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普洱茶发酵过程中的微生物变化
作者:admin 文章来源:本站原创 点击数:77 更新时间:2018-4-23 14:09:51

 

普洱茶发酵过程中的微生物变化过程:
在普洱茶的品质形成过程中,除了湿热反应、氧化反应外,微生物参与的发酵对品质形成十分重要,在现有的研究中,已经发现的主要微生物有以下几种:
    1、黑曲霉
    黑曲霉是一种低等真核生物,作为世界公认的安全可食用性,在工业生产和学术研讨中占有重要的地位。作为参与普洱茶品质形成的重要菌种,研究其生命周期极其代谢产物变化有着重要意义。
    在普洱茶大生产发酵渥堆过程中,黑曲霉数量始终处于优势地位,黑曲霉数量始终处于优势地位,黑曲霉可以生产胞内、胞外两类霉,有20种左右的水解霉,其中葡萄糖淀粉酶、纤维素酶和果胶酶,可以分解包括多糖、脂肪、蛋白质、天然纤维、果胶和非可溶性化合物等有机物。水解产物大多为单糖、氨基酸、水化果胶和可溶性碳水化合物,使茶叶内含有效成分易于渗出、扩散,为增强茶汤的滋味和形成普洱茶干滑、醇厚的品质特色奠定了坚实的物质基础。所以说,在普洱茶发酵过程中黑曲霉代谢产生的有机酸和酶对普洱茶品质的形成有着重要的作用。并且在普洱茶渥堆过程中黑曲霉始终是以优势菌群作用于普洱茶。
    2、青霉属
    在普洱茶渥堆过程中青霉产生多种酶类及有机酸,同时,产黄青霉代谢产生的青霉素对杂菌、腐败菌可能有良好的消除和抑制生长作用。因此,我们认为产黄青霉对普洱茶醇和品质的形成有辅助作用。
    3、根霉菌
    根霉菌的淀粉酶活力较高,能产生有机酸,还产生芳香的酯类物质,但由于分泌果胶酶能力强,普洱茶在渥堆中茶叶软化也与该霉滋生有关。在渥堆中的每个阶段,控制好适当的温度和湿度,提高根霉菌的比例,有利于普洱茶粘滑和醇厚品质的形成。
    4、灰绿曲霉
    该菌种会使食品腐烂变质。生产中应尽量避免菌群的滋生。经试验可知,在大生产中出现得较多,而模拟、灭菌渥堆试验加工的普洱茶中出现的很少,后期消失。因此,控制堆温、改善制茶环境卫生有利于纯正普洱茶品质的形成。酵母属与普洱茶酵母属是普洱茶品质形成的重要菌种。
    5、酵母菌
    在普洱茶渥堆中,由于湿热作用为酵母菌的代谢活动创造了良好的环境,增强了酶的活性,同时也给茶叶的化学成分变化提供了热源。加之霉菌能利用各种多糖作为碳源进行糖代谢,并产生大量的多糖和单糖,为酵母提供足够的营养后迅速繁殖。当提供有利于酵母菌滋生的环境,使其迅速繁殖,加工中茶叶的品质表现为香甜、醇滑的特点。可见,普洱茶甘甜、醇厚品质特点的形成直接与酵母菌消长相关。也就是说,普洱茶所表现出的陈香、醇、甘、滑等品质特点与发酵过程中的优势菌种是分不开的。
    酵母菌在普洱茶品质形成过程中起着重要的作用。如果在普洱茶渥堆过程中数量控制得当,可以增加普洱茶的有效营养物质以及对人体有保健作用的物质,赋予普洱茶区别于其他茶类的有独特疗效的品质特点,而且有利于形成普洱茶甜、醇、香等品质风格。但是,如果控制不当,则会形成辣、刺、叮、麻、挂、锁、酸等不利的物质,影响和降低普洱茶的品质。所以,良好普洱茶具有的甘滑、醇厚、活顺、陈香等品质特点与酵母在普洱茶渥堆中的作用有密切的关系。
    6、细菌
    细菌与普洱茶在普洱茶渥堆过程中,细菌数目极少,没有发现致病细菌,这是各种微生物之间拮抗作用的结果。如酵母和霉菌的大量繁衍,能抑制细菌的生长。同时,国内外研究表明,茶叶中的茶多酚也能抑制对人或动物有致病性的细菌的生长繁殖。
在普洱茶渥堆过程中,除上述几种微生物外,还有少量和极少量未检出的微生物。结合普洱茶渥堆过程中主要微生物的消长变化与品质关系的研究结果可知:普洱茶制作过程中微生物的菌种变化是极其复杂的。从不同处理比较分析可知,黑曲霉始终处于优势地位,酵母菌的总数居次,细菌数目极少,没有发现有致病细菌。在普洱茶渥堆过程中,这些微生物都对普洱茶的品质形成产生作用。
普洱茶中的菌是有益
普洱熟茶后发酵臭曲霉的生物学特性研究

