茯砖茶中冠突散囊菌及其代谢产物研究进展

刘子音 许爱清，2 李宗军 王远亮

（1湖南农业大学食品科学与技术学院·长沙·410128；2湖南科技大学生命科学学院·湘潭·411201）

茯砖茶是黑茶精加工的一种产品，其外形整齐如砖片，内质金花普茂，菌香浓郁，开汤后汤色红浓、滋味醇厚、香气纯正，具有消食健胃的显著效果，是生活在青藏高原、蒙古高原以及丝绸之路两侧的少数民族日不可缺的必备饮品[1，2]。与非发酵茶绿茶和半发酵茶乌龙茶相比[3]，茯砖茶属于后发酵茶，是加工工艺最复杂、生产加工周期最长、工艺最独特的黑茶类产品，独具菌花香。茯砖茶通过其独特的“发花”工艺，促使微生物优势菌——冠突散囊菌生长繁殖，通过它们的代谢等作用使茶叶发生深度的良性生理生化变化，产生金黄色的闭囊壳，俗称“金花”，边区消费者历来根据“金花”的质量和数量来判断茯砖茶品质的优劣，并把它作为品质特征的标志[4]。除此以外，经过微生物发酵后，还可以增加许多微生物代谢活性物质及微生物菌体本身等多种有效成分。因此，开展茯砖茶中冠突散囊菌及其代谢产物的研究对于改善茯砖茶中茶叶品质及其解决其中可能存在的安全性问题都具有重要的意义。本文就前人对茯砖茶中冠突散囊菌及其代谢产物的研究进行综述。

茯砖茶是以三级或四级黑毛茶为原料，经过一系列复杂工序而成，作为一种发酵型茶叶，微生物在制茶过程中的作用显得尤为重要。目前有关茯砖茶中微生物种群类别的划分很多学者都有做过研究。王志刚等[5]对茯砖茶中微生物种类的研究发现，茯砖茶中霉菌相的优势菌是散囊菌属的种类，冠突散囊菌是主要的，也是出现频率最高的种类。

1 冠突散囊菌的适生条件

影响冠突散囊菌生长的因素很多，适当的水分、温湿度、pH值和营养都是冠突散囊菌生长发育的必备条件。刘作易[6]在对茯砖茶金花菌生长条件的研究发现，茯砖茶金花菌——谢瓦氏曲霉间型变种生长的pH值范围在3～6，最适生长pH值为5，最高生长温度和最适生长温度分别为38℃、30℃。有研究表明茯砖茶进入发花工序后，当砖坯温度接近室温时，湿热作用会大大减弱，在这种温、湿条件下，茯砖茶中优势微生物冠突散囊菌可以大量繁殖[7]。有学者对茯砖茶金花菌生长过程中各种营养成分的利用情况进行了分析，研究结果表明在各种培养基中金花菌在M40Y上生长量最大，14d其产孢量很大。因为在M40Y中既有麦芽浸汁又有酵母膏，成分复杂，说明该菌对营养的要求是复杂的[8]。

2 冠突散囊菌对茯砖茶品质的影响

冠突散囊菌在砖坯内生长，它代谢产生的各种酶类，促进了茶叶中各种有机物质的有利转化，并且金花越多，这种转化就越好，使茯砖茶的汤色变为黄红明亮，滋味甘醇可口。研究指出无论在营养丰富或营养简单的培养基中培养的菌丝均富含各种氨基酸，几乎包括了所有必需氨基酸，对改进茶叶风味也有一定作用[9]。此外，冠突散囊菌还能产生黄色闭束壳，在多种培养基上均能分泌水溶性褐色色素，这能增进茶叶汤色，产生浓郁香味，不仅能改进茶叶香气的纯正度，还可减少茶叶青草气，对增进茯砖茶品质有良好效果[10]。王志刚、刘作易等[11]认为冠突散囊菌产生的各种酶类有利于茯砖茶原料中纤维素、果胶质、淀粉、蛋白质、脂肪、多酚类物质的分解，改善茯砖茶原有的品质。温琼英[12]将冠突散囊菌接种在以淀粉、单宁、葡萄糖为碳源的琼脂培养基上，证明该菌能分解老茶中的淀粉和单宁物质，降低茶叶的苦涩味，使茶叶滋味醇和。

