姜金仲 楊鵬鳴 王超英 韓 晗 劉建芳

(貴州師范學院；貴州特色生物資源開發(fā)利用重點實驗室1，貴陽 550018) (河南科技學院園藝園林學院2，新鄉(xiāng) 453003)

茶葉籽水漿發(fā)酵分層過程及其間總質(zhì)量動態(tài)研究

姜金仲1楊鵬鳴2王超英1韓 晗1劉建芳1

(貴州師范學院；貴州特色生物資源開發(fā)利用重點實驗室1，貴陽 550018) (河南科技學院園藝園林學院2，新鄉(xiāng) 453003)

為了更好地完善茶葉籽油發(fā)酵生產(chǎn)工藝，對茶葉籽水槳的發(fā)酵分層過程進行了深入研究，結(jié)果如下。茶葉籽水槳發(fā)酵開始時上下是渾然一體的，呈乳白色，隨著發(fā)酵時間的延長，發(fā)酵液分層逐漸由模糊變?yōu)榍逦?，發(fā)酵進行到4.5 h左右，發(fā)酵液明顯分為3層，乳白色頂層、淡棕色中層及純白色底層；此后，各層逐漸變得堅實，到16 h左右，發(fā)酵液各層厚度已經(jīng)穩(wěn)定，頂層、中層及底層的相對厚度分別為： 25%、49%、26%。茶葉籽水槳的發(fā)酵分層效果以茶葉籽水槳原液效果最好。茶葉籽水漿總質(zhì)量在發(fā)酵分層過程中的變化分為3個階段：前期發(fā)酵液總質(zhì)量的降低量明顯高于清水對照，最大降低量比清水對照高出48%；中期發(fā)酵液總質(zhì)量的降低量與清水對照持平，后期發(fā)酵液總質(zhì)量的降低量明顯低于清水對照，發(fā)酵16 h時，降低量比對照減少18.3%。茶葉籽內(nèi)種皮能使茶葉籽水槳發(fā)酵液顏色變深，但對發(fā)酵液頂層厚度沒有顯著影響。

茶葉籽 茶葉籽水槳 發(fā)酵分層 發(fā)酵 茶葉籽油

茶葉籽油是以茶葉籽為原料生產(chǎn)的食用油，茶葉籽是茶葉樹(Camelliasinensis)上所結(jié)的種子。茶葉樹與油茶樹(Camelliaoleifera)是2個不同的樹種，市售茶籽油或山茶油是以油茶樹種子為原料制成的。茶葉籽油富含不飽和脂肪酸、維生素E、茶多酚和茶皂素等成分，具有防治心腦血管疾病、降血壓、抗輻射、抗氧化、美容養(yǎng)顏、延緩衰老及潤腸通便等作用[1-2]，因此被譽為東方橄欖油、指定為我國航天員食用油；2009年，茶葉籽油由衛(wèi)生部正式批準為新資源食品。

目前的茶葉籽油生產(chǎn)工藝大多都是從其他油料作物油料生產(chǎn)工藝中模仿過來的，有正式報道的方法主要有冷壓榨法、熱壓榨法[3]、水酶法、一般溶劑浸出法[4]及二氧化碳超臨界萃取法[5]。這些茶葉籽油生產(chǎn)工藝分別存在產(chǎn)量低、溶劑殘留、生產(chǎn)成本高或工藝操作難度大等問題[6]，這些問題一直困擾著我國茶葉籽油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為了尋求解決問題的途徑，姜金仲等[7-8]報道了一種茶葉籽油生產(chǎn)新工藝——茶葉籽油靜置發(fā)酵法生產(chǎn)工藝；該工藝的核心是靜置發(fā)酵，但是關(guān)于該工藝靜置發(fā)酵過程的深入研究還鮮見報道；對靜置發(fā)酵過程進行深入研究，可以為改進、完善該工藝提供技術(shù)參數(shù)。通過將整個發(fā)酵過程分為不同時段，分別觀察分析各個時段發(fā)酵分層的狀況，對該過程進行了深入研究。

1 材料與方法

1.1 材料

采摘土炕烘干帶內(nèi)種皮茶葉籽仁，種子主要采摘自福建大白茶品種；茶葉籽仁含水率8.4%、含油率(索氏抽提法)26.2%：湖北省隨州市廣水市涂氏農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司。

