杨秀芳 , 孔俊豪 , 杨贤强
(1.中华全国供销合作总社杭州茶叶研究院,浙江杭州 310016;2.浙江省茶资源跨界应用技术重点实验室,浙江杭州 310016;3.浙江大学茶学系,浙江杭州 310012)
我国是茶叶大国,2013年全国茶叶种植面积3869万亩[1],比 2000年增长 1633.4万亩[1-2];干毛茶总产量189万吨[1],比2000年增加120.7万吨[1-2];出口总量32.6万吨[3],比2000年增长9.8万吨[3-4]。茶产业出现的产能过剩、劳动力紧张、茶叶深加工能力不足、产品附加值偏低等系列问题已引起业界的广泛关注。
茶叶深加工是有效解决茶资源过剩、提升茶资源利用率、延长产业链和提高茶叶附加值的重要途径。茶叶深加工以低值茶资源为原料,采用相应的物理、化学和生物技术生产出含有茶或茶有效成分的非原茶终端产品,可超越传统产品消费生态的束缚,通过产品功能化、应用多元化的价值创新,推动茶叶消费结构、途径、方式的根本性变革,实现传统茶业向现代茶业跨越。
国内茶叶深加工产业起步于上世纪七八十年代,经过近30 余年的发展,尤其是2000年以来,一些新技术、新装备在茶叶深加工领域得到普及应用,如逆流提取、超临界萃取、膜、柱层析、分子制备、改性重组等高效提制技术,极大推动了我国茶叶深加工行业的产业化进程[5]。目前已经形成了以下精深加工产品体系:(1)茶饮料和全茶粉,包括固态速溶茶、浓缩茶汁、抹茶、超微茶粉及含茶饮料等;(2)茶叶功能成分提取物,包括茶多酚、茶黄素、茶褐素、茶氨酸等;(3)含茶终端产品,主要应用于食品、保健品、日化、纺织、药品等各个领域。
当前国内深加工企业数量100 余家,主要分布在浙江、福建、江苏、广东、江西、湖南、贵州、安徽、四川等地,提取的产品主要涉及固态速溶茶、浓缩汁、茶多酚、茶色素等。其中固态速溶茶生产企业数十家,产能超过2万吨、年产量1000吨以上的企业有福建大闽食品、浙江茗皇、杭州茗宝、深宝华城等十余家。规模较大的茶多酚企业有湖州荣凯、绍兴东灵、宁波建明、安徽红星药业、江西绿康、无锡世纪生物等。少数企业同时从事茶多酚、茶黄素和茶氨酸的生产,产量随市场需求而定。
目前我国茶叶深加工企业占茶行业百强企业的1/4,固态速溶茶年产量约为13000吨,茶多酚年产量3000吨左右。据中国茶叶流通协会2013年全国茶叶行业调查结果显示[3]:全国172家代表性企业中有56家企业进行茶叶深加工相关产品的销售业务,其中29家企业具有独立生产能力;29家代表性企业2013年液态茶饮料年产量22492吨,茶食品年产量6073.4吨,医药保健品年产量20吨;重点产茶县894家深加工企业年创造深加工产品总产值85.6 亿元。
尽管我国茶叶深加工产业自21世纪以来保持了较快的发展态势,但与国外同行业相比,深加工产业总体发展水平仍处于初级阶段,重视功能成分的分离提取而终端产品的研发和市场化力度不足。国内深加工用茶仅占茶叶总产量的6%~8%,与深加工率高达40%[5]的日本差距显而易见。目前,深加工产业面临如下主要问题。
茶叶深加工原料来源复杂、提制工艺多样和进口国严苛的绿色壁垒设置,我国茶叶深加工产品的质量安全问题不容乐观,如农药残留超标、溶剂残留、微生物超标等等。根据笔者对固态速溶茶、茶多酚、茶黄素等主要茶叶深加工产品质量安全的研究发现:
一是农药残留问题。对采集自代表性生产企业的83 只固态速溶茶样品开展农残测定发现,83只样品的农残检出率为78.0%,共检出农残18种,以敌敌畏、乙酰甲胺磷等水溶性农药居多,氰戊菊酯检出率不高但检出值偏高。
二是有机溶剂残留问题。对采集自代表性生产企业的48 只茶多酚进行有机溶剂的检测,茶多酚样品有机溶剂残留问题相对突出,其中正己烷、乙酸乙酯、甲醇最高检出浓度分别达91.4 mg/kg、502.2 mg/kg 和254.3 mg/kg,平均值分别为46.7 mg/kg、16.1 mg/kg 和80.6 mg/kg。目前低价无序竞争的茶多酚市场环境,部分企业采用有机溶剂制备以控制生产成本,又未采用合适的工艺以去除有机溶剂残留[6],需要结合现行标准或市场需求进一步改进工艺。一些成本相对高昂的绿色提制工艺,也亟待在生产领域推广和应用。