3 茯砖茶中冠突散囊菌代谢产物研究

冠突散囊菌在茯砖茶中生长，一方面吸收利用茶叶中的有效成分作为自身生长发育的营养，另一方面又通过自身的代谢，产生一系列有益于人体健康的各类小分子化合物，茯茶的特殊口感及功效和这部分物质的产生有着紧密的联系。鉴于此类代谢物质对茯砖茶品质的特殊影响，有关茯砖茶中散囊菌代谢产物的研究一直以来都是国内外学者研究的热点领域。Ansari[13]研究发现匍匐散囊菌能产生中性蛋白酶，中性蛋白酶作为一种内切酶，可水解各种蛋白质，在一定温度、pH值下，将大分子蛋白质水解为氨基酸产物。Mondal[14]研究了谢瓦散囊菌产生的多聚半乳糖转移酶和纤维素酶的活性，这些酶类在茶叶发酵过程中主导着物质的转化，对茶叶的品质形成有极其重要的作用。Ishikawa[15，16]从谢瓦散囊菌的培养物中分离出谢瓦散囊菌的代谢产物Flavoglaucin及其衍生物，经研究发现Flavoglaucin及其衍生物均有不同程度的抗氧化作用，由此可见散囊菌的存在可能对于保持砖茶的品质，延长贮存时间，延缓氧化劣化上起着重要作用。苯甲醛衍生物AG和FG是散囊菌属特有的代谢物，其中AG的生物合成途径是多酮和类萜途径的合并，而FG则是AG的侧链三烯被还原后的产物，AG和FG都是苯甲醛衍生物类抗氧化性色素[17]。王华夫[18]等用气相色谱分析了茯砖茶在发花过程中的香气组成和不同诱发剂对茯砖茶香气组成的影响，结果表明几乎所有的醛酮类化合物和2，5-二甲基吡嗪、2，6-二甲基吡嗪等杂环化合物的含量都随茯砖茶发花进程而增加，由此可见醛酮类化合物和杂环化合物的含量的增加与冠突散囊菌的代谢活动有着一定的联系。仓道平在对茯砖茶中儿茶素组分变化趋势研究发现在微生物的酶促氧化和湿热作用下儿茶素会水解转化和自动氧化。

湖南农业大学在对茯砖茶发花过程中的优势菌——冠突散囊菌进行的一系列实验中发现，冠突散囊菌发酵液与茯砖茶、绿茶、茶多酚复合物相比较，能更好的提高胃蛋白酶、胰蛋白酶、淀粉酶的活性，并能抑制脂肪酶的活性。而茶叶中主要活性成分茶多酚的总量也有了显著的变化，这极有可能是由于冠突散囊菌自身代谢产生了活性更强的物质。研究显示，后发酵茶比绿茶具有更高的生物活性，茶中的超动感物质经微生物代谢后能产生生物活性更强的物质[19，20]。同时有研究表明，冠突散囊菌吸收利用茯砖茶中的茶多酚后可能分泌产生了三种生物活性更强的物质：一是儿茶素的衍生物，其中以其糖苷化、硫酸化及甲基化等衍生物为主要存在形式，具有清除自由基的能力；二是儿茶素氧化聚合物，即茶色素，与绿茶和黑毛茶相比较，茯砖茶中的茶多酚、茶褐素的含量相对较高，这可能与茯砖茶冠突散囊菌代谢过程中产生的儿茶素氧化聚合物有关，儿茶素氧化聚合物具有比儿茶素单体更优异的生物活性[21]。三是儿茶素和有机酸形成的络合物，这对于茯砖茶滋味、香气、色泽的形成起着重要作用，存放多年的老茶，回味略带酸味，说明微生物代谢产生了较多的有机酸类物质，这也是黑茶有别于其他茶类的特点之一。