1.2 茶葉籽水槳制備

準確稱取帶內(nèi)種皮茶葉籽仁1.5 kg，45 ℃清水恒溫浸泡16 h以上，用自濾豆?jié){機加水4 500 mL磨漿，得濾液；將濾渣再行磨漿；合并2次濾液備用。

1.3 茶葉籽水漿原液發(fā)酵分層及其間總質(zhì)量動態(tài)的研究方法

取試管28支，用移液管向其中25支試管中分別加入40 mL茶葉籽水漿，剩下的3支試管裝入40 mL清水(無離子水)作為對照；發(fā)酵前對每支試管依次稱重、記錄。

將試管放入恒溫水浴鍋內(nèi)，45 ℃恒溫發(fā)酵；對其中3支茶葉籽水槳試管每0.5 h記錄1次試管中發(fā)酵液的分層情況及試管總質(zhì)量的變化，同時，記錄3支清水對照試管的質(zhì)量變化情況；每1 h取出1支茶葉籽水槳試管放入冰箱冷凍(圖1)，用于準確測量發(fā)酵液分層后每層的厚度。

注：從左至右為隨發(fā)酵時間延長的分層動態(tài)圖譜。圖1 冰凍試管的分層情況

1.4 茶葉籽水漿稀釋液發(fā)酵分層現(xiàn)象研究方法

取茶葉籽水槳制備液，用自來水按照水/漿的比例分別為0∶4、1∶4、2∶4、3∶4及1∶1進行稀釋,每個濃度裝3支試管，每管40 mL。按一定順序排列在試管架上，放入水浴鍋恒溫發(fā)酵，每2 h記錄1次各層厚度。試驗重復3次。

1.5 內(nèi)種皮影響茶葉籽水漿發(fā)酵分層效果的研究方法

將磨好去皮與未去皮茶籽水漿100 mL分別裝入3支量筒，共6支。發(fā)酵，觀察去皮及未去皮水槳的發(fā)酵情況，發(fā)酵現(xiàn)象穩(wěn)定、無變化時終止發(fā)酵。

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用Excel及SPSS軟件。

2 結(jié)果分析

2.1 茶葉籽水漿原液發(fā)酵分層過程

2.1.1 發(fā)酵分層現(xiàn)象定性觀察

對茶葉籽水漿原液發(fā)酵分層的過程進行定性觀察。0～2.5 h：整個發(fā)酵液上下呈乳白色，發(fā)酵液頂部表面黃色油沫逐漸加厚；3～5.5 h:乳白色的發(fā)酵液逐漸呈現(xiàn)出懸浮物與水的分離，底部逐漸出現(xiàn)整齊的白色沉淀；6～16 h：發(fā)酵液形成明顯3層，即白色頂層、棕色中層及白色底層。

其中白色底層形成最早，約在發(fā)酵后2 h(圖2)；生化成分分析表明其主要成分是淀粉，此時，底層的形成主要是靠重力對淀粉的沉淀而完成的。

注：從左至右，從上至下，時間依次為2、4、6、12、16、18 h。圖2 分層現(xiàn)象觀察

其中的白色頂層與棕色中層是懸浮在發(fā)酵液中的白色油脂體逐漸從發(fā)酵液中分離出來后形成的，其分離原因是發(fā)酵液生化成分逐漸發(fā)生變化所致，詳細情況另文報道；發(fā)酵3 h后，白色油脂體逐漸與水分離，發(fā)酵進行到4 h是關(guān)鍵時間點，此時，大部分白色油脂體上浮到頂部，但中層液仍然呈現(xiàn)乳白色，發(fā)酵后6 h，所有白色油脂體均上浮到頂部，形成白色頂層，中層液呈現(xiàn)棕色透明狀，發(fā)酵進行到6～8 h，中層內(nèi)有白色懸浮物不斷上下對流運動，比重輕的物質(zhì)上浮后留在上層，比重大且不溶的物質(zhì)沉降到底層，各層界線也因此逐漸變得明顯，中層也逐漸變得越來越透明，直到成為穩(wěn)定的3層。8～16 h，各層均有細微的變化，頂層、底層變得緊實，偶爾內(nèi)部有分層。16 h后，發(fā)酵液各層基本無變化；因此，整個發(fā)酵過程的有效時間實際是16 h，此時，發(fā)酵液頂層、中層及底層的相對厚度分別為： 25%、49%、26%。

