红茶菌研究进展

1红茶菌研究进展[摘要]红茶菌是一种有着悠久历史的功能性饮料，国内外主要从红茶菌的共生菌体菌种的组成、所含营养成分、培养方法及生产工艺的优化、微生物的分离纯化、发酵机理、保健功能以及生理作用机理等方面进行研究。本文就国内外的研究状况做一简单的综述，就其发展前景和研究现状做一总结，并展望红茶菌开发利用的前景及其未来发展趋势。[关键词]红茶菌;分离纯化;发酵;工艺优化前言：红茶菌又名“海宝”、“胃宝”，是用糖、茶、水加菌种经发酵后生成的共生菌体，主要包括醋酸菌，酵母菌和乳酸菌。发酵液中含有大量对人体有益的物质，包括醋酸，活菌，茶叶浸出的营养成分，微生物产生的营养物质等。发酵成熟后PH值达到3左右，其本身的酸度又抑制了有害细菌的生长，对人体健康非常有益，尤其对萎缩性胃炎、胃溃疡疑难病有很好的治疗作用，而且还有调节血压、改善睡眠、预防治疗各种疾病的效果。菌膜在各方面也有应用。除了在食品是那个的应用，在医学界也有大量事实证明其具有医学特性，是医食两用的保健饮品；培养简单易操作。近年来，红茶菌在日本及欧美兴起了应用和研究的新高潮。其实它起源于我国渤海一带，红茶菌对许多人并不陌生，它在我国至少有几百年的培养饮用历史。后来被带入苏联，并在苏联的高加索一带培养应用。直到1971年，日本的一位俄文女教师从高加索带回日本进行培养。然后又由日本流传到世界各地。国外对红茶菌的研究从20世纪中期开始一直到现在陆续有文献报道，但是对于红茶菌的研究还不是很成熟。本文就红茶菌的菌体组成、发酵机理研究、抑菌特性、保健功能和安全性、作用机理等方面做综述，并就当前的研究提出了问题和建议以及展望了红茶菌开发利用的前景以期望能为后来的研究提供信息。1红茶菌主要菌体组成及营养成分1.1红茶菌营养成分2红茶菌通过共生菌代谢途径，将茶、糖等原料经过生物技术发酵工艺转化为极其丰富的营养成分。菌种、培养条件等对红茶菌发酵液中成分有一定影响，到目前为止，在红茶菌中发现的营养成分主要有葡萄糖醛酸、葡萄糖酸、D-葡萄糖二酸-1,4内酯、醋酸、酒精、多糖、乳酸、氨基酸、蛋白质、叶酸、地衣酸、Vc和多种B族维生素等。王侃等[7]采用纯化的酵母菌和木醋酸菌菌株培养红茶菌液，其中在红茶菌液中的D-葡萄糖二酸-1,4-内酯(DSL)含量达1.09g/L。廖卢艳在发酵红茶菌培养液的过程中，发现红茶菌主要代谢产物(即红茶菌发酵过程中各营养功能成分)的变化规律，醋酸菌发酵过程中，处理的甲醇醋杆菌在单一的乙酸产量最高，同时也是所有处理中产乙酸最高的。同时在微生物发酵儿茶素的变化情况中，CAF及儿茶素的总量都是减少的。谢俊杰[8]等从红茶菌培养液中提取出抗菌蛋白，表现出一定的杀菌作用，并非溶菌作用。吴薇等通过测定还原糖总酸的变化，了解各菌种或菌种组合的代谢葡萄糖产生有机酸的能力，通过考察总酸与乙酸的差值，判断葡萄糖酸葡萄糖醛酸的产量葡萄糖醛酸和葡萄糖二酸-1,4-内酯都是葡萄糖的氧化产物，也是红茶菌中重要的功能因子[9]。1.2红茶菌菌体组成红茶菌主要是一种以糖茶水为原料作为培养液为其提供碳源等，（糖可以是葡萄糖，蔗糖等），经醋酸菌、酵母菌、乳酸菌（有些只需要酵母菌和醋酸菌，有些需要更多的菌种）等经过以上微生物共同发酵而成的功能性饮料，当然也可用于其他产品的开发。到目前为止，从各种红茶菌中分离得到的醋酸菌有：木醋杆菌、拟木醋杆菌、葡萄糖酸杆菌、产酮醋杆菌、弱氧化醋酸菌、葡萄糖醋酸菌、醋化醋杆菌和巴氏醋杆菌等，其中最主要的是木醋杆菌;酵母菌有：酿酒酵母、不显酵母、路德类酵母、粟酒裂殖酵母、热带假丝酵母、克鲁斯假丝酵母、汉逊德巴利酵母、酒香酵母、克勒克酵母、拜耳接合酵母等;乳酸菌有保加利亚乳杆菌、乳酸菌A、乳酸菌P、乳酸菌R等。吴薇[6]等对来自北京的某个红茶菌进行了菌种分离和鉴定，实验的结果与国外文献报道的内容基本相一致，红茶菌菌种都是由酵母菌、醋酸菌和乳酸菌三类组成。