康普茶感官品质及其相关化学组分研究进展

田文欣，沈婧婧，党 辉，卜贤盼，唐德剑，张宝善，赵 育,

（1.陕西师范大学食品工程与营养科学学院，陕西西安 710119；2.安康市富硒产品研发中心，陕西安康 725000；3.农业农村部富硒产品开发与质量控制重点实验室，陕西安康 725000）

康普茶又称为红茶菌，起源于我国秦朝时期，因其具有解毒和提神的功效而被视为珍品。公元414年，医生“Kombu”将红茶菌带到了日本，用以治疗天皇的消化问题。随后，康普茶陆续传入俄罗斯、东欧、德国等地[1-2]，现被日本及欧美称为“Kombucha”，中文音译为“康普茶”。由于其菌膜的外观和质地与海蜇皮相似，故俗称“海宝”，又因其有助消化的作用，也被叫做“胃宝”。

康普茶是以茶糖水（红茶或绿茶浸提液加入蔗糖）为主要发酵基质，经酵母菌、醋酸菌以及乳酸菌等共生菌群（红茶菌）发酵而成的一种富含多种活性成分的功能性饮品[3]。其中包含部分茶叶浸出物、发酵微生物及其代谢产物，包括醋酸、葡萄糖酸、葡萄糖醛酸、茶多酚、咖啡因、葡萄糖、果糖、蛋白质、氨基酸、维生素、微量元素等，不仅使其具有抵抗癌症、抵抗心血管疾病、提高消化能力、刺激免疫系统、减少发炎等功效，同时发酵产生的大量有机酸、醇、醛和酯类物质，还赋予了康普茶独特的风味[4]。

一直以来，康普茶主要以家庭作坊式生产。由于其菌种的多样性、发酵过程的复杂性及饮用的安全性而未能工业化生产。近年来，生物技术及生产体系的不断完善使康普茶的安全和规模化生产成为可能。康普茶在北美、澳洲和欧洲等地区消费量迅速增长，众多饮料行业巨头相继进军康普茶领域，预计到2025年，康普茶的国际市场规模可达到50亿美元左右，发展前景广阔[5]。因此，积极开发和创新康普茶的加工方法，建立康普茶的标准化生产方式以及生产安全优质且风味独特的康普茶尤为重要。

康普茶的风味物质主要来自于原料本身以及共生菌群发酵过程中形成的代谢产物。在共生菌群的驱动下，康普茶发酵的过程中会发生许多生化反应，主要包括糖的水解，醇、醛的形成以及醇、醛向酸、酯的转化，这些丰富的化学物质造就了康普茶独特的感官品质。近年来，研究者对于康普茶发酵过程中的微生物多样性及其变化[6-8]、化学组分及其变化[6,9]、发酵条件及其对终产品功能成分的影响[6,10]进行了较为深入的研究和总结，但鲜有针对发酵条件对康普茶感官品质影响的研究以及化学组成与感官品质相互关系的归纳总结。本文通过简述康普茶共生菌群的微生物多样性，分析不同发酵条件对康普茶的主要化学成分及相应感官品质影响的研究成果，着重探讨了感官品质与化学组成的相互关系，以期深入系统地了解康普茶的感官特性及其生化成因，为康普茶的产品稳定、品质提升及品种创新提供理论依据。

1 康普茶发酵体系中的红茶菌微生物多样性

康普茶发酵体系中的红茶菌主要是酵母菌和醋酸菌，少数还含有乳酸菌。不同来源的红茶菌以及不同培养基质、培养条件都会影响其微生物多样性，而红茶菌中微生物的种类及含量差异致使其产生的风味活性物质不尽相同，相关内容可参考谭馨悦等[11]的综述。同时，目前对于红茶菌中细菌和酵母菌菌株的鉴定鲜有报道，从而使得在确定红茶菌微生物的组成、生产品质稳定的康普茶等方面缺少一定的理论支持。