2.1.2 發(fā)酵分層過程的定量觀察

為了精確研究茶葉籽水槳發(fā)酵分層的過程，對該過程進行了定量觀察。所使用的定量指標為各層的即時厚度與該時間點發(fā)酵液總高度的比值。如某時間點白色頂層的厚度為1 cm，而此時發(fā)酵液的總高度為10 cm，則此時白色頂層的厚度定量指標為0.1(1/10)，以此描述白色頂層厚度隨時間的變化情況。茶葉籽水槳發(fā)酵過程中各層相對厚度的變化趨勢如圖3。

發(fā)酵0.5 h時，底層已隱約可見，此后，其相對厚度隨著時間的延長逐漸增加，6 h左右達到第1個最大值，之后呈現(xiàn)震蕩走高趨勢。其原因是在4 h之前沉淀在底層的是淀粉，由于淀粉比重較大，能穩(wěn)定地沉淀在底層；而4 h之后的沉淀主要是水溶性蛋白質(zhì)及茶皂素等成分。隨著發(fā)酵液生化成分的變化，可溶性蛋白質(zhì)及茶皂素變得不可溶，逐漸沉淀到底層使底層加厚，但這種沉淀與發(fā)酵液生化成分變化有密切的相關(guān)，所以，它的量會隨著發(fā)酵液生化成分的變化而變化。由于發(fā)酵液生化成分隨著發(fā)酵進程不斷發(fā)生變化，所以，底層的厚度也隨著發(fā)酵進程不斷發(fā)生變化。

發(fā)酵液中層的出現(xiàn)是隨著發(fā)酵液分層逐漸明顯而出現(xiàn)的。隨著發(fā)酵時間的延長，中層的相對厚度逐漸減少，在4.5 h時出現(xiàn)第1個低點；4.5 ～14 h，震蕩走平，14 h之后逐漸降低。其原因是4 h時，發(fā)酵液開始模糊分層，初步出現(xiàn)明顯的中層上下界線，頂層及底層的出現(xiàn)使中層的厚度明顯減少；4.5～14 h，分層基本結(jié)束，是各層逐漸穩(wěn)定的過程，期間有絮狀物在中層液中上下游動，使各層的厚度有所波動；14 h之后，隨著水分的蒸發(fā)，以水為主要成分的中層厚度逐漸減少。

發(fā)酵液頂層在發(fā)酵2 h后初步出現(xiàn)，但很薄，4.5 h左右，厚度出現(xiàn)第1個高點；4.5～6 h，厚度逐漸降低；6～16h震蕩走平，且后期有所降低。可能原因：發(fā)酵進行到4.5 h時，溶液的pH值降到了茶葉籽蛋白質(zhì)的等電點范圍，包裹在茶葉籽油脂體(茶葉籽油與蛋白質(zhì)的復合體)外面的茶葉籽蛋白質(zhì)開始變性，并與水分離(蛋白質(zhì)膠體體系遭到破壞)，由于茶葉籽油的密度較小，油脂體就漂浮起來形成了發(fā)酵液的頂層；4.5～6 h，茶葉籽油脂體全部上浮，頂層逐漸變得堅實，體積縮小，因而厚度降低；6～16 h，是頂層逐漸穩(wěn)定的過程，后期由于頂層水分的蒸發(fā)及部分頂層底部的物質(zhì)下沉，頂層體積縮小，使得頂層厚度降低。

發(fā)酵進行到16 h后，3層相對厚度的變化趨勢出現(xiàn)了明顯變化，說明此后的發(fā)酵在發(fā)生質(zhì)的變化(詳細情況另文報道)，這種變化對于茶葉籽油的生產(chǎn)會產(chǎn)生負面影響。

圖3 不同時間段發(fā)酵液各層相對高度變化曲線

表1 發(fā)酵液3層相對厚度的相關(guān)性分析

分層頂層中層底層頂層1中層-0.907891底層0.387333-0.698341

對圖3數(shù)據(jù)分析表明，發(fā)酵液3層相對厚度之間存在一定的相關(guān)性，由表1可知，發(fā)酵液頂層與中層的相對厚度之間存在顯著的負相關(guān)關(guān)系(Rα=0.521,f=9, α=0.05),發(fā)酵液底層與中層的相對厚度之間也存在顯著的負相關(guān)關(guān)系(Rα=0.521,f=9,α=0.05)，這說明無論是頂層相對厚度或是底層相對厚度的增加，都會導致中層相對厚度的減少；頂層與底層的相對厚度之間呈正相關(guān)關(guān)系，雖然達不到顯著水平，但反映出一種趨勢：即頂層相對厚度增加時，底層的相對厚度也增加；結(jié)合上邊的負相關(guān)關(guān)系進行分析，可以看出，當中層相對厚度減少時，頂層及底層相對厚度就會增加，這說明在發(fā)酵中層液中存在2種上下游曳不定的物質(zhì)，當中層相對厚度減少時，一種物質(zhì)上浮成為頂層，一種物質(zhì)下沉成為底層；同時，這2種物質(zhì)又不能很穩(wěn)定地成為頂層及底層的一部分。

