用前景[5]。为此,日本利用甲基儿茶素含量较高的茶树品种“Benifuki” 和“Benihomare”等,开发出具抗过敏作用的绿茶和茶饮料,目前还在开发具抗过敏作用的茶食品。
 
中国农业科学院茶叶研究所通过五年的研究,已从我国2000多份茶树种质资源中筛选出6个甲基儿茶素含量在1%以上的茶树品种[6],并试制成功感官品质较好,甲基儿茶素含量大于1%的绿茶和乌龙茶新产品
 
4.降糖茶
 
在日本,丸山制茶株式会社利用秋、冬季茶叶富含茶多糖的特点,采用专利技术开发出具有降血糖功能的新产品[ポリサッカ王],该茶需采用冷水冲泡饮用,具有较好的防治糖尿病效果。在国内,2001年中国农科院茶叶研究所利用粗老茶为原料,在加工过程中添加适当比例的茶多糖和茶多酚等茶叶天然活性物质,开发出“神叶牌”降糖茶,该产品投放市场后深受糖尿病患者的好评[7]。
 
5.超微细茶粉
 
超微细茶粉(Ultra-fine tea powder)是采用幼嫩茶鲜叶经保色处理和脱水干燥后,在低温状态下将茶叶瞬间粉碎成超微细颗粒,能最大程度保持茶叶原有的营养成分。除可直接饮用外,广泛应用于茶叶食品加工,以强化其营养保健功效,并赋予天然绿色和茶叶风味。20世纪80年代日本采用先进的超微粉碎技术成功开发出超微或微细茶粉,茶叶颗粒可达2~12微米或70~100微米,并开发出丰富多彩的茶叶食品。中国农业科学院茶叶研究所从20世纪90年代开始研制超微细茶粉,至今,整体颗粒度已从最初的200目(约127微米)提高到目前的300目(约60微米),最细的颗粒度已达到5微米。产品的种类有绿茶粉、红茶粉、乌龙茶粉和花茶粉等,已工业化生产的主要是绿茶粉,其关键加工技术为:一是对鲜叶原料采用特殊的保绿处理;二是超微细粉碎技术[8]。目前,在我国超微细绿茶粉已成功地应用于冰淇淋、羊羹、蛋糕、糖果、面包、果冻和月饼等食品。
 
6.冷水冲泡型茶
 
传统工艺加工的茶叶一般只能用热水冲泡,如用冷水冲泡,很难浸出茶叶的有效成分,香气和滋味都很差。但欧美等国的人们却偏爱冷饮,几乎90%的茶叶都是用来制作成冰茶饮用的,因此,通常为制作冰茶,必须将水煮沸冲泡茶叶,然后再等候茶汤冷却,往往需要1个多小时。为此,英国联合利华公司开发出一种新的冷水冲泡型茶(Cold Brew Tea)加工技术,并已于2001年9月获得欧洲专利和世界专利。该茶通过特殊的加工处理,在15℃水中5分钟内就可浸出,大大缩短制作“冰茶”的时间,而且由于是用冷水冲泡,茶汤中只含有很少的咖啡碱,有益于人体健康。该茶于2001年由Lipton公司在美国投放市场大获成功,年销售额达2000多万美元。近年,日本、韩国为扩大夏季茶叶的消费,也开发出冷水可浸出的绿茶,并且市场销售量逐年增加。与传统煎茶加工工艺相比,该茶的加工工艺特点是延长鲜叶蒸青时间(180~240秒),减轻精揉程度,精揉叶切碎后过6号筛,然后高火干燥[9]。目前,中国农业科学院茶叶所在冷水冲泡型茶加工技术方面已初步取得成功。
 
7.天然花香型绿茶和红茶
 
目前,我国很多茶区以春茶为主,夏秋茶资源很少利用,将乌龙茶加工工艺与绿茶、红茶加工工艺结合,开发生产天然花香型茶叶成为近年的一大热点[10]。如利用绿茶品种或乌龙茶品种的夏秋季鲜叶,集成乌龙茶和绿茶的加工工艺开发出天然花香型绿茶、天然花香型绿碎茶等;利用乌龙茶品种或红绿茶兼制品种的夏秋季鲜叶,集成乌龙茶和红茶的加工工艺开发出天然花香型红茶。
 