目前已从红茶菌中分离出的主要酵母菌和细菌种类见表1。

表1 从红茶菌中分离出的酵母菌和细菌种类Table 1 Yeasts and bacterial species isolated from Kombucha

发酵过程中，红茶菌共生体系之间存在着复杂的相互关系（如图1所示）。在转化酶的作用下，酵母菌将茶糖水中的蔗糖水解为葡萄糖和果糖，进而生成乙醇和二氧化碳。醋酸菌利用乙醇产生醋酸，并将葡萄糖转化为葡萄糖酸，进一步生成葡萄糖醛酸。发酵生成的醋酸、葡萄糖酸、葡萄糖醛酸等有机酸导致pH下降至3以下，从而抑制了致病微生物的生长。同时，葡糖醋杆菌属（Gluconacetobaceter）和驹形杆菌属（Komagataeibacter）利用果糖与葡萄糖生成细菌纤维素，并附着和包裹大量的细菌和酵母菌组成的共生菌构成胶状物，形成了菌胶团生物膜[31]。生物膜漂浮在发酵液表面，使附着的微生物（主要为醋酸菌）获得充足的氧气，促进其生长，并产生更多的纤维素。此外，乳酸菌利用酵母菌的代谢产物逐渐生长繁殖，并产生乳酸。但是，乳酸菌的发酵能力随着乙醇含量的增加而逐渐减弱[1]。

图1 康普茶中微生物之间的共生关系及其代谢作用[3,30]Fig.1 Symbiotic relationship and metabolism of microorganisms in Kombucha[3,30]

续表 1

工业生产中，瓶装前会去除这些红茶菌生物膜。瓶装后，由于氧气缺乏，纤维素合成停止，醋酸转化受到抑制，少量的酵母菌利用残糖二次发酵生成乙醇和二氧化碳，最终形成口感酸甜的起泡饮料——康普茶。

2 康普茶的化学组成

康普茶的化学成分来自于茶叶、糖以及茶糖水在发酵过程中形成的代谢产物，包括有机酸、维生素、矿物质、醇、酚等。因此，康普茶的微生物组成、茶叶品种或其他底物（包括果汁、蔬菜汁和中草药提取液等）、茶汤浓度、蔗糖加入量、发酵时间和发酵温度等因素都会影响发酵液的化学组成，从而影响终产品的感官品质[32]。表2列出了不同发酵条件下康普茶产生的主要化学成分和一些代谢产物。

表2 不同发酵条件下康普茶的主要化学成分Table 2 General chemical composition of Kombucha under different fermentation conditions

康普茶的化学成分和含量与发酵过程中的各种因素有关。近几年，对于康普茶中有机酸动态变化的研究较为深入。发酵时间、发酵底物、发酵温度不同，康普茶的化学成分及含量不同。以醋酸为例，Chen等[34]研究发现在以红茶为原料的康普茶发酵过程中，随发酵时间的延长，醋酸菌将乙醇转化为醋酸，致使醋酸含量逐渐增加，在发酵30 d时达到最大值11 g/L。Jayabalan等[35]以不同的茶叶品种为研究对象，发现康普茶在以绿茶为原料的发酵过程中，醋酸含量在发酵15 d时达到最大值9.51 g/L，发酵18 d时含量为8.35 g/L；而在以红茶为原料的发酵过程中，醋酸含量在发酵15 d时达到最大值6.17 g/L，发酵18 d时含量仅为4.69 g/L。Neffe-Skocińska等[36]研究发现醋酸含量也在康普茶发酵过程中缓慢增长，在25 ℃下发酵10 d时达到最大值1.65 g/L，而奎宁、草酸、苹果酸和柠檬酸的含量在此发酵条件下较低。

此外，发酵条件也会影响康普茶中维生素、矿物质、多酚类物质等的含量。Vitas等[42]利用蓍草研发新型草本康普茶，研究发现，增加草本植物的含量对VC含量无影响，并且其所研发的新型康普茶VC含量比传统康普茶（红茶或绿茶发酵）VC含量低，因此认为，在VC合成方面，红茶和绿茶更适合康普茶发酵。Ivanisova等[40]测定了康普茶发酵7 d后的矿物质含量，其中铁、锰、锌、镍的含量显著增加，镉的含量下降。Abuduaibifu等[43]以红茶、黑枸杞、红枸杞为基质发酵康普茶，发酵2 d后总酚含量均显著增加，增加幅度为28%～123.69%。

