茶葉脫咖啡因技術(shù)的發(fā)展

茶脫啡技的展隨著生活水平的提高人們越來越追求健康的生活方式由于咖啡因?qū)μ厥馊巳?如孕婦、兒童、老年人和心臟病、失眠癥、神經(jīng)衰弱有一定的危害近年來國外市場已有很多低咖啡因或脫咖啡因茶飲料讓這類人群既能享受到飲茶的樂趣，又盡可能減少咖啡因?qū)】祹淼牟焕绊?。因此脫咖啡因技術(shù)日益受到國內(nèi)外科研人員的重視保持了茶葉風(fēng)味和營養(yǎng)成分的脫咖啡因茶和茶制品，目前在歐洲和北美等發(fā)達(dá)國家的需求量和消費(fèi)量正在快速增長。1茶葉脫咖啡因技術(shù)研究現(xiàn)狀國內(nèi)外對脫除茶葉中咖啡因研究過多種方法：有機(jī)溶劑法、離子沉淀法、柱層析等。這些方法都需要把茶葉萃取成水溶液才能分離所以只適合于茶水及茶提取物不適用于原茶的加工而且在脫除過程中使用了乙酸乙酯二氯甲烷等有機(jī)化學(xué)溶劑及金屬離子易殘留在茶制品中，對人體健康構(gòu)成危害，所以在脫咖啡因茶實(shí)際生產(chǎn)中將會逐步被淘汰口2j。以下主要綜述分析了目前原茶中咖啡因脫除技術(shù)的研究現(xiàn)狀。1．1熱水浸提脫除咖啡因法熱水浸提脫除咖啡因法是近年來在生產(chǎn)上使用的工藝技術(shù)該工藝技術(shù)依據(jù)茶鮮葉組織結(jié)構(gòu)完好時在熱水中短時間內(nèi)咖啡因先于其他主要成分溶出的原理。工藝基本過程為：將茶鮮葉經(jīng)收稿日期：20o8—11-24項目來源技部農(nóng)轉(zhuǎn)資金項超臨界二氧化碳脫咖啡因茶中試》等進(jìn)行了熱水浸提法脫除鮮葉中咖啡因的實(shí)驗(yàn)室研究為在綠茶初制過程中用熱水浸提法脫咖啡因有一定的可行性。隨后，孫成【】等人結(jié)合脫水、揉捻、干燥工序成的茶葉咖啡因脫除率達(dá)到67主要內(nèi)含物保留率達(dá)到％以上。使用這種工藝方法實(shí)際生產(chǎn)出的產(chǎn)品咖啡因含量～般在1％左右。這種工藝技術(shù)簡單易行但是首先僅適用于綠茶脫咖啡因茶生產(chǎn)其他茶類不適用熱水浸提法脫咖啡因且在浸提過程中會將茶葉中其他一些易溶于水的成分(如茶多酚、氨基酸)浸出，對成品茶的風(fēng)味有較大的影響。其次，熱水浸提法咖啡因脫除率較低達(dá)不到國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的脫咖啡因茶咖啡因含量≤04％的要求。第三，鮮葉經(jīng)熱水浸提后，約有20％的有機(jī)成分進(jìn)入水中，為了保證脫除咖啡因的工藝效率就必須不斷地更換和補(bǔ)充提取用水這將會產(chǎn)生大量不能直接排放的廢水。1超臨界二氧化碳萃取法超臨界流體萃取法是近年發(fā)展起來的一種分離方法，它具有對有機(jī)物溶解度大、傳遞速率高，操作條件溫和等優(yōu)點(diǎn)。而用超臨界二氧化碳流體作為萃取溶劑更顯優(yōu)勢因?yàn)槎趸嫉呐R界縋低壓力與溫度的一個較小變化都會引起流體密度的大幅度改變極易滲透到原料基質(zhì)中使萃取組分通過分配擴(kuò)散作用而充分溶解從而達(dá)到萃取的目的而且用二氧化碳作為超臨界溶劑安全無毒。超臨界二氧化碳脫除茶葉中咖啡因?qū)⒃柚苯臃湃氤R界裝置高壓萃取釜中通人二氧化碳?xì)怏w過調(diào)整壓力溫度等使其處于超臨界狀態(tài)，將茶葉中的咖啡因溶解到循環(huán)的二氧化碳中從而得到充分的分離后脫除因?yàn)槠溥x擇性相當(dāng)高茶多酚氨基酸等有效成分得到保留加工成的茶葉產(chǎn)品咖啡因脫除率高咖啡因含量能達(dá)到≤0％的國際標(biāo)準(zhǔn)要求在脫除咖啡因過程中，將茶葉原葉直接放入萃取釜中，可以生產(chǎn)多茶類的脫咖啡因茶。在生產(chǎn)過程中，二氧化碳循環(huán)使用，無任何有毒氣體和廢水排放，安全環(huán)保。