摘要:为了开发普洱熟茶生产的规范技术,对普洱茶后发酵过程中的优势菌之一臭曲霉的生物学特性进行实验研究。结果表明,该菌株对酸碱度有广泛的适应性;在以硫酸铵或豆饼粉为氮源,以玉米粉或果糖为碳源的培养基中生长迅速;培养温度以30℃最为适宜。同时,对菌落的生长规律及形态特征进行了观察与分析。研究结果对该菌株的大量培养,以及普洱茶的规范化生产技术提供了基础。
关键词:臭曲霉; 生长温度; 碳源;氮源;培养基
      普洱熟茶是以云南特产大叶茶的晒青毛茶为原料经后发酵再加工生产的茶类,以特有的风味和历史文化内涵引起注视,逐渐成为脍炙人口的新兴茶饮品,有着巨大的发展潜力。普洱熟茶的生产以渥堆的方式,依靠环境微生物的自然感染,在多种微生物的参与下进行。微生物在普洱熟茶的生产及品质的形成中起着十分重要的作用。20世纪80年代陈宗道等[1988]报道从普洱茶中分离到黑曲霉,并认为黑曲霉约占微生物总数的80%左右。周红杰等[2004]亦认为黑曲霉是普洱茶渥堆中始终存在的主要菌种。陈可可2006年曾对云南省各个普洱熟茶生产地区渥堆过程中的微生物菌群进行系统的分离和鉴定,并发现共性的优势菌群。经菌物学鉴定,主要的优势菌种为曲霉属的真菌,但未发现黑曲霉。其中,臭曲霉(Aaspergillus foetidus Thom et Raper)为主要的优势菌群之一。我们还发现用含有臭曲霉的“普洱茶麴”发酵生产的普洱熟茶汤色红润,茶香浓郁,滋味独特,并能缩短后发酵生产过程,使产品具有稳定的风味与质量。显然,优势菌直接影响普洱茶的生产过程以及产品的品质。为了揭示微生物在普洱茶后发酵过程中的作用与机制,我们开展了优势菌群的生物学特性及其对茶多酚等茶叶化合物的转化作用研究,以及优势菌群的次生代谢产物的化学研究。同时,从后发酵生产技术规范和普洱熟茶新品牌构建的角度,开展了“普洱茶麴”在普洱熟茶生产中的应用的研究与开发。本文报道臭曲霉的生物学特性的实验研究结果。
1.材料与方法
1.1试验材料
      1.1.1试验样品:该实验所用的臭曲霉(Aaspergillus foetidus Thom et Raper)菌株为从云南省产茶区普洱熟茶渥堆中的茶堆中采样分离得到的。
      1.1.2氮源实验培养基配方:以改良PDA培养基为基本培养基。分别加入蛋白胨5克(N1),牛肉糕5克(N2),酵母浸膏5克(N3),硝酸钠2克(N4),硫酸铵2克(N5),麸皮5克(N6),豆饼粉5克(N7)等含有机氮或无机氮的物质。
      1.1.3 碳源培养基配方:以改良PDA培养基为基本培养基。分别加入蔗糖10克(C1),麦芽糖10克(C2),玉米粉10克(C3),d-果糖10克(C4),a-乳糖10克(C5)等含有机碳或无机碳的物质。
      1.1.4培养温度的设置:将菌种接种在准备好的PDA固体培养基中,置于20℃,30℃,40℃,50℃,60℃的条件下分别进行培养,观察菌丝体的生长状况。
      1.1.5 酸碱度的设置:将菌种分别接种在pH值1~13梯度范围的PDA固体培养基中,置于30℃的条件下进行黑暗培养并观察菌丝体的生长状况。
1.2 实验方法
      在超净工作台内,用接种针均匀挑取经转代活化2次的臭曲霉孢子,接种于事先准备好的固体培养基中。除温度因素实验外,酸碱度实验、氮源实验和碳源实验均于30℃条件下黑暗培养。接种后第2,4和6天分别测量菌落直径和菌落中孢子圈直径,并观察描述菌落形态。每项实验重复2次。
表1 pH值对臭曲霉生长的影响
 