3 康普茶的感官品质

食品品质最终都是以人的感官（包括视觉、嗅觉、味觉、触觉和听觉）为主要指标[44]。康普茶的感官测评方法一般从外观、香气和滋味3方面进行评价，如表3所示。发酵条件不同，康普茶中的化学物质不同，进而感官品质不同。以醇香红茶为原料，加入5 g/L的茶叶和70 g/L的蔗糖，并接入8%的菌膜，30 ℃下发酵10 d后，发酵液中的风味物质发生显著变化，从14种增至19种，且多为醇类、酯类和酸类。而此发酵条件下得到的康普茶感官品质最好，颜色均匀，酸甜适中，滋味纯正，香气协调柔和[32]；同样是以同比例的红茶为原料，当糖含量为30 g/L，在22 ℃下发酵7 d后的康普茶的感官品质整体良好，在味道（果酸味）方面得分最高[40]。以含有红茶、绿茶的茶糖水为原料，在不同温度下发酵10 d。在25 ℃下发酵的康普茶“颜色强度”、“清晰度”、“茶味”、“柠檬味”等属性得分均较高，但“酵母味”、“醋酸味”、“苦味”、“刺鼻味”等属性得分较低，可能是醋酸含量过高导致的[36]。

表3 康普茶感官评定标准[6,32]Table 3 Criteria for sensory evaluation of Kombucha[6,32]

3.1 康普茶的外观

康普茶经发酵后，液体表面会产生厚厚的一层菌膜，发酵完成后除去菌膜即可得到成品发酵液。康普茶包括混浊液和澄清液两类。浑浊的康普茶中含有胶体状的悬浮颗粒，可能是大分子物质如蛋白质、多酚和纤维素的聚集物。此外，原料不同，康普茶的黏稠度不同，如黄茶和白茶发酵的康普茶黏稠度及平滑度最高，绿茶次之，红茶最低[45]。

茶叶品种不同，康普茶的颜色深度有所差异。Gramza-michalowska等[45]对不同茶叶品种发酵得到的康普茶进行感官分析发现，红茶康普茶呈棕色，略带琥珀色和黄色；绿茶和白茶康普茶呈黄色，略带琥珀色和绿色；而黄茶康普茶呈适度的琥珀色和黄色。

品质较好的红茶康普茶色泽明亮，颜色通常为橙红色或橙黄色。其颜色主要是由茶色素衍生物（茶红素和茶黄素）产生的。在以红茶为原料的康普茶发酵过程中，茶黄素在第15 d增加了50%以上，而茶红素减少了2倍以上[46]。故而推测，在发酵过程中部分茶红素转化为茶黄素。随着发酵的进行，康普茶的颜色可能由红棕色变为浅棕色。

康普茶装瓶后，酵母菌利用残糖通过二次发酵产生CO2，因此康普茶中有气泡存在。若康普茶的起泡性评分较低，可能是二次发酵不充分所致[36]。

3.2 康普茶的香气

康普茶兼具茶香和发酵香，香气协调柔和。康普茶的香气来源于茶底物及其衍生物、糖底物以及茶糖水在共生菌落的发酵过程中形成的代谢产物。茶叶作为制备康普茶的重要成分之一，其所含有的香气化合物对于形成康普茶的品种香有重要的贡献。目前，已从各种红茶中分离鉴定出醇类、醛类、酯类、烯烃类等700余种香气物质，其中醇类和醛类物质是红茶香气化合物的主要组成部分，含量超过总香气化合物的50%[47]。表4归纳了茶叶香型与主要挥发性物质的对应关系。

表4 茶叶香型与主要挥发性物质对应关系[48-52]Table 4 Relationship between tea aroma and major volatile substances[48-52]

红茶菌共生菌落发酵代谢过程中形成的酸类、醇类和酯类等是康普茶中发酵香的主要来源。康普茶的风味与红茶菌的种类及其代谢产物的关系如图2所示。可以看出，康普茶中的主要风味物质由酵母菌代谢产生，具有果香、花香和植物香[11]，而刺激味（醋酸）、烘焙香及乳香则主要由醋酸菌和乳酸菌的代谢物产生。

图2 康普茶中存在的微生物与相关风味物质[11,53]Fig.2 Flavor compounds and relevant microorganisms in Kombucha[11,53]