國外采用超臨界二氧化碳萃取法脫除茶葉中咖啡因的研究較多內(nèi)近年也在開展這方面的研究。Schuetz等(1985)，Klima等(1990年)，Sato等(1990年)，Sebald等(1995年)先后對加濕到含水％一50％的茶葉用超臨界二氧化碳在50—80cI=、25—35MPa的條件下脫咖啡因，結(jié)果表明，茶葉中的芳香及風(fēng)味物質(zhì)的凈損失非常少咖啡因脫出率高可獲得高品質(zhì)的脫咖啡因茶『】5】。國內(nèi)以實(shí)驗(yàn)室研究為多鵬翔等人進(jìn)行了超臨界二氧化碳萃取綠茶中咖啡堿的試驗(yàn)研究，探討了茶葉的含水率、操作壓力、操作溫度、萃取時間對綠茶中咖啡堿脫除率的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，較佳的茶葉含水量為％左右；在此條件下，隨操作壓力的增大、操作溫度的升高、萃取時間的延長，咖啡堿的脫除率增大。江和源等人研究認(rèn)為，茶樣形態(tài)對咖啡因脫除影響極大，目磨碎茶樣的咖啡因脫除率可達(dá)85．63％，咖啡因含量≤O．％；含水率對茶葉中咖啡因的脫除率影響也較大。含水率為35％一％時較適宜。正交實(shí)驗(yàn)中，咖啡因脫除率的影響因子主次順序?yàn)閴毫?gt;溫度動態(tài)循環(huán)時間>夾帶劑用量71華全國供銷合作總社杭州茶葉研究院鑒于茶葉生產(chǎn)的實(shí)際毛志方朱躍進(jìn)周衛(wèi)龍等課題組開展《超臨界：脫咖啡因茶工藝研究》，以國產(chǎn)的超臨界裝置，研究其工藝流程，得到咖啡因含量0．4％的脫咖啡因綠茶、紅茶，于年6月研究成果通過部級鑒定[291。1．3酶法降解咖啡因現(xiàn)代生物技術(shù)的快速發(fā)展為從育種上解決無咖啡堿或低咖啡堿茶樹品種的問題提供了契機(jī)。在控制茶樹咖啡堿的生物合成的酶系中啡堿合成酶是合成咖啡堿的終端酶，也是最關(guān)鍵的酶，抑制它的表達(dá)就能抑制咖啡堿的生物合成】。另外植物中咖啡因是由黃嘌呤核苷合成而來的抑制了黃嘌呤核苷的合成就能阻止咖啡因的合成。用酶法降解咖啡因通過脫甲基酶的連續(xù)脫甲基化形成黃嘌呤終再由嘌呤堿分解成二氧化碳和氨【”?？偟膩碚f，咖啡因降解酶很不穩(wěn)定，相關(guān)酶的穩(wěn)定性和生化特性方面的研究還將繼續(xù)進(jìn)行關(guān)研究還處在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)階段，離生產(chǎn)應(yīng)用還有很大的距離。1．4微生物降解咖啡因國外對微生物降解咖啡因的研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌類的假單胞菌(Pseudomonas)和沙雷氏菌屬(Serratiagenus)以及真菌類的青霉菌(Penicilliumsp)，曲霉(Aspergillussp)降解咖啡因的效果較好。相對于真菌類來說，細(xì)菌對咖啡因的降解速率更高，更適合于用來降解咖啡因。Ramarethinam等人在茶樹葉表面噴灑苔狀細(xì)菌(Bacilluslicheniformis)懸浮液可以有效降低茶鮮葉的咖啡因含量而不影響茶鮮葉其他有效成分的質(zhì)量細(xì)菌類降解咖啡因主要是通過脫甲基路徑而真菌類的降解路徑還不清楚[22-25]。