2. 观察与结果:
2.1 pH值对臭曲霉生长与形态的影响
      实验结果表明,培养基酸碱度对臭曲霉菌株生长无显著的影响。在pH值大于1至小于13的范围内均能正常生长菌丝和产生孢子。孢子形成的初始时间在不同pH值的培养条件下均基本相似。孢子的生长速度则随pH值增大逐渐降低,在pH值4~7范围内生长较快。pH值为6时生长最快。当pH值升至13时菌落的生长完全受到抑制(表1)。在pH值3~8的范围内培养基中的菌丝体呈白色,酥松,生长迅速,孢子密集产生于菌落中部,与菌落成同心圆分布。待菌丝布满整个培养皿后,菌丝的顶部亦出现稀疏的孢子。pH值大于8则菌丝生长缓慢,排列紧密,前期孢子形成的速度慢,后期产生孢子的速度远远大于菌丝的生长速度,培养皿表面几乎看不到菌丝,只有稀疏的孢子覆盖于其上。
 表2 氮源对臭曲霉生长的影响
 
 
N1实验菌落背                                     N1实验菌
 
N5实验菌                                   PH=3~8实验菌
 
PH=8~11实验菌                                  C5实验菌落背
2.2氮源对臭曲霉生长与形态的影响
       氮源试验结果表明,臭曲霉菌株在以硫酸铵(N5)或豆饼粉(N7)为氮源的培养基中生长迅速,在以蛋白胨(N1),牛肉糕(N2),酵母浸膏(N3),硝酸钠(N4)和麸皮(N6)为氮源的培养基中生长相对缓慢(表2)。同时,氮源对菌落在培养基表面的形态有明显的影响。N1培养基中臭曲霉孢子呈黑色,菌丝乳白色,孢子与菌丝排列整齐,菌落周围菌丝体酥松。菌落背面乳白色,有少量排列整齐的褶皱,在孢子圈与菌丝圈交界处出现金黄色圈。N2培养基中孢子呈黑色,菌丝体乳白色,菌丝与孢子排列整齐,菌落周围的菌丝体致密且紧贴培养基表面,孢子形成的速度几乎接近于菌丝体生长的速度。菌落背面乳白色,具整齐细密的辐射沟纹。在N3培养基中,孢子呈黑色,菌丝白色,孢子圈排列整齐,菌丝排列酥松且不整齐。菌落背面乳白色,具细密的沟纹。N4培养基使孢子呈黑褐色,菌丝白色,孢子及菌丝排列整齐,孢子形成的速度远慢于菌丝生长速度,菌落背面乳白色,具细密的沟纹。N5培养基中孢子呈黑色,菌丝白色,孢子排列整齐,菌落周围为排列不整齐的棉絮状的菌丝体,菌落背面乳白色,具细密的沟纹。N6培养基的孢子呈黑色,菌丝白色,菌丝与孢子排列整齐,菌丝排列酥松。菌落背面乳白色,无沟纹。在N7培养基中,孢子形成速度快,从菌落中可见黑色孢子层,孢子排列整齐,无分泌物,菌落背面白色、平整、光滑无沟纹。
2.3碳源对臭曲霉生长与形态的影响
      碳源实验结果表明,玉米粉(C3)和果糖(C4)培养基对臭曲霉菌株的生产最为有利(表3)。同时,不同的碳源培养基对菌株的形态也有一定的影响。在蔗糖(C1)培养基中孢子呈黑色,菌丝呈白色,孢子形成速度中等,孢子圈排列整齐,菌丝呈丝绒状、酥松,排列整齐;菌落中央的孢子圈少有下陷,正面具均匀、规则、细密的辐射状沟纹,背面浅黄色,也具均匀、规则、细密的辐射状沟纹。麦芽糖(C2)培养基中菌落的形态特征与在C1中相似。在玉米粉(C3)培养基中,孢子呈黑色,菌丝为白色,孢子形成的速度较慢,孢子圈排列整齐,菌丝呈丝绒状,酥松,排列整齐;菌落具沟纹,背面浅黄色,具少量沟纹。在d-果糖(C4)培养基中,菌株的孢子呈黑色,菌丝为乳白色,孢子形成速度快,孢子圈排列整齐,菌丝紧密、排列整齐;菌落正面具均匀、规则、细密且较深的辐射状沟纹,背面浅黄色,也具细密的辐射状沟纹。在a-乳糖(C5)培养基中,菌株的孢子呈黑色,菌丝为白色,孢子形成速度较慢,孢子圈排列整齐,菌丝呈丝绒状,酥松,排列整齐;菌落无辐射状沟纹,背面浅黄色也无辐射状沟纹。
2.4温度对臭曲霉生长的影响
      温度实验结果表明,在培养温度为30℃时菌株生长最好,孢子形成速度和菌丝生长速度均最快。培养温度降低到20 ℃时生长最慢,升温至60 ℃时菌株死亡。
3. 讨论
      臭曲霉属半知菌亚门(Deuteromycotina)丝孢纲(Hyphomycetes)丝孢目(Hyphomycetales)丛梗孢科(Moniliaceae)曲霉属(Aspergillus) 真菌,在自然界不多见,无毒,富含单宁酶等生物酶,具有降解水解单宁,产生没食子酸,形成深红色的作用[Van Diepeningen等,2004]。我们首次从普洱茶生产过程中分离到的臭曲霉菌株为普洱茶的优势菌物之一。生物学特性实验结果表明,该菌株在pH值2~13范围内均能正常生长,孢子形成的初始时间相同,对酸碱度的适应性较强,符合曲霉属真菌通常对pH值的广辐适应特性[黄福新等2005]。该菌株在中性偏酸的培养条件下生长迅速。菌丝体呈白色,产生黑色孢子,孢子圈排列整齐,菌丝酥松且排列整齐,偶有排列紧密,菌落背面白色或乳白色,一般均有辐射状排列细密的沟纹。在不同碳源培养基中菌落形态还呈现一定的差异。上述观察结果与齐祖同[1997]在中国真菌志中描述的臭曲霉菌落形态有所差异。这可能与菌株来源与培养基不同有关[靖德兵等2004]。实验结果表明,该臭曲霉菌株在玉米粉或果糖培养基中,以硫酸铵或豆饼粉为氮源,pH值在6~7的范围内,培养温度为30℃时,生长最为旺盛。
 表3碳源对臭曲霉生长的影响
 