迄今为止，针对康普茶香气的研究较少。经红茶菌发酵后，康普茶的香气种类增加显著。以生普洱茶为原料发酵，芳香类物质由最初的21种发酵10 d后增至56种。最初的21种芳香类物质（包括醇类、醛类、酮类、酸类、酯类等）主要来源于生普洱茶本身，其中含量较高的是苯乙醛、芳樟醇、庚醛、甲基辛基酮和2,4-二甲基苯甲醛；发酵10 d后，酸类化合物的含量增加，占挥发性风味成分的57.21%。其中，乙酸、丁酸、苯乙酸、柠檬酸以及2-甲基琥珀酸的含量最高，而醇类和醛类化合物的种类和含量显著下降[29]。发酵底物不同，康普茶的香气也不同。分别由红茶、绿茶以及其他几种物质（包括白茶、菊花、金银花和薄荷）制成的康普茶中，共检测到46种挥发性有机化合物，其中22种化合物是各种康普茶共有的，形成花香、果香等；另外24种化合物表现出底物特异性，比如以薄荷为底物制得的康普茶具有薄荷味和清新的香气[54]。

综上所述，原料本身和红茶菌微生物组成对康普茶的香气影响较大。因此，明确红茶菌的代谢途径，探究原料、微生物和风味物质三者之间的关系，对于提高康普茶的品质有深远意义。

3.3 康普茶的滋味

3.3.1 酸味 有机酸是康普茶的一个重要成分，也是康普茶酸味的主要来源[36]。康普茶中的有机酸包括醋酸、葡萄糖酸、葡萄糖醛酸、乳酸、苹果酸、琥珀酸、柠檬酸等，其化学和感官性质见表5。其中，醋酸是重要的有机酸之一，具有强烈的酸味，对康普茶酸味的贡献最大；葡萄糖酸和葡萄糖醛酸具有温和的酸味[55]；乳酸不是总能在康普茶中检测到，其也具有比较温和的酸味[56]。不同的发酵条件会导致酸的组成和含量不同。康普茶的酸度不能太高、pH不能太低，pH低于3会产生令人不愉快的感觉，消费者难以接受。此外，大部分有机酸的风味与pH相关，低pH会使酸味增加[56]。

表5 康普茶中有机酸的化学和感官性质[1,55,57]Table 5 Chemical and sensorial properties of organic acids in Kombucha[1,55,57]

3.3.2 甜味 康普茶所使用的甜味剂通常是蔗糖，其除了提供甜味以外，还作为微生物生长代谢的碳源。发酵初期，蔗糖被酵母菌分解为葡萄糖和果糖，并进一步生成乙醇和CO2；醋酸菌不能直接利用蔗糖，而是利用果糖和葡萄糖产生醋酸、葡萄糖酸以及其它代谢物；乳酸菌利用酵母菌的代谢物生长繁殖并产生乳酸[1]。因此，糖类是红茶菌微生物维持共生关系不可缺少的。此外，蔗糖浓度的变化对细菌纤维素的产量也有很大影响[58]。

除了蔗糖，也可以用混合形式的糖作为原料，比如糖浆、糖蜜等。纯蔗糖和糖蜜（蔗糖浓度相同）在康普茶发酵过程中存在显著差异。与纯蔗糖相比，糖蜜的化学成分更加丰富，其含有的转化糖、氨基氮等对康普茶的感官品质也会产生影响[59]。

茶多糖是茶叶中除茶多酚外另一种重要的生物活性物质，其主要由单糖组成，包括葡萄糖、阿拉伯糖、半乳糖等[60-61]。茶多糖的组成因来源和提取方法不同而有所差异[62]。近年来，研究人员对茶多糖的化学结构和生物活性展开了广泛研究。但是，鲜有研究针对发酵过程中茶多糖含量的变化，及其对发酵过程、代谢产物以及终产品感官品质的影响。

康普茶最终的甜味强度取决于糖的残留量，而糖的残留量又与初始糖含量以及微生物生长代谢相关联。以含有70 g/L蔗糖的糖蜜进行发酵，蔗糖利用率较高，并产生低含量的醋酸和高含量的乳酸，获得柔和的口感和良好的感官品质；而使用蔗糖含量低于70 g/L的糖蜜，终产品的口感则较差[59]。

3.3.3 苦味 茶多酚和生物碱是康普茶苦味的主要来源。茶多酚同时具有苦味和涩味，以儿茶素含量最多，约占茶多酚总量的65%～80%。随着儿茶素浓度的增大，苦味强度增大，且苦味增强速率大于涩味[47]。茶叶原料不同，苦味的强烈程度也不同。分别用白茶、绿茶、黄茶和红茶发酵的康普茶，绿茶的苦味更强烈[45]。在康普茶发酵过程中，儿茶素不断降解，与红茶相比，绿茶中表没食子儿茶素没食子酸酯和表儿茶素没食子酸酯的降解明显减少，这可能是用绿茶发酵康普茶苦味更强烈的原因[35]。茶汤中的生物碱包括咖啡碱、可可碱和茶叶碱三种，其中含量最高的是咖啡碱。咖啡碱易溶于水，具有较低的味觉阈值，是一种单纯的苦味物质[47]。此外，有机酸也会形成苦味，但这并不是康普茶苦味的主要来源。