三是微生物超标问题。对31 只固态速溶茶样品开展了微生物(包括菌落总数、霉菌、大肠杆菌、沙门氏菌、志贺氏菌、金黄色葡萄球菌、乙型溶血性链球菌等项目)测定,结果发现检出菌落总数>1000 CFU/g 的样品1 只,检出霉菌总数>100 CFU/g 的样品5 只(其中1 只样品霉菌数量>1000 CFU/g)[7]。
研究发现,深加工企业规模、技术水平和管理水平间的较大差异直接导致产品质量的差异性。以固态速溶茶为例加以说明:
(1)同类别的固态速溶茶,茶多酚含量差异悬殊[8]
对83 只固态速溶茶样品进行茶多酚测定分析,从图1 和表1可见,茶多酚含量集中在10%~40%之间,20%~35%居多,平均值26.94%。同为固态速溶红茶和固态速溶绿茶,茶多酚含量极差分别达28.89%和29.77%。
(2)少数固态速溶茶产品水分、总灰分指标过高
图1 固态速溶茶样品茶多酚含量分布直方图Fig.1 Distribution histograms of tea polyphenol content in different solid instant tea samples
表1 固态速溶茶样品茶多酚含量描述分析表Table 1 Distrubution of total tea polyphenol content in different kinds of instant tea samples
水分是固态速溶茶的一个重要品质指标,水分过高不仅影响固态速溶茶的贮藏期,也可能导致样品结块现象甚至品质劣变。83 只固态速溶茶样品中,水分含量集中在2.2%~10.4%之间,其中10 只样品水分含量不符合国际标准ISO6079-1990《固态速溶茶—规格》要求 (水分含量≤6.0%)[8]。
总灰分是固态速溶茶高温灼烧后的产物,其含量高低与内含有机物、无机物的比例有关。对不同类型固态速溶茶总灰分指标的研究发现,固态速溶绿茶总灰分含量一般较低,固态速溶红茶总灰分含量远远高于绿茶,固态速溶黑茶总灰分含量最高。国际标准ISO6079-1990《固态速溶茶—规格》中对总灰分的指标限量为≤20.0%。对71只固态速溶茶样品开展的总灰分测定表明,3 只样品总灰分含量>20%,总灰分含量最高达26.4%,其余68 只样品总灰分含量处于5%~20%之间[8]。
(3)不同固态速溶红茶间茶黄素等含量指标差异显著
茶黄素是红茶特征性成分,是红茶汤色橙黄明亮和滋味鲜爽的物质基础,也是固态速溶红茶的主要特征性成分。采用HPLC 法对固态速溶红茶样品进行了茶黄素含量的测定,并对测定结果进行统计分析,详见图2和表2。36 只被检固态速溶红茶中,茶黄素含量平均值0.48%,最高值2.58%,14 只样品中未检出茶黄素[7-8]。红茶产品中检不出茶黄素,很大因素是“碱溶”工艺造成,亟需引起关注。
图2 固态速溶红茶茶黄素含量分布直方图Fig.2 Distribution histograms of theaflavin content in different solid instant black tea samples
表2 固态速溶红茶茶黄素含量分布表Table 2 Distrubution of theaflavin content in different kinds of instant black tea samples
同时对36 只固态速溶红茶样品儿茶素总量的测定发现[7],27 只 (占比75%)样品儿茶素总量≥11%;5 只(占比13.9%)的样品儿茶素总量在3%~11%之间,3 只样品儿茶素总量处于1%~3%之间,1 只样品儿茶素总量≤1%。
(4)茶饮料产品品质有待提高