1.3营养功能红茶菌有着非常多的生理功能，主要包括：（1）多糖、茶多酚、低聚异麦芽糖、茶碱：提高人体免疫力，增强自身抵抗力；调节血脂，调节血糖；促进双歧杆菌生长，减少肠道腐败物质和致癌物质；增加T－淋巴细胞和B－淋巴细胞的数量，提高机体的防御能力。3（2）醋酸、乳酸、柠檬酸：清理肠胃，帮助消化，防治便秘，提高维生素的稳定性，预防有害病菌、病毒入侵，预防感冒。（3）咖啡因：提高大脑活力，消除疲劳，振作精神。2红茶菌功能性饮料已开发出的产品目前，红茶菌功能性饮料的开发并不多，有乳制品和红茶菌的复合产品，也有富硒灵芝红茶菌复合产品，也有纯的红茶菌产品。以下是目前开发出来的产品：2.1红茶菌枣饮料已经有人制备出红茶菌枣饮料。制备红茶菌发酵液的条件为枣水最佳配比为1：4，混合菌液的接种总量为5%(酵母菌1%、醋酸杆菌1%、乳酸杆菌3%)，发酵温度(30+2)℃，发酵时间55-60h。发酵开始后24h内对酵基摇动数次，使菌体在有氧条件下迅速繁殖，以后不再摇动，防止乙醇含量过高，既影响红茶菌枣饮料的口味，又不符合非酒精饮料的要求。控制发酵时间55-60h，适时终止发酵，避免有机酸含量过高，使产品的风味受到影响，保证后续枣纤维产品的色泽、风味。2.1芦荟红茶菌发酵饮料有人已开发出来芦荟红茶菌发酵饮料。采用红茶菌接种量15%，芦荟汁加量20%，发酵时间5d，温度30℃的制作方法，培养过程中发现红茶菌接种量对发酵影响最大，它决定了发酵的快慢以及发酵的效果，红茶菌接种量大，发酵快，但并不是越大越好，15%的加量为好，芦荟汁的加量则较大的影响芦荟风味的显现，芦荟加量大，饮料风味更好，更能突现芦荟饮料的特点，从控制生产成本的角度考虑，20%的芦荟量即可，发酵时间越长，酸味越重，但不易调配，发酵时间5d发酵为最好，发酵液酸甜味适中，更有天然味道，发酵温度一般采用30℃（发酵温度和发酵成熟的程度有关），这样制得的发酵饮料酸甜爽口，诸味柔和，既具有红茶和芦荟的清香，又含有丰富的营养成分，且饮料生产工艺简便，生产成本低，生产周期短，为丰富茶饮料产品提供了新途径[4]。2.3绿茶-甘蔗汁红茶菌发酵产品当生产目的物为菌膜时，红茶菌较佳的培养液条件为：0.5%绿茶、40%甘蔗汁、1%鸡蛋清，pH值为自然值，10层纱布封口，30℃静置培养7天。在此条件下酿制的红茶菌保健饮料酸甜可口，既具有茶的清香，又具有醇香，感官评价取得最理想的得分，而且能防暑解渴[4]。43红茶菌中微生物分离纯化的研究国内的研究目前并不是很多，主要集中于菌种的分离和发酵条件工艺的优化上面，在医学上也有应用。吴薇[10]等人从北京某研究所提供的样品中分离得到了几个微生物菌株，即巴斯德酵母(SaccharomycespasteurianusHansen)、栗酒裂殖酵母(SchizosaccharomycespombeLinder)、木醋酸菌(Acetobacterxylinum)、甲醇酸单胞菌(Acidomollasmethnolica)、乳酸杆菌属(Lctobacillu)。吕爱军[11]等人从丰县采集的红茶菌中分离得到木醋酸菌、乳球菌和裂殖酵母菌。AiLengTeoh[12]对红茶发酵饮料中的微生物进行了详细的研究，利用氧四环素作为抑制细菌生长的物质，对红茶菌发酵中的菌膜和液体基质中的酵母菌分离，得到了布鲁克丝假丝酵母(Candidacrusei)、栗酒裂殖酵母(Schizosaccharomycespombe)、克勒克酵母(Kloeckera)、拜耳结合酵母(Zygosaccharomycesbailii)。Safak.S[13]等从发酵红茶菌中分离得到11种酵母菌，其中8株为酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae),2株为克鲁假丝酵母(Candidacrusei),1株为Kluyveromycesafricanus，现已得到鉴定。4发酵机理的研究国内专门研究红茶菌代谢方面的不多，一般是在红茶菌的主要微生物进行初步的分离和鉴定的基础上对微生物的基本特性进行研究。吴薇[14-15]等人得到一些结论：第一，醋酸菌M对葡萄糖、果糖、蔗糖的利用程度上，对葡萄糖的利用能力最强，对蔗糖的同化能力弱。