酶法改良信阳夏秋茶抹茶风味的工艺探究

杨洁茹 陈晖 张慧敏 邢淑婕

摘要 以信阳夏秋茶为原料，通过木瓜蛋白酶、单宁酶和谷氨酰胺酶的最佳酶解工艺条件来改良抹茶风味。以感官评分和茶叶中的代表性风味氨基酸——茶氨酸质量浓度为评价指标，考察上述3种酶的加酶量、酶解时间、酶解温度和酶解pH 4个单因素对抹茶品质的影响，通过正交试验分析确定最佳酶解工艺参数：每100 g茶汤（料液比1∶15）中添加0.150 g木瓜蛋白酶、0.075 g单宁酶和0.075 g谷氨酰胺酶，酶解时间为1.5 h，酶解温度为50 ℃，酶解pH为5.0。该工艺下制备的抹茶茶汤组织均匀、分散性好、不易沉淀，色彩鲜艳翠绿，清香显著，口感醇厚甘爽，感官评分最高，可达到90 分，茶氨酸质量浓度为最高，可达到2.135 g/L。

关键词 酶解；夏秋茶；抹茶风味；茶氨酸

中图分类号 TS272.4   文献标识码 A

文章编号 1007-7731（2023）04-0123-06

Study on the Technology of Improving the Flavor of Xinyang Summer and Autumn Tea

Matcha by Enzymatic Hydrolysis

YANG Jieru   CHEN Hui   ZHANG Huiming   XING Shujie*

（College of Food， Xinyang Agriculture and Forestry University， Xinyang Henan 464000）

Abstract Xinyang summer and autumn tea was used as raw material to improve the flavor of Matcha through the optimum enzymatic hydrolysis conditions of papain， tannase and glutaminase. The sensory evaluation and theanine concentration were used as the evaluation indexes to study the effects of enzyme dosage， hydrolysis time， hydrolysis temperature and hydrolysis pH on the quality of Matcha. Through orthogonal test analysis， the optimal enzymatic hydrolysis process parameters were determined as follows： 0.150 g of papain， 0.075 g of tannase and 0.075 g of glutaminase in every 100g of tea soup （the ratio of material to liquid is 1∶15）. The enzymolysis time was 1.5 h， the enzymolysis temperature was 50℃ and the enzymolysis pH was 5.0. The results showed that the prepared Matcha tea soup had uniform structure， good dispersibility， not easy to precipitate， bright green color， distinct fragrance， mellow and sweet taste， the highest sensory score was 90 points and the highest theanine concentration was 2.135 g/L.

Keywords enzymolysis; summer and autumn tea; matcha flavor; theanine

信陽地区盛产茶叶，信阳毛尖是中国十大名茶之一。夏秋茶相对于春茶而言，因其苦涩味较重，品质较差，导致价格偏低、经济效益差，有些地区甚至放弃了夏秋茶的采摘与加工[1]。夏秋茶中含有丰富的营养成分和功效成分，具有良好的开发利用潜力[2]。

抹茶是茶叶深加工后所形成的超微粉体。经过研磨加工后，从营养物被有效利用的角度看，抹茶的营养价值比茶叶更高，食用抹茶几乎可以将茶叶中100%的营养成分带到人体之中[3]。当前，抹茶现代加工技术水平仍相对滞后，相关研究报道也较少。现有的抹茶粉碎工艺主要存在以下问题[4-7]：一是产能低下、加工成本较高；二是产品碎度分布不均匀，颗粒较大，影响产品的溶解和有效物质的吸收；三是产品粉碎过程中伴随升温，原料的色泽、风味和香气未能得到较好的保持。目前，市面上大部分的抹茶产品实际上只能称之为茶粉，而非真正的抹茶产品。因此，提高产品质量、探索抹茶新的品质提升方法，是抹茶食品工艺创新发展的新方向[8]。

基于信阳夏秋茶的利用现状和我国抹茶产品的加工现状，笔者选用木瓜蛋白酶、单宁酶和谷氨酰胺酶进行复合酶酶解的方法来改良以信阳夏秋茶为原料制得抹茶的风味，酶解过程中利用木瓜蛋白酶将蛋白质水解成氨基酸，增加抹茶茶汤的风味，同时也可减少苦涩性肽段，降低苦涩口感；利用单宁酶酶解苦涩型单宁，降低苦涩口感；利用谷氨酰胺酶改善茶汤中氨基酸组分，能使多种风味氨基酸含量大幅提高，起到氨基酸修饰作用[9]。该研究结果不仅可以解决茶园的经济问题，还能大大降低抹茶的成本，对于实现信阳茶叶的精深加工，拉伸信阳茶产业链条，有效增加茶农收入，推动茶产业健康发展继而推动信阳地区乡村振兴等都具有重要意义。