4 冠突散囊菌毒理性研究

我国自上世纪六十年代起，就率先开展了黑茶品质化学成分方面的研究，并于八十年代中期建立了我国第一批茶叶品质国家标准，即“茯砖茶”、“黑砖茶”和“花砖茶”的国家标准，国标的建立对于保障茶叶生产的安全性具有积极的作用。金花菌在外观上很像黄曲霉，在早期的研究中曾有人把金花菌误认为黄曲霉，由于黄曲霉毒素B1具有致癌作用，给人们的心理上造成了紧张和恐慌，特别是后来又有报道宣称[22，23]，牧民在长期饮用茯砖茶后可导致中毒现象，愈加引发了消费者对于茯砖茶及其冠突散囊菌安全性问题的担忧，因此开展对茯砖茶中微生物的毒理性研究显得既重要又迫切。目前应用于微生物毒素检测的方法很多，有物理及化学方法，如高效液相色谱法、气相色谱法、薄层色谱法等[24～26]，还有免疫学方法例如酶联免疫吸附试验(ELISA)[27～29]和生物学的检测方法，包括皮肤毒性实验，致呕吐实验，种子发育实验等[30]。1987年湖南农学院张海荪等做了茯砖茶发花的安全性实验，取茶汁饲喂小白鼠，结果并不引起小白鼠发病，也不会引起肝细胞中毒，说明茯砖茶对人体是安全的。肖文军[31]等研究了速溶茯茶对小鼠与大鼠的毒理特性，表明茯茶对雌雄大鼠无明显毒副作用，属实际无毒物。1994年王志刚[32]用卤虫生物法对冠突散囊菌进行毒性实验，在蔗糖酵母浸汁培养基上培养，结果10株冠突散囊菌菌体提取物均未发现明显产毒，从而进一步证实了冠突散囊菌无毒。目前，有关冠突散囊菌安全性的研究主要集中于对菌体本身，而对于其代谢产物的毒理性研究相关的报道并不多见，其代谢产物组分的复杂性也给相关研究带来了一定困难。

5 展望

微生物在改善茶叶品质，提高茶叶综合利用方面的作用已得到了广泛的证实，可以预见在今后的发展过程中微生物学在茶叶领域中的应用势必也将更加广泛，同时我们也不能回避两者结合而引发的人们对于茶叶制品及其发酵菌安全性问题的担忧，这一问题解决的好坏将直接影响到整个行业的发展。茯砖茶作为一种完全发酵茶，其发酵菌组成复杂，多年来众多学者一直致力于茯砖茶中微生物特别是其优势菌冠突散囊菌安全性问题研究，以期阐明茯砖茶的功能价值和安全性等人们关注的焦点问题。然而目前有关冠突散囊菌毒理性研究还主要集中在菌体方面，对于冠突散囊菌代谢物的种类、理化特性、生物活性功能和食用安全性研究的报道还不是很多，此前报道的Anke[33]在对灰绿曲霉群的种类产生的蒽醌类代谢产物作调查时，发现冠突散囊菌产生的一种蒽醌类产物对革兰氏阳性细菌有强的抗性作用，但也不够全面。我国学者仅有王志刚曾关注过茯砖茶中散囊菌次级代谢物的安全性问题，并呼吁进一步研究散囊菌的产毒问题。因此，在今后的研究过程中应加强对冠突散囊菌代谢产物毒理性特别是蒽醌类衍生物、苯甲醛类衍生物等代谢产物毒理性方面的研究，以期从冠突散囊菌在茶叶基质中代谢产物的角度对茯砖茶及其冠突散囊菌的安全性评价做更为深入的研究。

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