现阶段在茶叶深加工整体工业产值中茶饮料的贡献率最大,是提振茶叶消费的重要产品。但当前面市的国产茶饮料产品多以调配为主,茶含量极少。即使少数产品中含有一定量的茶成分,但品质欠佳。安全保健是茶饮料品质的根本,日本茶饮料的发展经验值得借鉴,在保证茶饮料原料天然性和安全性基础上,重视饮料原料的优质性、工艺的科学性(如无菌低温灌装)、茶特定保健成分的高含量(如高儿茶素、高茶黄素、高茶氨酸)等,以博取消费者的青睐。
茶可以跨界应用到食品、日化、纺织、药品等各个领域,但要实现跨界需要的技术创新和成果的转化和应用力度不足。一方面,茶跟其它各个领域的无缝对接,需要突破一些新技术,如茶多酚的脂溶改性技术、绿茶粉在面膜应用中的保绿技术、茶多酚在面霜应用中的稳态化技术等等,以及上述技术的进一步熟化和转化。另一方面,含茶健康终端产品的开发力度很大,这方面的论文、专利、成果较多,但产业化进程偏慢,大多数处于实验室小试阶段,产业化生产、市场化运作的少之又少、屈指可数。
针对目前规模化程度较高的速溶茶、茶多酚等深加工初级产品生产领域而言,部分应用型研究成果未能及时进行有效转化和应用。一方面,一些产业关键、共性技术从实验室走向产业需要进一步培育熟化和产业资本的不断投入;另一方面,销售市场失序竞争,固态速溶茶价格低至50~60元/kg,个别只有 40元/kg,98%纯度的茶多酚市售价跌至200元/kg,然而采用绿色安全工艺提取的茶多酚,其生产成本相对较高,影响了深加工企业科技创新和技术升级的积极性。
尽管近几年业内和各级政府就促进茶叶深加工产业发展的呼声很高,各地所建深加工企业大大小小也不少,但深加工企业的发展状况并不乐观。从标准的角度发现,茶叶深加工产品相关标准落后,比如茶多酚产品只有行业标准,为上个世纪90年代中期制定,已不能满足现阶段茶多酚产品质量控制的需要;相关原料标准、工艺技术标准、检测方法标准、产品标准等没有建立起来,既不能从标准角度引领和规范行业的发展,也使得茶叶深加工产业监督平台缺位,制约了茶叶深加工行业的健康有序发展。
现阶段,茶叶深加工产物主要以初级产品形式进入市场,当前市场对初级产品的消费能力有限。如固态速溶茶长期作为茶饮料工业的原料,格局上基本是几家代表性生产企业占据了茶饮料工业茶粉和浓缩茶汁80%以上的市场,行业集中度较高,一定程度影响了市场的快速发展。茶多酚尽管被CFDA 认可的保健功能至少有16 项[9],可国内市场用量有限,除个别保健品用到少量茶多酚外,食品领域利用茶多酚的抗氧化特性将其作为食品添加剂使用也有很多瓶颈问题亟待解决,表现为:①使用对象和使用量的限制;②TBHQ、BHA等合成抗氧化剂在食品领域的大量使用;③茶多酚的水溶性,阻碍了其在油脂体系的应用[10]。茶多酚、茶黄素等茶叶天然提取物还无法作为食品原料添加到食品中去。
茶多酚、茶黄素、茶皂素等茶叶提取物在日化、医药、纺织等各个领域的应用处于初级阶段,茶提取物跨界应用的使用量还很有限,跨界产品生产和销售的知名品牌、龙头企业等尚未形成,茶提取物对茶产业整体拉动能力有限。
茶叶深加工产业发展中暴露出的上述问题和挑战,从根本上来说是技术、市场、标准滞后以及以上三个要素缺少有效协调的矛盾。针对茶叶深加工产业的薄弱环节,探索和寻求合适的发展举措,从根本上提升深加工产业技术层面的核心竞争力显得尤为迫切。笔者结合近几年来在茶叶深加工技术开发、产品创新、标准研究方面的进展,提出未来茶叶深加工领域可持续健康发展的举措。
一是加强深加工原料的源头控制。通过茶叶深加工鲜叶原料示范基地建设、基地茶园病虫害的绿色防控和深加工原料的监督检测等技术措施的落实,以及茶叶深加工原料可追溯体系的建立,改变当前深加工原料粗放管理现状,从源头控制茶叶深加工原料的质量安全性,为深加工企业提供优质原料。
二是大力提倡和鼓励绿色提制工艺在深加工领域的应用。加强茶叶深加工过程中提取工艺和溶剂选择的科学性、合理性,尽量采用低温、绿色的提制工艺,少用或不用有机溶剂以及其他化学物质。