1 材料与设备

1.1 试验材料

信阳夏秋茶叶（市售）；木瓜蛋白酶（酶活力为7×104 U/g）购自厦门墨奕怀食品有限公司；单宁酶（酶活力为1×105 U/g）购自晟发生物科技有限公司；谷氨酰胺酶（酶活力为5×104 U/g）购自厦门墨奕怀食品有限公司。

1.2 主要仪器和试剂

1.2.1 主要仪器。详见表1。

1.2.2 主要试剂。磷酸氢二钠、磷酸氢二钾、水合茚三酮、氯化亚锡、谷氨酸，纯度均为分析纯，柠檬酸为食品级。

2 试验方法

2.1 试验工艺流程

依据张海燕等[9]的方法并略作调整如下：

茶叶粉碎得到茶粉→加酶→加水搅拌→调节pH→振荡酶解→离心取上清液→检测

（1）预处理：将作为抹茶原料的信阳夏秋茶叶用粉碎机粉碎，得到茶粉，准确称取6.25 g茶粉放入锥形瓶中，备用；

（2）加酶：准确称取一定量的木瓜蛋白酶、单宁酶和谷氨酰胺酶依次加入步骤“（1）”茶粉中；

（3）加水：准确量取93.75 mL蒸馏水加入步骤“（2）”的茶粉中，搅拌均匀得到加酶解液（通常，在搅拌步骤中，茶粉与水的料液比为1∶15）；

（4）调节pH：用食品级柠檬酸调节酶解液所需的pH；

（5）振荡酶解：将酶解液放入恒温培养振荡器中，设置一定的温度和时间进行振荡酶解（所需温度不同时使用电热恒温水浴锅），以保证酶解充分，得到抹茶茶汤后进行感官评定；

（6）离心取上清液：将抹茶茶汤放入低速离心机，设置转速为4 000 r，时间为10 min，离心得上清液备用；

（7）检测：采用分光光度法测定上清液中茶氨酸的含量。

2.2 单因素试验设计

分别对3种酶的添加量（添加顺序依次为木瓜蛋白酶、单宁酶和谷氨酰胺酶）、酶解时间、酶解温度及酶解pH 4个因素进行单因素试验，研究4个因素在5种水平下对抹茶风味的影响。单因素试验设计如表2所示。

2.3 感官评定方法

抹茶汤的感官评分标准依据何群仙等[10]的方法并略作调整，如表3所示。设定10 人评定小组，对酶解工艺后的抹茶进行感官評定。该评分标准分为茶汤组织状态、汤色、香气、滋味4 个因子，满分为100 分，其中茶汤组织状态的权重设为20%，汤色的权重设为20%，香气的权重设为30%，滋味的权重设为30%。

2.4 茶氨酸质量浓度的测定

分别吸取1.0、2.0、4.0、5.0、6.0 mL谷氨酸（1.0 mg/mL）对照液于50 mL容量瓶中，各加水8 mL、2%茚三酮溶液1 mL、pH=8.0的磷酸盐缓冲溶液4 mL，在沸水浴中加热15 min，冷却后稀释至容量瓶刻度，用10 mm比色皿，在570 nm波长处测定吸光度，绘制标准曲线（如图1所示）。

依据张海燕等[9]的方法并略作调整，分光光度法测定“2.1”中所得上清液的吸光度，由标准曲线得出上清液中谷氨酸的质量浓度，进一步换算得出上清液中茶氨酸的质量浓度。

3 结果与分析

3.1 不同酶解条件对抹茶风味的影响

茶氨酸（L-Theanine）是茶叶中特有的游离氨基酸，茶氨酸是谷氨酸γ-乙基酰胺，其在化学构造上与谷氨酸相似，是茶叶中生津润甜的主要成分。茶氨酸是茶叶中含量最高的氨基酸，约占游离氨基酸总量的50%以上。茶氨酸含量高低已作为衡量茶叶风味和品质的一项重要指标[9]，因此该试验将茶氨酸质量浓度作为评价抹茶品质的指标之一。