8.香味茶
 
香味茶(Flavoured Tea)是以各种茶叶为原料,采用先进的微胶囊包埋等技术,添加天然水果香料或植物香料窨制而成的具有花果香味的茶叶产品[11]。近年来,随着年轻一代消费者饮食上追求新奇、多样化和刺激性的消费观念的出现,风味独特而独具魅力的香味茶在欧美等国得到快速发展。美国年销售茶叶中有30%是香味茶,约19000吨。德国有100多种香味茶,年产量达4万~5万吨。意大利茶叶销量的10%是香味茶。斯里兰卡近年来也非常重视香味茶的开发和生产,除了传统的小豆蔻香味茶外,还开发生产了20多种热带水果风味的香味茶,如香蕉红茶等。而在我国除广东少量生产玫瑰红茶和荔枝红茶外。香味茶的产品几乎处于空白,我国拥有丰富的植物香料和水果资源,香味茶由于具有丰富多样的风味,同时具有现代饮料的色彩,因而国内香味茶的市场是巨大的。目前,国外许多香味茶产品已进入国内市场,如Tetley,Twinings,Lipton等品牌的水果香味茶。其零售价为24.70元/包,相当于每公斤香味茶494元人民币。而其红茶的原料价格最高是30~50元/公斤。因此,研制香味茶的加工技术,开发生产香味茶产品,其经济效益也是十分明显的。
 
 
二、茶叶深加工产品
 
1.速溶茶
 
速溶茶(Instant Tea)是用纯水提取茶叶中的水溶性成分,再经过滤、分离、浓缩、干燥而制成的。在20世纪40年代,英国首先研制出速溶红茶,1943年获得发明专利。50年代,英、美等国工业化生产速溶茶并投放市场。70年代后,美、英等国逐渐将速溶茶生产转移到印度、斯里兰卡、肯尼亚等产茶国,目前上述三国已成为世界速溶茶生产大国,2006年速溶茶产量分别为3436吨、2462吨和1145吨。速溶茶初期的加工设备及技术大多沿袭速溶咖啡的制造方法,采用热提取、热浓缩和真空干燥等技术,但由于茶的化学组成与咖啡不同,因此初期的产品质量不能令人满意。20世纪80年代以后,膜分离技术、酶技术、冷冻干燥等高新技术逐渐应用于速溶茶的制备,使速溶茶的滋味和香气有了明显改善。英国联合利华公司和美国雀巢公司相继取得了冷溶速溶茶的世界专利。
 
我国的速溶茶研制工作开始于20世纪60年代,当时只获得了一些小试样品,到70年代才开始小规模生产速溶茶。70年代和80年代,我国的速溶茶除部分出口外,国内销量很少,到90年代,随着科学技术的发展特别是膜技术、冷冻干燥技术日益成熟和茶饮料高速增长的带动下,速溶茶的生产和销售才得到长足进展。据估计,1998年我国速溶茶的生产量只有100多吨,2007年已达到6000多吨。目前我国速溶茶产品主要是采用真空冷冻干燥和喷雾干燥两种工艺获得冻干粉和喷干粉,品种有绿茶、红茶和乌龙茶三个种类,但由于品质问题,很少直接饮用,主要被用作生产茶饮料的原料。近年,中国农业科学院茶叶研究所开发出高香冷溶速溶茶加工技术,经专家组鉴定,居国际先进和国内领先水平。该速溶绿茶产品在10℃左右的水中30秒即可溶解,并具有高级绿茶的风味,具有非常广阔的市场前景[12]。此外,固体奶茶饮料在我国茶饮料市场异军突起,以“香飘飘”为代表的杯装奶茶在市场刮起一股奶茶热潮,根据A.C.Nielsen调查,仅上海、广东、浙江地区,2006年奶茶的市场销售额就达4亿多元,市场的主要品牌有立顿、香飘飘、喜之郎、香约、雀巢、摩卡等。
 