 表4 温度对臭曲霉生长的影响
 
      鉴于该菌株为普洱茶后发酵生产中的主要优势菌物之一,以上的实验研究结果将为菌株的大量制备,“普洱茶麴”的研制提供关键的技术基础。在普洱茶的规范生产、质量稳定和风味品牌的形成中具有重要的意义。
普洱茶与微生物
 
             
 
 
生物界是由动物界、植物界和微生物界三界构成的。日常生活中人们往往很少注意微生物界,然而,微生物给生活带来的影响又是极其重大的。在茶叶大家族中最奇特,与微生物关系最密切的就是普洱茶。
黑曲霉与普洱茶
黑曲霉是一种低等真核生物,作为世界公认的安全可食用性,在工业生产和学术研讨中占有重要的地位。作为参与普洱茶品质形成的重要菌种,研究其生命周期极其代谢产物变化有着重要意义。
在普洱茶大生产发酵渥堆过程中,黑曲霉数量始终处于优势地位,黑曲霉数量始终处于优势地位,黑曲霉可以生产胞内、胞外两类霉,有20种左右的水解霉,其中葡萄糖淀粉酶、纤维素酶和果胶酶,可以分解包括多糖、脂肪、蛋白质、天然纤维、果胶和非可溶性化合物等有机物。水解产物大多为单糖、氨基酸、水化果胶和可溶性碳水化合物,使茶叶内含有效成分易于渗出、扩散,为增强茶汤的滋味和形成普洱茶干滑、醇厚的品质特色奠定了坚实的物质基础。所以说,在普洱茶发酵过程中黑曲霉代谢产生的有机酸和酶对普洱茶品质的形成有着重要的作用。并且在普洱茶渥堆过程中黑曲霉始终是以优势菌群作用于普洱茶。
青霉属与普洱茶
在普洱茶渥堆过程中青霉产生多种酶类及有机酸,同时,产黄青霉代谢产生的青霉素对杂菌、腐败菌可能有良好的消除和抑制生长作用。因此,我们认为产黄青霉对普洱茶醇和品质的形成有辅助作用。
根霉菌与普洱茶
根霉菌的淀粉酶活力较高,能产生有机酸,还产生芳香的酯类物质,但由于分泌果胶酶能力强,普洱茶在渥堆中茶叶软化也与该霉滋生有关。在渥堆中的每个阶段,控制好适当的温度和湿度,提高根霉菌的比例,有利于普洱茶粘滑和醇厚品质的形成。
灰绿曲霉与普洱茶
该菌种会使食品腐烂变质。生产中应尽量避免菌群的滋生。经试验可知,在大生产中出现得较多,而模拟、灭菌渥堆试验加工的普洱茶中出现的很少,后期消失。因此,控制堆温、改善制茶环境卫生有利于纯正普洱茶品质的形成。酵母属与普洱茶酵母属是普洱茶品质形成的重要菌种。
在普洱茶渥堆中,由于湿热作用为酵母菌的代谢活动创造了良好的环境,增强了酶的活性,同时也给茶叶的化学成分变化提供了热源。加之霉菌能利用各种多糖作为碳源进行糖代谢,并产生大量的多糖和单糖,为酵母提供足够的营养后迅速繁殖。当提供有利于酵母菌滋生的环境,使其迅速繁殖,加工中茶叶的品质表现为香甜、醇滑的特点。可见,普洱茶甘甜、醇厚品质特点的形成直接与酵母菌消长相关。也就是说,普洱茶所表现出的陈香、醇、甘、滑等品质特点与发酵过程中的优势菌种是分不开的。