3.1.1 3种酶的添加量对抹茶风味的影响。设定酶解温度为40 ℃，酶解时间为2 h，酶解pH为5.5，以感官评分和茶氨酸的质量浓度为评价指标，考察3种酶的添加量对抹茶品质的影响，结果如图2所示。

图2显示，在酶解温度为40 ℃，酶解时间为2.0 h，酶解pH为5.5的试验条件下，抹茶风味的感官评分和茶氨酸质量浓度均随着3种酶添加量的增加呈现先上升后下降的趋势。当加酶量在1～3水平时，茶氨酸质量浓度随着加酶量的增加而增加，在水平3时达到最高为1.524 g/L，比水平1的茶氨酸质量浓度提升了66%，但是随着加酶量的进一步增加，茶氨酸质量浓度略有下降，这可能是因为较大的加酶量会促使产物抑制效应的产生，这与郑丽慧等[11]的试验结果相同。当木瓜蛋白酶添加量为0.150 g，单宁酶为0.075 g，谷氨酰胺酶为0.075 g（即水平3的加酶量）时，感官评分达到峰值，该加酶量下的抹茶茶汤组织均匀、分散性好、不易沉淀，其色彩鲜艳翠绿，海苔香显著，口感醇厚甘爽且较细腻，抹茶风味最佳。综合感官评分和茶氨酸质量浓度2个指标，选用水平2、水平3和水平4中3种酶的添加量进行正交试验。

3.1.2 酶解时间对抹茶风味的影响。设定木瓜蛋白酶的添加量为0.150 g、单宁酶为0.075 g、谷氨酰胺酶为0.075 g，酶解温度为40 ℃，酶解pH为5.5，以感官评分和茶氨酸质量浓度为评价指标，考察酶解时间对抹茶品质的影响，结果如图3所示。

图3显示，在木瓜蛋白酶的添加量为0.150 g、单宁酶为0.075 g、谷氨酰胺酶为0.075 g，酶解温度为40 ℃，酶解pH为5.5的试验条件下，抹茶风味的感官评分和茶氨酸质量浓度均随着酶解时间的增加呈现先上升后下降的趋势。当酶解时间在1.0～2.0 h时，茶氨酸质量浓度随着酶解时间的增加而增加，酶解时间为2.0 h时，茶氨酸质量浓度达到最高峰，为2.012 g/L，随后随着酶解时间的进一步增加，茶氨酸质量浓度略有下降。该酶解时间为2.0 h时，感官评分达到峰值，此酶解时间下的抹茶茶汤组织均匀、分散性较好、不容易沉淀，其色彩较为鲜艳翠绿，清香显著，口感醇厚甘爽且细腻，抹茶风味最佳。综合感官评分和茶氨酸质量浓度2个指标，选用酶解时间为1.5、2.0和2.5 h进行正交试验。

3.1.3 酶解温度对抹茶风味的影响。设定木瓜蛋白酶的添加量为0.150 g、单宁酶为0.075 g、谷氨酰胺酶为0.075 g，酶解时间为2.0 h，酶解pH为5.5，以感官评分和茶氨酸质量浓度为评价指标，考察酶解温度对抹茶品质的影响，结果如图4所示。

图4显示，在木瓜蛋白酶的添加量为0.150 g、单宁酶为0.075 g、谷氨酰胺酶为0.075 g，酶解时间为2.0 h，酶解pH为5.5的试验条件下，抹茶风味的感官评分和茶氨酸质量浓度均随着酶解温度的升高呈现先上升后下降的趋势，其原因可能是因为酶的生物效应受温度的影响很大，只有在最适的温度下，酶解的效率才最高。这与魏玉等[12]的试验结果一致。酶解温度过高时，叶绿素被破坏，抹茶色彩较差、黄绿，口感青涩有粗糙感。酶解温度为40 ℃时，茶氨酸质量浓度达到峰值，为1.799 g/L。酶解温度为40 ℃时，感官评分达到峰值，该酶解温度下的抹茶茶汤组织均匀、分散性好、不易沉淀，其色彩十分鲜艳翠绿，清香显著，口感醇厚甘爽且较为细腻，抹茶风味最佳。综合感官评分和茶氨酸质量浓度2个指标，选用酶解温度为30、40和50 ℃进行正交试验。

3.1.4 酶解pH对抹茶风味的影响。设定木瓜蛋白酶的添加量为0.150 g、单宁酶为0.075 g、谷氨酰胺酶为0.075 g，酶解温度为40 ℃，酶解时间为2.0 h，以感官评分和茶氨酸质量浓度为评价指标，考察酶解pH对抹茶品质的影响，结果如图5所示。