2.2 茶葉籽水漿原液稀釋液的發(fā)酵分層過程

為了探索茶葉籽水槳濃度對茶葉籽水槳發(fā)酵分層效果的影響，將茶葉籽水槳原液稀釋為5個濃度梯度(水/漿：0∶4、1∶4、2∶4、3∶4、4∶4),分別觀察每個濃度梯度的發(fā)酵分層情況，如圖3和圖4所示。

圖4 不同稀釋比例茶葉籽水槳的發(fā)酵分層情況

前3個濃度均有頂層及底層的分化，但隨著濃度的降低，它們的厚度均有明顯降抵，中層顏色較深；后2個濃度發(fā)酵液僅有頂層，且所占比例較少、緊實度很差，幾乎沒有底層，中層顏色較淺。原液頂層(圖3)所占比例明顯高于其他濃度，且比較堅實，便于后期頂層分離操作；其他濃度頂層比較松軟，不便于后期頂層分離操作，因此，實際應用時采用原液發(fā)酵效果比較好。

2.3 茶葉籽水漿原液總質(zhì)量在發(fā)酵分層過程中的變化

為了證明茶葉籽水槳發(fā)酵分層現(xiàn)象發(fā)生過程中確實存在發(fā)酵作用，測定了發(fā)酵液總質(zhì)量隨發(fā)酵時間的變化趨勢(圖5)。發(fā)酵液總質(zhì)量的變化分為明顯的3個階段：0～8 h，發(fā)酵液總質(zhì)量的降低量明顯高于清水對照，在6 h左右差別達到最大值，此時，降低量比清水對照高出48%；8～10 h，發(fā)酵液總質(zhì)量的降低量與清水對照持平；10 h之后，發(fā)酵液總質(zhì)量的降低量明顯低于清水對照，16 h時，降低量比對照減少了18.3%。

圖5 發(fā)酵液總質(zhì)量隨時間的變化

0～8 h之間，發(fā)酵微生物處于快速增長期，微生物的快速增長消耗了發(fā)酵液中的可溶性物質(zhì)，使發(fā)酵液總質(zhì)量降低量明顯大于對照；6 h左右，與對照的差別達到最大值，說明茶葉籽水槳發(fā)酵微生物增長在此達到最大值，以后逐漸降低，這在一定層度上反映了茶葉籽水槳發(fā)酵微生物的生長繁殖特性。

8～10 h，發(fā)酵微生物的代謝能力逐漸減弱，發(fā)酵液中可溶性物質(zhì)的消耗隨之逐漸減少，使發(fā)酵液總質(zhì)量的降低量逐漸接近于對照；應該指出的是，當發(fā)酵液總質(zhì)量降低量與清水對照持平時，微生物仍在消耗發(fā)酵液的總質(zhì)量，因為從后期的純粹蒸發(fā)量比較可以看出，茶葉籽水槳發(fā)酵液的自然蒸發(fā)速度明顯小于清水對照。10 h之后，由發(fā)酵引起的快速消耗基本結(jié)束，發(fā)酵液由于頂層油脂體的覆蓋，水分的蒸發(fā)速度明顯低于對照，使得發(fā)酵液總質(zhì)量減少又低于對照。

可以看出：茶葉籽水槳分層過程中確實伴隨著微生物的發(fā)酵活動。

2.4 內(nèi)種皮對茶葉籽水漿原液發(fā)酵分層效果的影響

茶葉籽由外種皮、內(nèi)種皮及子葉三部分組成，利用發(fā)酵工藝制取茶葉籽油時，外種皮肯定是要去掉的；但對于內(nèi)種皮是否也要去掉，則需要有科學依據(jù)；因為去除內(nèi)種皮是一個費時費工的工作，如果其存在對于茶葉籽油生產(chǎn)沒有影響，就可以略去該項工作，如果有影響，就需要事先將其脫除。