在发酵过程中,大分子碳水化合物被分解成小分子的糖及可溶性糖,可溶性糖是构成普洱茶汤滋味和粘稠度的重要物质,同时,表现在感官上所谓的“甘”。 茶叶中所含蛋白质占物质量的15%~30%,经加工后分解为多种氨基酸,赋予茶汤营养及新鲜口感;芳香物质及糖类经复杂生物化学反映产生萜烯醇化合物,并表现出陈香味;茶多酚是茶叶中最有特征性的物质,发酵后形成的茶色素,赋予茶汤独特的颜色以及普洱茶古朴的红褐叶底色泽。
由此可见,酵母菌在普洱茶品质形成过程中起着重要的作用。如果在普洱茶渥堆过程中数量控制得当,可以增加普洱茶的有效营养物质以及对人体有保健作用的物质,赋予普洱茶区别于其他茶类的有独特疗效的品质特点,而且有利于形成普洱茶甜、醇、香等品质风格。但是,如果控制不当,则会形成辣、刺、叮、麻、挂、锁、酸等不利的物质,影响和降低普洱茶的品质。所以,良好普洱茶具有的甘滑、醇厚、活顺、陈香等品质特点与酵母在普洱茶渥堆中的作用有密切的关系。
细菌与普洱茶在普洱茶渥堆过程中,细菌数目极少,没有发现致病细菌,这是各种微生物之间拮抗作用的结果。如酵母和霉菌的大量繁衍,能抑制细菌的生长。同时,国内外研究表明,茶叶中的茶多酚也能抑制对人或动物有致病性的细菌的生长繁殖。
在普洱茶渥堆过程中,除上述几种微生物外,还有少量和极少量未检出的微生物。结合普洱茶渥堆过程中主要微生物的消长变化与品质关系的研究结果可知:普洱茶制作过程中微生物的菌种变化是极其复杂的。从不同处理比较分析可知,黑曲霉始终处于优势地位,酵母菌的总数居次,细菌数目极少,没有发现有致病细菌。在普洱茶渥堆过程中,这些微生物都对普洱茶的品质形成产生作用。有的微生物自始至终对普洱茶品质形成发挥着重要的作用,有的微生物是在普洱茶加工的某一阶段发挥着形成普洱茶独特风格的作用,有的微生物则不利于普洱茶品质的形成。因此,在普洱茶加工过程中从原料入手,研究普洱茶品质形成的水热条件,分析普洱茶渥堆过中微生物的生理特性是揭示普洱茶品质形成机理的核心内容。
微生物生命活动和代谢产物是普洱茶形成的重要因子。在渥堆的过程中,由于湿热作用为微生物的活动和代谢创造了良好的条件,同时也给茶叶的化学成分变化提供了热源,加强了酶系活动。又因霉菌能利用各种多糖作为碳源,进行糖代谢,产生大量的多糖和单糖,为酵母提供足够的营养后迅速繁衍,酵母和霉菌的大量繁衍,抑制了细菌的生长。同时,这些微生物所分泌的酶对茶叶内含成分进行了各种各样的转化作用。由此可见,良好普洱茶具有的甘滑、醇厚、活顺、陈香等品质特点与黑曲霉和酵母在普洱茶渥堆中主从优势有密切的关系。
在微生物作用、酶促作用和湿热作用下,茶多酚的氧化、缩合,蛋白质和氨基酸的分解、降解,碳水化合物的消耗与分解以及各产物之间的聚合、缩合等一系列反应,使得色泽黄绿、滋味纯正尚涩、香气清鲜纯正的晒青毛茶转变为色泽红褐、滋味纯正回甘、香气陈醇的普洱茶。所以,微生物是云南普洱茶品质形成中起决定性作用的重要因子。这也是科学地证实了普洱茶独特品质形成和独特的保健功效与微生物是分不开的

 

 


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