2.即饮茶饮料
 
即饮茶饮料(Ready-to-Drink Tea)是以茶叶的水提取液或其浓缩液、速溶茶粉为原料加工制成的一类饮料。自1972年立顿公司开发出罐装即饮冰茶饮料(Iced Tea)开始,茶饮料的工业化大规模生产首先在美国走入了市场。从上世纪八九十年代以来,茶饮料以其健康、时尚、方便的形象,在世界各地快速发展,日本、我国台湾地区等地的产量已超过碳酸饮料,成为饮料的主导产品。1981年日本的伊藤园首次推出罐装乌龙茶饮料,同年我国台湾地区的统一公司推出“麦香红茶”饮料。1987年美国Snapple公司推出了瓶装冰茶饮料。我国的茶饮料始于20世纪80年代中后期,大规模生产从1994年旭日升集团推出冰茶饮料开始。我国消费者近年来逐渐认同并接受茶饮料,成为饮料市场最具活力的品种[13]。
 

近年来茶饮料在全球的生产与消费快速发展。根据Euromonitor International的统计,从2001~2006年,亚洲茶饮料的消费量快速增长,其中中国和日本的消费量及年均增长率最大,分别为21.37%和8.94%。

在欧洲,根据ZenithInternational(2008)资料,全球的即饮冰茶销售量从2002年1400万吨,增长至2006年的1860万吨,并预计到2012年增长至2480万吨,2002~2012年平均增长率为5.8%。从欧洲各国的消费量来看,德国、意大利、俄罗斯、法国等10个国家的消费量占300多万吨,占欧洲即饮冰茶销售量的80%。美国作为茶饮料的生产销售大国,根据Datamonitor 的统计,2007年美国热饮料和软饮料的市场销售额分别达到91亿美元和110.4亿美元,其中RTD茶饮料总销售额达18亿美元,销量约282.92万吨,占RTD即饮茶和RTD咖啡总量的75%。
 
中国是茶饮料的生产与消费大国,全国生产和销售茶饮料的公司多达39家,其中大中型企业有15家,上市品牌多达100多个,有近50个产品种类。其中康师傅的销售量和销售额占市场份额的50%以上,其次是统一,娃哈哈排第三位。但目前我国茶饮料加工技术还很落后,品种单一,以调味茶饮料为主,市场份额在90%以上,因为同纯茶饮料相比,生产调味茶的难度不大,质量的稳定性容易得到保证。预计随着我国纯茶饮料生产技术的不断改进,纯茶饮料的市场分额将不断提高。
 
3.茶多酚(儿茶素)
 
茶多酚(Tea Polyphenols)是茶叶干物质中含量最多的一类功能成分,占干物质重量的15%~25%,其中最重要的组分是儿茶素类化合物,占茶多酚总量的50%~70%。现代科学研究表明,茶多酚具有多种生理活性和保健功能,如抗氧化、清除自由基、抗辐射、抗菌消炎、抗病毒、抗癌、抗突变、降血脂、降血糖、预防肝脏及冠状动脉硬化等。茶多酚作为一种新型天然抗氧化剂,在我国于1990年被列为食品添加剂(GB 12493—90),可广泛应用于食品加工和医药保健等领域。
 