就当前茶叶深加工的技术水平,我国居于世界领先,如“一投多出”的综合利用、木质纤维素分离技术、脱溶剂和脱农残技术、细胞破碎技术提高浸出率等都有待从实验室走向产业化。
一是注重从机理、工艺层面突破茶叶提取物功能泛化的认知瓶颈,突出不同品类深加工产品的差异性,提高潜在消费能力。根据适用对象的特质,提高其作用功效的专一性和特异性,满足细分市场的多元化需求。市场上出现的茶黄素降脂产品、脱咖啡因速溶茶及改性茶多酚等正是基于目标群体、特定领域的特定需求而产生的。
二是着力从终端产品角度突破应用难度大的技术瓶颈,实现跨界技术融合,扩大下游市场容量。茶叶中的功能性组分丰富,理论应用领域广阔,依据其对应终端产品属性,对不同活性组分进行结构修饰、状态转化、配伍平衡等处理,增强其体系相容性,在兼顾生产成本的前提下最大化其应用价值。以茶多酚为例,通过微乳化可解决茶多酚油溶性不佳的问题,开发油脂抗氧剂[11];通过共混、包埋处理解决其易氧化问题,开发茶多酚面膜[12]、抑菌皂等日化产品;通过组分配伍中和其苦涩风味,开发具有降脂减肥或保肝护肝的功能饮料[9]等。
三是重视新工艺产品的创新力度,大力提升深加工产品层次,充分利用或体现茶的特征成分和风味。以市场需求为导向,可加大茶资源在食品、保健品、日用品、纺织品等领域[13]的含茶健康跨界产品开发的广度和深度,丰富终端产品品类,延长下游产业链的有效渠道。同时根据市场细分需求,进一步丰富深加工产品品类。近年来我们在实验室和小试阶段,已开展不少关于速溶茶、茶色素提质增效方面的技术创新[14-18],比如围绕茶的品质特性对固态速溶茶生产体系进行优化重组,以特定的茶鲜叶为原料,引入非热提取技术、生物工程技术等,开发了基于高茶黄素、高氨基酸、高香冷溶等系列典型茶类品质风味的创新产品,摸索建立了相应的生产工艺,以满足高端客户群对天然、健康功能快消品的需求,取得较好的预期效果。
在茶叶深加工领域集聚懂技术的企业家和懂市场的技术人员,提高产、研双方对新技术的价值认知度。以企业为创新主体,以市场为核心,以绿色低碳制备为理念,整合政府、科研院校、市场营销等资源,探索加快成果转化的渠道模式,拓展深加工初级产品的应用领域。促进一、二、三产融合,相互驱动发展,提升茶叶一产以外的产值,深挖一产资源;提高夏秋茶利用率,为二产提供优质原料;以三产带动一、二产的消费水平,提振消费量。加快科技成果产品化和深加工技术产业化的速度,推动技术市场化进程,提高市场对产业的拉动力。
一方面,推动国家标准化工作,扭转标准缺位的滞后局面,围绕产品定标准,加强监督,充分发挥标准规范和引领产业作用,同时跟踪茶制品主要进口国和国际ISO 标准动向,在技术标准上跟国际接轨。在充分调研产业发展需求基础上,笔者组织茶叶深加工企业和相关科研院校起草制定了《茶制品 第1 部分 固态速溶茶》、《茶制品 第2部分 茶多酚》、《茶制品 第3 部分 茶黄素》等三个国家标准,目前已进入审批阶段,期待标准层面的破土,可为茶叶深加工行业的健康发展开辟一片蓝海。另一方面,疏通渠道,明确深加工制品的属性和定位,着力解决茶深加工产品身份不明的归属问题,积极争取茶叶提取物在新食品原料申报、保健品审批甚至向普通食品原料转变方面取得新的进展,推动茶叶深加工产品的消费认同。
茶业发展的基础在传统茶业,而产业突破在现代茶业[19]。当前,随着消费升级,消费者对产品营养、健康、安全的日益关注和迫切需求,针对传统茶业产能过剩、功能浪费,当前乃至今后较长一段时期将是茶叶深加工产业发展重要战略机遇期,其将助推中国茶产业跨越式发展。未来茶叶深加工产业发展重在科技创新为支撑、标准体系为引领,通过生产工艺优化、产品品质回归、质量安全控制、商品价值提升,以跨界开发为手段,市场需求为契机,实现茶资源的高值利用,推动我国茶产业倍增式发展,占领全球茶业可持续发展的制高点。
[1]封槐松.农业部发布2013年中国茶叶种植生产情况-2013全年茶叶生产增产增收 总产值首破1000 亿元大关[N].中华合作时报·茶周刊,2014-1-14(B01).