為了考察茶葉籽內(nèi)種皮對茶葉籽水槳發(fā)酵效果的影響，做了茶葉籽仁去皮與未去皮的發(fā)酵對比試驗，結(jié)果如圖6和圖7所示。由圖6可以看出，去皮發(fā)酵液的顏色明顯淺于未去皮的發(fā)酵液，發(fā)酵液的顏色會使后期茶葉籽油的顏色變深；由圖7可以看出，去皮發(fā)酵液頂層厚度變化曲線與未去皮發(fā)酵液頂層厚度變化曲線幾乎是重合的，也就是說二者的厚度幾乎是相同的；從后期茶葉籽油的顏色考慮，建議在磨漿之前將內(nèi)種皮去掉。去皮與未去皮發(fā)酵液底層、中層之間雖然存在一些微小差異，但在以茶葉籽油為主要產(chǎn)品的工藝里，這些差異可不予考慮。

圖6 去皮(左)與未去皮(右)顏色對比

圖7 去皮與未去皮各層相對厚度變化趨勢對比

3 討論與結(jié)論

茶葉籽水槳發(fā)酵開始時上下是渾然一體的，呈乳白色，隨著發(fā)酵時間的延長，發(fā)酵液分層逐漸由模糊變?yōu)榍逦?，發(fā)酵進行到4.5 h左右，發(fā)酵液明顯分為3層，上層乳白色、中層淡棕色、底層純白色；此后，各層逐漸變得堅實，到16 h左右，發(fā)酵液各層厚度已基本穩(wěn)定，頂層、中層及底層的相對厚度分別為： 25%、49%、26%；因此，茶葉籽水槳的適宜發(fā)酵時間是16 h。

茶葉籽水槳的發(fā)酵分層效果以茶葉籽水槳原液效果最好，任何濃度的稀釋都不利于發(fā)酵分層。茶葉籽水漿總質(zhì)量在發(fā)酵分層過程中的變化分為3個階段：前期發(fā)酵液總質(zhì)量的降低量明顯高于清水對照，最大降低量比清水對照高出48%；中期發(fā)酵液總質(zhì)量的降低量與清水對照持平，后期發(fā)酵液總質(zhì)量的降低量明顯低于清水對照，發(fā)酵16 h時，降低量比對照減少18.3%。

茶葉籽內(nèi)種皮能使茶葉籽水槳發(fā)酵液顏色變深，進而影響到茶葉籽油的顏色；內(nèi)種皮的存在與否對發(fā)酵液頂層厚度沒有明顯影響；因此，建議在茶葉籽水槳加工之前，將內(nèi)種皮去掉。

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Layering Process and Total Weight Dynamic of Tea Seed Water Milk in Fermentation

Jiang Jinzhong1Yang Pengming2Wang Chaoying1Han Han1Liu Jianfang1

(Guizhou Education University, Guizhou Featured Bioresource Development and Utilization Key Laboratory1, Guiyang 550018) (Henan Institute of Science and Technology2, Xinxiang 453003)

In order to better improve the fermentation production process of tea seed oil, layering process and total weight dynamic of tea seed water milk (TSWM) in fermentation were studied, the results are as follows. At the beginning, TSWM was milk-white suspension liquid. As extension of fermentation time, fermented TSWM layering gradually changed from fuzzily to clearly; when fermentation proceeded to about 4.5 h, fermented TSWM was obviously divided into three layers: ivory top layer, light-brown middle layer and white bottom layer. Since then, each layer gradually became solid. When fermentation proceeded to about 16 h, every layer thickness of fermented TSWM had been stable; and the relative thickness of top, middle and bottom layer were 25%, 49%, 26%, respectively.

Layering effect of original solution of TSWM was the best. The change of TSWM total weight in fermentation process was divided into three stages, early stage: the reducing amount of total weight of fermented TSWM was obviously higher than that of water control, the maximal reducing amount was 48% higher than that of water control; middle stage: the reducing amount of total weight of fermented TSWM was almost same as water control; late stage: reducing amount of total weight of fermented TSWM was significantly lower than that of water control, the reducing amount at 16 h was 18.3% less than that of water control. The endotesta of tea seed made the color of fermented TSWM darker, but did not influence significantly the thickness of top layer of fermented TSWM.

tea seed, tea seed water milk, fermentation layering, fermentation, tea seed oil

國家自然科學基金(31460405)

2015-07-14

姜金仲,男，1958年出生，教授，茶葉籽及油茶籽開發(fā)利用

TS22

A

1003-0174(2017)02-0104-06