国内于20世纪80年代中期由中国农业科学院茶叶研究所率先从茶叶中提取出以茶多酚为主体的天然抗氧化剂,并应用于月饼、火腿等食品中,有效地延长食品的保质期。此后,浙江农业大学、安徽农业大学、湖南农业大学和华中农业大学等科研、教学单位也相继开展茶多酚提取技术研究,使茶多酚产品的得率和纯度均有明显提高,并开发出脂溶性茶多酚和以茶多酚为原料的“心脑健”胶囊等产品。国内早期的研究,茶多酚得率为1.5%左右,纯度为80%以上;90年代中期,茶多酚得率达到3.5%,茶多酚含量为95%以上,其中儿茶素含量超过60%;现在,茶多酚的得率已达到8%~10%,儿茶素的含量超过80%。从茶叶中提取茶多酚的方法主要有沉淀萃取法、有机溶剂萃取法、吸附树脂法、超临界CO2流体萃取法等[14]。其中有机溶剂萃取法是目前我国茶多酚生产行业的主导工艺,以中国农业科学院茶叶研究所开发的技术最为成熟。该技术主要特点是从一份茶叶原料同时制备出茶多酚、咖啡因、茶多糖、茶色素四种产品,整套技术水平处国际先进水平。目前全国有茶多酚生产厂家40多家,生产茶多酚约2000吨。
 
茶多酚的应用在我国尚不发达,我国生产的茶多酚大多数出口日本、美国和欧洲等发达国家。在这些国家,特别是日本,利用茶多酚制作的产品已增加到200余种,到处可见到利用茶多酚除臭和抗氧化等功能生产的各种生活用品和保健食品。这些制品用途广泛,遍及食品、饮料、服装、床上用品、化妆品以及空调、冰箱、吸尘器等家用电器生产领域。如用茶儿茶素制成消臭抗菌剂、芳香剂,成为家庭、旅店、餐厅、医院、学校的必备品;茶消臭剂和抗菌剂还应用到空调上,可除去尘埃和臭气,使室内空气更加清洁和卫生。另外,开发成功的带儿茶素的抗氧化棉纤维,用它做内衣可以除掉活性氧,预防皮炎和皮肤粗糙。这些产品的销路颇佳,一件用绿茶染色的短袖衬衫最低能够卖到29.8美元,高的竟达89美元。在美国,茶多酚主要是用作生产保健食品胶囊。目前我国虽已开发出茶多酚片剂和胶囊等产品,但产业化程度不高。
 
4.咖啡碱
 
咖啡碱(Caffeine)是茶叶中主要生理活性成分之一,含量在1%~4%。。大量的研究证实,咖啡碱具有使中枢神经系统兴奋、强心、利尿、醒酒、助消化等作用。目前国内外从茶叶中提取天然咖啡碱的方法主要有升华法、萃取法和超临界流体萃取法[15]。升华法主要是通过高温使茶叶中咖啡碱得以升华,经冷凝收集精制而成,该方法操作简单,但原料浪费大,得率低。萃取法是利用咖啡碱溶于某些特定的有机溶剂的特性,通过液-液萃取,经溶剂回收、浓缩、干燥后制得,该方法是目前国内普遍采用的方法,可在提取、精制茶多酚的同时进行。中国农业科学院茶叶研究所此项技术生产的咖啡碱的含量达到99.5%,符合美国药典规定的标准,产品得率在0.8%以上。超临界流体萃取法提取咖啡碱技术最早由德国开发成功,但由于设备投资和生产成本过高没有产业化。
 
咖啡碱主要是作为药用和食品、饮料的添加剂,但由于从茶叶中提取的咖啡碱生产成本较高,加之属于兴奋剂类物质,各国控制严格,至今为止,国内外尚未形成较大的消费市场。
 
5.茶多糖
 
茶叶中茶多糖(Tea Polysaccharide)含量一般在1%左右,尤其在粗老茶中含量较高。它是由不同单糖组成的杂多糖,其单糖组成成分主要有葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、核糖、木糖、岩藻糖和甘露糖等。现代研究表明,茶多糖具有防辐射、抗凝血、抗血栓、降血糖和增强机体免疫等多种生理功能[16]。因此,关于茶多糖的提取纯化和利用也备受关注。1996年中国农业科学院茶叶研究所率先工业化提取分离出茶多糖,含量可达60%以上。目前,国内多数厂家生产的茶多糖,多采用热水浸提-醇沉法,茶多糖含量一般在10%~20%之间,其产品中茶多酚、蛋白质、果胶和灰分含量等杂质含量较高,分别在15%、20%、10%、和15%左右,加之用热水浸提,产品的生理活性较差,严重制约了茶多糖产品的进一步开发和利用。
 