[2]茶叶数据库 [DB/OL].北京:中国种植业信息网.http://202.127.42.157/moazzys/chaye_cx.aspx.
[3]王庆.2014年中国茶叶行业发展报告[M].北京:中国茶叶流通协会,2014.
[4]中国茶叶流通协会数据中心.2000~2006年大陆茶叶生产情况[EB/OL].北京:中国茶叶流通协会[2009-03-04].http://www.ctma.com.cn/db/2009/0304/2740.html.
[5]陈宗懋.中国茶产业可持续发展战略研究[M].杭州:浙江大学出版社,2012.
[6]杨贤强,王岳飞,陈留记.茶多酚化学[M].上海:上海科学技术出版社,2003.
[7]高玉萍.茶制品近红外快速测定方法的研究及指纹图谱的建立[D].杭州:浙江大学,2013.
[8]高玉萍,涂云飞,孔俊豪,等.固态速溶茶理化品质研究[C]//第十五届中国科协年会第20 分会场:科技创新与茶产业发展论坛论文集,2013.
[9]王岳飞,徐平,杨贤强.茶多酚保健作用与功能食品研究开发[C]//2012 国际(杭州)茶资源综合利用学术研讨会论文集,2012.
[10]应乐,张士康,王岳飞,等.茶多酚改性及其抗氧化性能的研究进展[C]//第十二届中国科学技术协会年会论文集.第2卷,2010.
[11]马宁,濮少杰,李锋,等.茶多酚脂质体的制备[J].食品科学,2012,33(20):16-20.
[12]梁虹,王春波,贺孟泉.绿茶面膜抗豚鼠皮肤光老化实验研究[J].中国麻风皮肤病杂志,2002,18(1):11-13.
[13]陈宗懋.茶叶的多方位利用在茶产业转型中的作用[C]//2012国际(杭州)茶资源综合利用学术研讨会论文集,2012.
[14]禹超.新型速溶红茶提制加工技术研究[D].无锡:江南大学,2013.
[15]禹超,杨秀芳,孔俊豪,等.茶鲜叶酶促发酵过程中内质变化及速溶红茶品质研究[J/OL].北京:中国科技论文在线[2012-11-07].http://www.paper.edu.cn/html/releasepaper/2012/11/93/.
[16]孔俊豪,涂云飞,谭蓉,等.新型速溶红茶制备技术研究[C]//第十五届中国科协年会第20 分会场:科技创新与茶产业发展论坛论文集,2013.
[17]孔俊豪,张士康,禹超,等.茶树鲜叶发酵制备速溶红茶的工艺优化研究[J].中国茶叶加工,2013,(3):18-22,27.
[18]孔俊豪,杨秀芳,张士康,等.基于响应曲面法的茶黄素发酵工艺优化[C]//2012 国际(杭州)茶资源综合利用学术研讨会论文集.杭州:论文集编辑组,2012:324-333.
[19]张士康.全价利用跨界开发——中国茶产业优化突破有效路径探索[J].中国茶叶加工,2010,(2):3-5.