红茶菌饮料发酵工艺及保健功效研究进展

万 旺，王 娟，夏思营，吕才有

（云南农业大学龙润普洱茶学院，昆明650201）

红茶菌饮料是我国民间传统的发酵型饮料，最早可追溯至秦朝时期，相传起源于东北及渤海地区一带，公元441年传入日本，继而通过贸易通道传入东南亚及东欧地区［1］。北魏末年（公元533-544年），杰出的农学家贾思勰所著的《齐民要术》中记载了有关醋酵的现象，“酿酒失所味醋者，宜回作酷。大率五石米酒酷，更看麺末二斗，麦懿一斗，并花水一石，栗米饭两石摊令冷如人体，投之，把搅、绵幕瓮口……春夏七日熟，秋冬稍迟，皆美香清澄。后一月接取，别器贮之”［2］。现代红茶菌饮料发酵在原料基质、培养温度、成熟时间、发酵特征以及成品风味等各方面都与其颇有共通之处。20世纪70年代末期至80年代初期，红茶菌饮料因其口感独具风味、制作方法简易、功效多样化等原因而被推崇为能治百病的“灵丹妙药”，火遍我国大江南北。然而，由于缺乏红茶菌饮料保健功效研究的资料佐证，且家庭制作时易感染其他对健康有害的杂菌（如霉菌），红茶菌饮料便很快销声匿迹。21世纪初期，美国红茶菌饮料行业正式起步，GT Dave创立了GT Kombucha，成为了红茶菌饮品的领先品牌。随后，星巴克通过Evolution推出了有机红茶菌饮料，百事公司旗下的KeVita品牌也推出红茶菌系列产品。从此，红茶菌饮料销量不断攀升。

红茶菌饮料又名“康普茶”（kombucha）、“海宝”、“胃宝”，其大多是以糖、茶、水为原料，经多种微生物发酵制成［3］。红茶菌主要是由酵母菌和醋酸菌组成，少量的红茶菌中还会存在乳酸菌［4］。红茶菌发酵液中包含多种营养物质及有益微生物，主要包括氨基酸、蛋白质、有机酸、茶多酚、D葡萄糖二酸-1，4-内酯、糖类、微量元素等，具有抗氧化、抑菌、护肝、降血糖等多种保健功效［5-6］。本文综述了近几年国内外红茶菌饮料在工艺研究和保健功效方面的研究进展。

1 红茶菌饮料工艺研究

目前红茶菌饮料工艺研究的主要目的是为了寻求最佳的工艺条件，以达到饮用口感和营养价值的最大化。在探究多样式底物发酵的同时，研究各因素对红茶菌饮料品质的影响，继而优化工艺组合，为工业化生产提供有效工艺参数支撑。然而，就当前而言，红茶菌饮料在加工上尚未有统一的工艺参数，这可能主要是因为原料种类以及菌种的差异性。

1.1 发酵底物的研究

接种红茶菌的发酵底物由早期的红茶汤丰富到如今各式各样的底物。例如：以红枸杞和黑枸杞作为发酵基质制作枸杞红茶菌饮料［7］、以仙人掌梨汁用作红茶菌的发酵底物制作康普茶［8］，等等。