3.4 其他感官品质

康普茶中含有一定量的多酚类物质（比如茶多酚），这类物质在口腔中能够产生收敛感。同时，低pH也会增加有机酸的收敛感[56]。但是，大部分康普茶的收敛感几乎察觉不到，这可能是由于糖类的存在减弱了对收敛感的感知。

康普茶经二次发酵后产生CO2，使得终产品含有适量的气泡，引起碳酸化作用。碳酸化作用对视觉、味觉以及痛觉都会产生影响，比如气泡可以使产品看起来更清凉，增强康普茶的酸味，同时，碳酸会刺激舌头上皮表面的味觉神经细胞，形成轻微的刺痛感[63]。康普茶的碳酸化会受到发酵温度和含糖量的影响，Phetxumphou等[64]研究发现在较高温度、较低含糖量的条件下发酵的康普茶起泡性更好。

4 康普茶的贮藏与感官品质的关系

康普茶贮藏条件对其生物活性成分和感官品质变化的研究较少。有研究发现，康普茶在贮藏四个月后，酚含量显著降低，从初始值（234.1±1.4）μg GAE mL-1降至（202.9±2.1）μg GAE mL-1，溶液的pH从2.82增加到3.16[65]。而其化学物质含量的改变对产品感官品质会产生一定的影响。Abuduaibifu等[43]研究发现，康普茶在4 ℃下贮藏11 d，虽然颜色得分较高，但香气从独特的水果香逐渐转变为刺鼻的醋味，滋味也从果味、酸味转变为醋味，气泡逐渐减少，整体品质下降。

为了延长康普茶的货架期，Jayabalan等[66]对康普茶进行了热处理。结果表明，在60、65和68 ℃下热处理1 min可控制康普茶在贮藏过程中生物膜的形成，不影响其澄清度、味道和风味，但会降低康普茶的抗氧化能力。在贮藏期间，不同温度处理后的茶多酚却表现出不同的稳定性。Ahmed等[67]将康普茶在76和100 ℃下处理10 min后发现，在贮藏过程中，pH、总酸度和总蛋白质含量变化较小，但是总酚含量和其他抗氧化物含量大幅下降，因此认为热处理不适合康普茶的贮藏。

5 总结与展望

近年来，关于康普茶的研究广泛集中于原料选择、发酵条件优化、红茶菌的微生物多样性、化学组成及其变化、保健功能等方面。虽然康普茶已逐渐成为工业化生产的饮料，但其质量标准仍然不明确，感官品质仍然不稳定。本文从现有的研究出发，总结了康普茶的化学成分，主要包括有机酸、茶多酚和芳香类物质，以及感官品质，包括其外观、香气和滋味，分析了不同发酵条件对其化学组分和感官品质的影响，并阐述了两者的相互关系，以期深入系统地了解康普茶的生化成因及其感官品质。

本文总结发现，康普茶的发酵条件，尤其红茶菌的微生物群落组成对康普茶香气物质的形成影响较大，但针对香气物质的形成机制、香气物质的变化与微生物构成及演替的对应关系的研究屈指可数。因此，在今后的研究中，需要深入、系统地探究不同红茶菌发酵剂，例如不同地区的红茶菌发酵剂中微生物组成与其特征香气物质差异的关系，以及在发酵过程中微生物组成和丰度的变化对香气物质的影响，从而为优化红茶菌微生物群落组成、提高感官品质以及标准化生产提供理论依据。

随着康普茶逐渐大规模商业化生产，其商业化过程中和贮藏期间生物活性成分的稳定性以及感官品质的变化也应受到特别关注。可以考虑深入研究前处理方式、贮藏期间的温度、光照和含氧量对康普茶多酚、维生素等抗氧化物质的影响。此外，本团队研究发现，在贮藏期间，康普茶中的肠球菌和肠杆菌含量增加，因此，未来应进一步探索如何抑制有害微生物的生成，以保证产品的安全性和稳定性。