目前，微生物降解咖啡因的研究還沒有實(shí)用性進(jìn)展，另外，在微生物降解咖啡因的過程中是否會產(chǎn)生有毒物質(zhì)還需進(jìn)一步研究和確認(rèn)。綜上所述，目前國內(nèi)外對脫除茶葉中咖啡因的方法研究較多，對脫除過程中工藝會對茶葉中其它成分變化的影響及其對茶葉飲用的安全性影響很少涉及各種技術(shù)都有其優(yōu)劣性但在具體運(yùn)作中不僅要考慮所采用的方法和工藝有較高的咖啡因脫除率而且要考慮它的安全性實(shí)用性和方便性由于茶葉或茶提取物均與飲用和藥用有關(guān)因此分離方法必須具有安全性某些提取方法和工藝技術(shù)由試驗(yàn)走向大生產(chǎn)會有一定距離采用某一方法提取分離咖啡

堿時，還要考慮該方法的實(shí)用性，即省時、經(jīng)濟(jì)、操作方便，符合當(dāng)?shù)氐目陀^條件。2脫咖啡因茶葉品牌產(chǎn)業(yè)化前景早20世紀(jì)5O年代歐洲就出現(xiàn)了脫咖啡因紅茶，起初都是使用有機(jī)溶劑法，該方法會改變茶葉的色、香、味、形，尤其是不可避免地存在有機(jī)溶劑殘留用熱水浸提法生產(chǎn)低咖啡因茶在國內(nèi)外有一些生產(chǎn)應(yīng)用但咖啡因脫除率較低達(dá)不到國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的脫咖啡因茶咖啡因含量≤0．4％的要求，而且茶葉風(fēng)味受到較大損失2O世紀(jì)70年代初，前聯(lián)邦德國的SKw公司將超臨界二氧化碳脫除紅茶中的咖啡因付諸工業(yè)化運(yùn)行，但當(dāng)時的工藝在用超臨界二氧化碳脫除咖啡因的同時脫除了紅茶中的芳香和風(fēng)味物質(zhì)，使得所生產(chǎn)的脫咖啡因紅茶的品質(zhì)明顯下降。后來，和Hubert(1973年1利用一個多級過程，解決了這一問題，并通過對茶葉進(jìn)行賦香，使脫咖啡因茶的感官品質(zhì)得到保障。在崇尚“回歸自然”的今天，人們更加追求“天然、安全、營養(yǎng)、有效”的食品，天然食品日益受到人們的歡迎，各種天然營養(yǎng)品風(fēng)行全球。然而天然產(chǎn)物要成為商品必需經(jīng)過加工許多來自天然的原料在傳統(tǒng)的加工過程中不可避免地受到高溫的作用添加一些有機(jī)物作為溶劑以及添加一些化學(xué)制劑進(jìn)行化學(xué)處理致使熱敏性的營養(yǎng)素受到破壞或殘留有害化學(xué)物質(zhì)使其經(jīng)過加工后往往失去了天然性而超臨界二氧化碳萃取技術(shù)的最大特點(diǎn)就是純天然性它具有加工溫度不高、無毒、無害、無殘留、無污染、分離效率高等特點(diǎn)，因此，超臨界二氧化碳萃取技術(shù)在脫咖啡因茶產(chǎn)業(yè)化中擁有十分廣闊的應(yīng)用前景。超臨界二氧化碳脫咖啡因茶的生產(chǎn)設(shè)備原來只有國外生產(chǎn)，價格昂貴，且其工藝技術(shù)要求高，受國外專利保護(hù)，由國外幾家大公司壟斷，國內(nèi)引進(jìn)推廣困難近年來隨著國內(nèi)材料和制造業(yè)的進(jìn)步國內(nèi)自主研發(fā)生產(chǎn)的大型超臨界萃取設(shè)備已日趨完善已基本上能滿足工業(yè)化生產(chǎn)脫咖啡因茶的要求而且設(shè)備價格僅為進(jìn)口設(shè)備的六分之一具有明顯的成本優(yōu)勢但由于這項技術(shù)的萃取效果與相關(guān)工藝參數(shù)的變化密切相關(guān)，這就迫切需要