接种发酵底物时，研究者们更倾向于添加一些功能性强的底物。Eduardo Leonarski等［9］以针叶树副产品为原料进行接种红茶菌发酵，研究了原料的添加量与培养基中酚类和维生素C等生物活性物质含量之间的关系，结果发现原料的增加加快了微生物的代谢，增加了底物的消耗，促进了乙醇，乙酸和细菌纤维素的产生。Lamia Ayed等［10］以红葡萄汁作为基质，探究了红葡萄汁发酵液的化学和感官特性以及抗菌活性，结果表明发酵过程中PH值从3.95降至2.9，直至第6 d才保持恒定；发酵液中的乙酸细菌和酵母菌数量增加至发酵第6 d，然后降低；发酵汁经测定对所有细菌均表现出抗菌活性，这主要是发酵过程中乙酸含量增高，并且在发酵第6 d时，发酵汁整体口感最佳。Zubaidah Elok等［11］以蛇果作为发酵原料，通过（DPPH）自由基清除活性评估得出发酵增强了蛇果红茶菌饮料的抗氧化活性，这与酚类，单宁和类黄酮的含量增加具有相关性。Tu Chuanhai等［12］利用豆腐和大豆蛋白生产过程中的副产品—大豆乳清接种红茶菌，使其转化成了一种新型的功能性饮料，并具备优良的感官品质和抗氧化活性。Shin Seungshick等［13］以绿茶和柑橘皮提取物发酵康普茶，并经研究表明其可表现出一定的抗癌活性，可以成为一种安全的功能性饮料。国内外学者对于发酵底物的多样化选择促进了红茶菌饮料的口感丰富化和功效最大化。

1.2 发酵工艺的研究

如今，对于红茶菌饮料发酵工艺的研究主要在于寻求适合于大规模生产的工艺条件；结合现代生物技术，提高产品质量和安全；缩短发酵周期，提高生产效率；探究最佳工艺条件，保证感官与营养双重最优化，等等。

邓雯瑾等［14］优化发酵工艺，以祁门红茶与大吉岭红茶按质量分数1∶1配比，浸提温度80℃、浸提时间30 min，发酵温度25℃及接种量100DCU/T时，制成的饮料口感最佳，且适用于大规模工业化生产。任二芳等［15］利用固定化细胞技术实现红茶菌饮料的固定化共生发酵，有效解决了传统游离菌混合静置发酵生产红茶菌饮料时存在的易受杂菌污染、菌种不易保藏等弊端。王伟玲等［16］研究的滁菊发酵型红茶菌饮料的最优工艺条件为滁菊添加量9 g/L，接种量16 g/L，加糖量120 g/L，发酵时间6 d，这样制作出的红茶菌饮料口感较优。Kashif Haider等［17］将甜红茶汁与小麦草汁以各种比例混合并以20%接种由酵母菌和醋酸菌组成的发酵剂，在（29±1）°C下静态发酵12 d，结果表明总酚、总黄酮、抗氧化活性均高于单纯的甜红茶汁发酵，发酵制得的红茶菌饮料更佳。马骋等［18］利用自行分离纯化的醋酸菌Y1、乳酸菌R3、醋酸菌C5混合接种发酵，从而稳定了饮料的质量并使得发酵周期从传统的170 h缩短到60 h。柴丽娜等［19］利用老山芹为原料，接种红茶菌，以红茶菌液接种量、加糖量、发酵时间、发酵温度单因素进行实验，最终发现接种量对饮料的口感影响最大。王冬梅等［20］以双酶法（糖化酶、液化酶）制备红薯糖浆，并以其代替传统的蔗糖作为红茶菌生长碳源，通过正交实验得出双酶最佳组合为糖化酶100 u/g、液化酶14 u/g，并且在糖浆15%、接种量20%、茶汁65%。发酵温度30℃，pH 2.5的条件下，所获得的红茶菌饮料口感最佳。

2 红茶菌饮料功效研究

近年来，红茶菌饮料国内外销量持续攀升，饮料种类层出不穷，红茶菌饮料的功效性随之成为大众关注的热点。以下从红茶菌饮料的抗氧化性、抗菌性、护肝、降血糖等方面分开阐述。

2.1 抗氧化性

自由基失衡可能导致动脉粥样硬化、帕金森氏症或阿尔茨海默氏病、肥胖症等，而抗氧化剂可保持自由基的产生与清除之间的平衡，因此抗氧化性对于维持人体健康至关重要［21］。丁艳如等［22］研究表明红茶菌发酵液具有较强的抗氧化能力，其中清除DDP自由基能力可达90%以上；经10 d发酵，O2-的清除率高达100%；对OH的清除率基本保持在20%以上。Kaewkod Thida等［23］使用1%的绿茶、乌龙茶和红茶以及10%的蔗糖、醋酸菌和酵母制备红茶菌饮料，发酵15 d后发现绿茶制成的红茶菌饮料具有最高的酚含量和对DPPH自由基的抗氧化作用，分别为1.248和2.642 mg/mL没食子酸红茶菌饮料。Rodrigo Cardoso