6.茶氨酸
 
茶氨酸(Theanine)是茶叶中特有的一种氨基酸,含量在0.5%~3%,纯品为无色针状结晶,极易溶于水,其水溶液呈微酸性,具有焦糖香和味精的鲜爽味,是茶叶鲜爽味的主要成分。近年来,随着茶叶功能成分研究的不断深入,越来越多的研究证实,茶氨酸能抑制由咖啡因引起的过度兴奋,能形成α-脑波使人产生轻松镇静的感觉,能提高记忆效率;具有降血压、协助抗肿瘤和提高人体抗病毒等独特的药理功用,在世界上引起普遍关注。目前国际市场上纯品茶氨酸的售价已达400美元/公斤(折合人民币约3300元/公斤),主要用途是作为饮料(特别是茶饮料)和功能食品的添加剂。
 
日本于20世纪50年代就成功开发出茶氨酸化学合成技术,80年代开展了茶树组织培养生产茶氨酸的研究,90年代开发出微生物发酵法工业化生产茶氨酸技术。由于化学合成的茶氨酸存在着一定的食用安全问题,组织培养生产茶氨酸成本太高,因此,在日本多采用微生物合成的茶氨酸,目前微生物合成的茶氨酸在日本已通过急性、亚急性毒理试验和变异原性试验,并被列入食品添加剂目录,已开发出多种添加茶氨酸的功能饮料和食品;在美国,茶氨酸已通过FDA认证是一种安全物质,可以在食品和药品中添加[17]。
 
我国对茶氨酸的合成和提取的研究起步较晚,目前,虽有化学合成茶氨酸和采用茶树组织培养生产茶氨酸的报道,但未见产业化产品。现在国内已有茶多酚厂家开始从茶多酚废液中提取茶氨酸,但产品纯度还不高,一般只能达到30%左右。最近,中国农业科学院茶叶研究所在茶氨酸提取技术上取得突破,已从茶多酚废液中提取得到纯度在90%以上的茶氨酸,并取得国家发明专利(专利号:ZL200310109053.9)[18]。同时,正在以茶氨酸为原料,开发具有增强免疫和抗疲劳功效的保健食品“茶安片”。
 
7.茶黄素
 
茶黄素(Theaflavins)是红茶中的主要功能性成分,在红茶中的含量一般在1%~5%。它是红茶滋味强度和鲜度的重要成分,同时也是形成红茶茶汤“金圈”的主要物质。茶黄素是茶叶天然产物研究领域的新兴功能性成分之一。大量的研究证实,茶黄素具有防癌抗癌、抗氧化、抗炎、抗病毒和除臭等作用,对动脉粥样硬化、脑梗塞、血小板凝聚、高血压、高血脂症、脂代谢紊乱等疾病也有较好的预防和治疗作用[19]。因此,它在食品添加剂中作为天然、有保健作用的食用黄色素,具有较高的应用价值。目前中国农业科学院茶叶研究所在茶黄素提取和制备新技术方面取得了显著进展,可以有效地从茶叶中分离制备出含量大于80%的茶黄素制品,并对茶黄素的抗氧化、防治心脑血管病、降血脂、防癌方面的功效等开展了研究,揭示了茶黄素有益生物活性,研制出茶黄素片剂和茶黄素软胶囊终端产品。
 
三、结 语
 
综上所述,国内外在茶叶新产品研究开发方面已取得了很大进展,这些新产品顺应自然、健康的消费理念,市场前景广阔,经济效益显著。相信随着科学技术不断进步和高新技术在茶叶加工及深加工领域的应用,茶叶新产品将层出不穷,用途将更为广泛,必将在促进世界茶叶产业发展方面发挥巨大的作用。
 
转自【中国茶叶网】【www.e-chinatea.cn