第二，菌种A22具有很强的氧化葡萄糖的能力，具体途径为：葡萄糖-葡萄糖酸-葡萄糖醛酸-葡萄糖二酸-葡萄糖二酸1,4内酯，其中间产物均为解毒、抗癌的功能因子;菌种Y11生成乙醇的能力强，菌种Y13的发酵能力弱。Sievers.M[16]等对采用菌膜作为发酵剂的红茶菌发酵过程中的微生物学和发酵过程中物质利用情况进行了分析。研究发现在60d发酵中，红茶水加入6.75%的蔗糖，利用A.xylinus和裂殖酵母发酵，酵母菌将蔗糖转化为葡萄糖和果糖，果糖发酵速度比葡萄糖快，发酵期间pH从3.75降为2.42。发酵中间产物有蔗糖、果糖、葡萄糖、乙醇、乙酸、葡萄糖酸、二氧化碳等。5抑菌性质研究国内有关于红茶菌抑菌特性方面也有研究报道，安徽农大的过慈妹做过对金黄色葡萄球菌等的抑菌试验。吕爱军[11]等人对红茶菌菌膜发酵制得的无菌滤液进行了抑菌实验研究。采用未发酵的调酸糖茶水为对照，发现发酵滤液对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌有一定的抑制作用。同时，谢俊杰[17]等人进行了更深入的研究，发现红茶菌菌液对革兰氏阳性和阴性菌均有抑制作用，并且与剂量成正相关。同时还基本确定抗菌的物质是小分子的蛋白质。56保健功能作用机理6.1作用机理有关红茶菌有益人体健康的作用机理到目前为止还没有完全搞清楚，但国内外的专家学者通过研究，从红茶菌的性质和成分出发初步阐述了其作用机理。清理肠胃，帮助消化，抑制有害菌，防治胃肠道疾病，预防结肠癌的发生。红茶菌能降低胃的pH，而胃肠道上部的酸化作用对健康很有益处，对胃肠道中的有害菌如与胃炎、胃溃疡和胃癌有密切关系的幽门螺杆菌等有拮抗作用，还可以预防结肠癌的发生[22]。Kim等人(1994)在对肠道细菌的葡萄糖苷酶和葡萄糖苷酸酶的特性的研究中发现，这两种酶的活性随着pH的升高而增强，在pH7时的活性是pH6时的5～10倍，他们认为高pH环境可以诱导这两种酶的活性，从而导致结肠癌的发生[23]。饮用红茶菌可以维持血液正常的pH值。医学研究表明癌症患者血液pH值为7.56，而正常肌体的血液pH值为7.5以下。静脉血的血清学检测表明红茶菌饮料可以显著地使血液保持正常的pH值，这一发现对研究红茶菌预防和治疗早期癌症的原因有重要的意义[24]。红茶菌中的主要成分-醋酸，是对健康非常有益的物质。现代医学证明，醋酸具有消除疲劳、增强食欲、帮助消化、防治高血压和动脉硬化的作用，还具有一定的抗肿瘤、防肥胖，使钙易于被人体吸收、保持骨骼的柔韧以及润肌嫩肤的作用[25]。许多人认为红茶菌的解毒抗癌功能因子之一是葡萄糖醛酸，它是人体肝脏中最主要的解毒物质之一。葡萄糖醛酸可与外源的毒素或人体代谢产生的内源有毒物质相结合，变成水溶性的葡萄糖苷酸，并一起排出体外，从而使可能引起身体各种病变的或已经发生病变的毒素被及时清除，起到防病和治病的良好效果[26]。红茶菌中存在的葡萄糖二酸1,4内酯可使肝素、透明质酸、硫酸粘多糖以及葡萄糖醛酸的破坏大大减少，帮助身体更有效地排出毒素，防癌抗癌，并缓解关节炎、痛风、气喘和相关组织功能下降所引起的其它不适[27]。红茶菌中的葡萄糖酸能与重金属结合形成水溶性复合物，帮助人体排出有害的重金属元素。有研究表明新的红茶菌饮用者尿中的重金属含量增加[27]。红茶菌中含有不少茶叶的浸出物，这些浸出物的保健作用是不容忽视的。据古今研究，茶的保健功能多达30余项，其中主要的有兴奋神经、强心扩管、兴奋呼吸、抗凝血、降血脂、预防冠心病、利尿、助消化、解毒与抗菌、防癌、抗辐射等。茶多酚具有抗突变功能，是一种天然抗氧化剂，能延缓人体衰老;茶中的绿原酸、儿茶素、VC、VE等都有保护皮肤的功能[28]。红茶菌中还有许多有益健康的已知或未知成分，它有益健康的原因不是其中某种物质的单独作用而是多种有益成分共同作用的结果，它对人体的保健作用也是多方面的。近些年来，欧美一些国家在红茶菌的临床应用效果上有了进一步的研