Rezende等［24］研究证实，红茶菌饮料中酚类化合物的多样性和丰富度与抗氧化能力呈正相关，以绿茶原料制成的康普茶均具有较强的抗氧化能力。孙玉坤等［25］以红茶茶汤（质量分数0.5%）、蜂蜜（质量浓度6.54%)为底物，并接种葡糖酸醋酸杆菌（Gluconacetobactersp.，A4）10%进行发酵，生产出的红茶菌饮料O2-的清除率可达75%以上，OH的清除率可达95%以上，说明其具有较强的抗氧化能力且主要归因于A4的代谢产物D-葡萄糖二酸-1，4-内酯（D-saccharic acid 1，4-lactone monohydrate，DSL）。

2.2 抗菌性

Ansari Fereshteh等［26］研究指出，红茶菌饮料对鼠伤寒沙门氏菌和金黄色葡萄球菌具有抗菌活性，但对鼠李糖乳杆菌无抗菌效果。同样，Pourjafa Hadi等［27］研究表明，康普茶绿茶饮料在生产和贮藏过程中，柠檬酸对金黄色葡萄球菌和鼠伤寒沙门氏菌具有抑菌效果，而对鼠李糖乳杆菌细菌并无明显抑制作用。Sknepnek Aleksandra等［28］以灵芝热水提取物为原料，接种酵母菌和醋酸菌，经过11 d的发酵，制得新型红茶菌饮料，经抗菌测试表明，活性并非仅源自合成乙酸。液体灵芝饮料对被测细菌最有效，对斯皮氏芽孢杆菌的最低杀菌浓度0.16 mg/mL，对表皮葡萄球菌和马红球菌的最低抑菌浓度0.04 mg/mL。Yuniartodeng Ari等［29］研究表明，康普茶对人类致病真菌如黄曲霉、白色念珠菌和石膏分枝杆菌具有抗真菌活性，抑菌直径分别为16.83、15.36和25.06 mm。Bhattacharya Debanjana等［30］研究指出，糖茶红茶发酵饮料对产肠毒素的大肠杆菌、霍乱弧菌、弗氏志贺氏菌和沙门氏菌具有抗菌效果，经连续溶剂萃取发酵14 d的康普茶，发现其最有效的抗菌成分是乙酸乙酯萃取物；将这种有效的乙酸乙酯提取物进行薄层色谱，以进一步纯化抗菌成分，从而分离出活性多酚级分；通过高效液相色谱法检测到儿茶素和异鼠李素是存在于康普茶多酚部分的主要抗菌化合物。

2.3 护肝

非酒精性脂肪肝疾病（NAFLD）是最常见的肝脏疾病之一，其发病原因与肠道菌群有着密切联系［31］。非酒精性脂肪肝是由于肝脏中脂肪异位蓄积所致，这与过量饮酒并无直接关联［32］。Jung Youngmi等［33］研究了糖红茶发酵制成的红茶菌饮料对NAFLD小鼠肠道微生物群的影响，在肝组织形态上，经Kombucha喂养的小鼠肝脏中明显可以观察到轻度脂肪变性和脂肪滴减少，表明Kombucha可减少小鼠的脂肪蓄积；在微生物数量上，经Kombucha喂养处理的小鼠肠道中细菌数量明显减少，其中异风杆菌属、梭状芽胞杆菌属有选择性的减少，粘螺旋藻属的细菌仅在用Kombucha治疗后下降，这些变化可能有助于抑制脂肪在肝脏中的积累，从而降低NAFLD的发病率。Lee Chanbin等［34］通过调查和研究红茶菌饮料在非酒精性脂肪肝疾病潜在作用和潜在机制得出：红茶菌饮料主要是通过影响脂质代谢来保护肝细胞免受脂质毒性的损害，并减轻炎症和纤维化，从而有助于NAFLD小鼠的肝脏恢复。Wang Yong等［35］研究则表明，红茶菌饮料的保肝作用主要是由于葡糖杆菌属的代谢产物D-葡萄糖二酸-1，4-内酯发挥的作用。