图5显示，在木瓜蛋白酶的添加量为0.150 g、单宁酶为0.075 g、谷氨酰胺酶为0.075 g，酶解温度为40 ℃，酶解时间为2.0 h的试验条件下，抹茶风味的感官评分和茶氨酸质量浓度均随着酶解pH的增加呈现先上升后下降的趋势，强酸性环境下，叶绿素被破坏，其含量最低[13]，此时抹茶颜色变黄、色泽变劣。酶解pH为5.5时，茶氨酸质量浓度达到峰值，为1.515 g/L，比pH为4.5时提高64%。酶解pH为5.5时，感官评分达到峰值，该酶解温度下的抹茶茶汤组织均匀、分散性好、不容易沉淀，其色彩鲜艳翠绿，清香显著，口感醇厚甘爽且十分细腻，抹茶风味最佳。综合感官评分和茶氨酸质量浓度2个指标，选用酶解pH为5.0、5.5和6.0进行正交试验。

3.2 正交试验结果与分析

3.2.1 正交试验设计。在单因素试验的基础上选出3种酶的加酶量（添加顺序依次为木瓜蛋白酶、单宁酶和谷氨酰胺酶）、酶解时间、酶解温度及酶解pH 4个因素的最佳3水平进行L9（34）正交试验，选出最佳酶解组合。正交试验设计如表4所示。

3.2.2 正交试验结果与分析。正交试验结果如表5所示。

表5显示，影响感官评分的因素排序为：A>C>B>D，即3种酶的添加量是试验中影响最大的因素，酶解pH是影响最小的因素，通过正交试验结果得出酶解的最佳工艺组合为A2B1C3D3；影响茶氨酸质量浓度的因素排序为：A>C>D>B，即3种酶的添加量是试验中影响最大的因素，其次是酶解温度，酶解时间和酶解pH的影响差别不大，通过正交试验结果得出酶解的最佳工艺组合为A2B2C3D1。

综合分析感官评分和茶氨酸质量浓度2个指标，3种酶的添加量选取A2水平为最佳，酶解温度选取C3水平为最佳，因为酶解时间对感官评分的影响力大于茶氨酸质量浓度，所以酶解时间选取B1水平为最佳，同理得出，酶解pH对茶氨酸浓度的影响力大于感官评分，故选取D1水平为最佳。

综上所述，通过正交试验得出的最佳酶解工艺组合为A2B1C3D1，即最佳工艺参数为：每100 g酶解液中含有0.150 g木瓜蛋白酶、0.075 g单宁酶和0.075 g谷氨酰胺酶，酶解时间为1.5 h，酶解温度为50 ℃，酶解pH为5.0。在该酶解工艺条件下制得的抹茶风味的感官评分为90分，茶氨酸质量浓度为2.135 g/L，该试验结果优于上述正交试验中的任意组合。

3.3 对照试验结果与分析

在时间为1.5 h，温度为50 ℃，pH为5.0的相同工艺条件下，将加入0.150 g木瓜蛋白酶、0.075 g单宁酶和0.075 g谷氨酰胺酶的最佳工艺组与不加酶组进行对照试验，对照试验结果如表6所示。

表6显示，加酶组的感官评分相比不加酶组提高了12分，茶氨酸质量浓度相比之下提高了45%。由此得出，通过适当的加酶可以使抹茶的风味得到有效改良。

4 结论与讨论

该研究主要探究酶法改良信阳夏秋茶抹茶风味的最佳工艺，通过单因素试验和正交试验，得出最佳酶解工艺参数为：每100 g酶解液中含有0.150 g木瓜蛋白酶、0.075 g单宁酶和0.075 g谷氨酰胺酶，酶解时间为1.5 h，酶解温度为50 ℃，酶解pH为5.0。该工艺下制备的抹茶茶汤组织均匀、分散性好、不易沉淀，其色彩鲜艳翠绿，清香显著，口感醇厚甘爽且十分细腻，抹茶风味最佳，并且该工艺条件下制备的抹茶茶氨酸质量浓度最高。

试验结果表明，酶法能够改善信阳夏秋茶茶叶香气不足、滋味苦涩的缺点，有效提升以信阳夏秋茶为原料制得抹茶的风味。该研究结果对于提高信阳地区茶园的经济效益、减少茶资源的浪费具有较强的应用价值和现实意义。

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（责编：张宏民）