2.4 降血糖

Aloulou Ahmed等［36］研究表明，红茶菌饮料能有效缓解四氧嘧啶引起的糖尿病，这主要归因于其有效的降血糖和抗血脂特性以及抗氧化潜力。具体而言，康普茶能更好地抑制血浆和胰腺中的α-淀粉酶和脂肪酶活性，并能更好地抑制血糖水平。Bhattachary Semanteea等［37］指出，红茶菌饮料对糖尿病大鼠不同组织中氧化应激介导的损伤具有保护作用，发酵饮料具有明显的降血糖潜力（150 mg冻干提取物/千克体重14 d）。Zubaidah Elok等［38］研究指出，红茶康普茶和蛇果康普茶对链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠具有一定的疗效，并且两者都能显著（P＜0.05）降低空腹血浆葡萄糖水平（67%～76%）和改善氧化应激指数和脂质分布。

2.5 其他功效

Bhattacharya Debanjana等［39］研究证明，从红茶菌饮料中分离得出的多酚馏分具有一定的抗病毒活性，主要是由于其能够抑制细菌的运动性和蛋白酶的分泌，从而防止细菌渗透到肠道黏液层。张泽生等［40］发现添加枸杞、金银花的红茶菌发酵饮料对免疫低下的小鼠具备免疫调节作用，能有效增强腹腔巨噬细胞的吞噬能力以及NK细胞的杀伤活性，并在一定程度上增强免疫细胞因子的生物学活性，从而达到提高免疫力的效果。闭合带状结扎蛋白（ZO-1和ZO-2）是细胞内紧密连接（TJ）的相关蛋白，其可将细胞骨架与跨膜TJ蛋白连接起来，而TJ蛋白的破坏会导致某些炎症性肠道疾病［41］。Nafiseh Pakravan 等［42］指出 Kombucha对于患有结肠炎的小鼠具有一定的治疗效果。在分子和组织学上，连接TJ蛋白的ZO-1和ZO-2蛋白表达明显得到改善，因此说明红茶菌饮料对于结肠炎小鼠具有治疗效果。S Isdadiyanto［43］研究发现，25℃下发酵 6、9、和 12 d 的红茶菌饮料对50只2个月大的雄性大鼠具有提高HDL（高密度脂蛋白）水平，降低LDL（低密度脂蛋白）胆固醇和血清的疗效，以此说明红茶菌饮料可作为预防心血管疾病和冠心病的补充剂。

3 小结

红茶菌饮料产品的研制呈现多样化，但在工艺研究上基本局限于摇瓶实验，大罐发酵研究较少，另外菌种组成对于红茶菌饮料中的生物活性以及风味物质的影响机制尚不清楚，红茶菌饮料产品的更深度开发如红茶菌酒饮料等也尚未出现。因此，在做好基础研究的同时，还需运用更多的现代生物技术以保证产品质量的稳定性，提高贮藏期，摸清红茶菌饮料的发酵工艺参数，形成完整生产体系，进而推动工业化大规模生产。

而在功效研究方面，目前可知红茶菌饮料发挥抗氧化作用的物质可能是酚类化合物，发挥抗菌活性的物质可能是醋酸、柠檬酸、儿茶素和异鼠李素等，发挥护肝作用的物质可能是D-葡萄糖二酸-1，4-内酯等。除此之外，发挥其他保健功效的具体物质及其作用机理尚不明确，亟待探明。