项目组成员组织协调上的支持:任务分配、人员变动等。
项目经费使用上的监督:实验经费的支出及补助发放等。
项目实施中技术上的指导:资料调研、实验操作、论文撰写及投稿等。
项目实施中资源上的支持:包括实验室、仪器等资源。
项目组成员组织协调上的支持:任务分配、人员变动等。
项目经费使用上的监督:实验经费的支出及补助发放等。
项目实施中技术上的指导:资料调研、实验操作、论文撰写及投稿等。
项目实施中资源上的支持:包括实验室、仪器等资源。
序号 | 学生 | 所属学院 | 专业 | 年级 | 项目中的分工 | 成员类型 |
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李亮辉 | 食品学院、北大荒农产品加工现代产业学院 | 食品科学与工程类0827 | 2021 | 统筹安排队员任务,对项目进度进行把控,收集大赛相关信息,负责与指导老师对接,监督成员 |
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牟予宸 | 食品学院、北大荒农产品加工现代产业学院 | 食品科学与工程(畜产品加工) | 2021 | 康普茶二次发酵后相关物质测定 |
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孟琪 | 食品学院、北大荒农产品加工现代产业学院 | 食品科学与工程(畜产品加工) | 2021 | 整理实验数据撰写论文 |
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王帅挥 | 食品学院、北大荒农产品加工现代产业学院 | 食品科学与工程类0827 | 2021 | 康普茶二次发酵工艺探究 |
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陈万 | 食品学院、北大荒农产品加工现代产业学院 | 食品科学与工程类0827 | 2021 | 康普茶二次发酵后相关物质的测定 |
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序号 | 教师姓名 | 所属学院 | 是否企业导师 | 教师类型 |
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姚笛 | 食品学院、北大荒农产品加工现代产业学院 | 否 |
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康普茶作为一款天然的发酵茶饮,又称作长生不老茶、胃宝,最早起源于我国2000多年前的秦朝,后作为一种药材传入到日本,再传播到欧美国家。现如今在西方国家地区受到许多消费者的喜爱,美国可口可乐公司、星巴克等都推出了一系列如康普茶柠檬味饮料等的产品。现有市场规模已经达到40亿美元。康普茶利用茶汤与红茶菌发酵,使产品含有多种益生菌、呈酸甜的口感及含有一系列具有较高营养价值的代谢产物。例如在乔治城大学中就有一项研究表明患有2型糖尿病的患者长期饮用发酵康普茶后其血糖水平得到降降。康普茶当中含有茶多酚及各类多酚类物质,具有提高神经兴奋、抗氧化作用消除自由基、降低血脂等功能[1]。在增强人体免疫力、促进人体的发育以及抗病毒等方面有较为明显的作用。康普茶当中的糖类经酵母菌发酵之后会产生D-葡萄糖二酸-1,4-内酯(DLS),对人体肠道癌症有抑制作用[2]。
在传统康普茶发酵中常采用绿茶、红茶作为基底进行发酵。受发酵时间、蔗糖添加量、温度、原材料的影响,对康普茶的风味和营养都有重要影响。本项目采用茉莉花茶作为基底进行发酵。茉莉花本身富含的芳香物质,在融入茶中后,不仅赋予了茉莉花茶独特的香气,更具有舒缓情绪、减轻压力的功效[3]。当人们引用康普茶时,这些芳香物质能够使人放松身心,缓解焦虑和紧张,带来心灵上的宁静与愉悦。此外,茉莉花茶还可能含有少量的维生素 C、维生素 E 以及矿物质如钾、锌等,对维持身体正常的生理功能有一定的帮助。更换康普茶发酵的茶汤基底对于提高最终产品的营养价值以及风味有着重要的影响意义。
在该项目研究中,相较于传统绿茶为基底发酵,创新性的提出以茉莉花茶作为基底进行发酵,还加入百香果,在增强风味的同时,增加了康普茶的营养价值。改进后的康普茶营养成分主要体现在:百香果富含膳食纤维、类黄酮、花青素、维生素A、维生素B6等,对人体促进消化、抵抗自由基损伤、提高免疫力有重要意义[4]。在传统康普茶发酵中常采用绿茶、红茶作为汤底,该工艺成熟,但口味单一且其中含有的有机酸会带来较强烈的刺激性气味和酸涩感,同时工艺流程操作不规范造成杂菌污染,对于现如今人们追求的丰富口感、高营养价值以及卫生安全并不太符合[5]。对传统发酵工艺及底料进行更换优化之后对上述问题可以起到很好的改善作用,同时在保留原有营养成分的基础上还引入了更多的营养元素,进一步提高了康普茶的营养价值。此外,采用的新型发酵工艺会对康普茶的风味产生重要影响,降低其酸涩及刺鼻的气味,适应更多消费者的饮食习惯,也为消费者带来了更高营养价值的产品。因此,对于新型果味康普茶的工艺探究有着重要的意义,同时也拥有很高的市场价值及广阔消费市场。
1. 康普茶发酵基底的创新
使用茉莉花茶作为发酵基底,探究不同浓度茉莉花茶及不同蔗糖添加量对康普茶发酵效果的影响。
2. 康普茶初发酵工艺的优化
探究红茶菌添加量、发酵时间、发酵温度等条件对产品感官品质、营养成分的影响,以确定康普茶的最优发酵工艺。
3. 康普茶二次发酵工艺优化
对初发酵后的康普茶进行巴氏灭菌,然后加入百香果果肉进行二次发酵。探究不同百香果汁添加量、产朊假丝酵母和植物乳酸杆菌接种量对康普茶感官及风味品质的影响。
茶文化起源于中国,中国人自古以来就有利用茶和品茶的习惯。早在公元前200年左右,茶就以“槚”字出现在我国第一部字辞书《尔雅》中,在《华阳国志·巴志》中首次记载茶作为祭品的使用。而茶作为饮料则始于神农氏,至鲁周公时饮茶已为人所广知,此后不断流传成为一种民间风俗,至唐代饮茶之风达到鼎盛,在此期间诞生了世界上第一部茶学专著《茶经》。而现今以茶叶制作的茶饮料与可可、咖啡并称世界三大饮料。在早期茶叶加工的工艺中还没有发酵工艺,此时制作的多为白茶和绿茶,至16世纪末人们开始采用类似渥堆的操作,在生产实践中,制茶者逐渐发现了茶叶变色的规律,例如在揉捻结束后堆放片刻,茶叶颜色会更明显地变深。此后伴随深度发酵的工艺出现,红茶应运而生。随着人们对健康的深入关注,相关研究不断催生,人们逐渐认识到发酵过程中颜色的变化只是表象,其本质是茶叶内部的氨基酸和氧化酶在有氧气存在的条件下发生的一系列酶促作用。廖雪[6]测得绿茶经发酵后抗氧化能力显著增强。代祥青、彭远菊等[7]以乳酸菌、酵母菌共生发酵普洱茶,其测定结果表明发酵前后主要有益化学成分茶多酚的减少量仅5.7%~6.8%,而总糖含量的减少量高达45.5%~58.8%,这极大地迎合了近年来越来越多的年轻消费者注重健康的减糖诉求。总的来说,以益生菌发酵茶叶生产一些功能性茶饮已经成为行业趋势。
康普茶(Kombucha)又称红茶菌,其以糖、茶、水作为发酵基质,经酵母菌、乳酸菌和醋酸菌的共生物发酵后生成。刘思琪、樊璐瑶等[8]对红茶菌的发酵机理进行了深入研究,发现在发酵初期,酵母作为“启动子”和纽带,分解蔗糖并发生糖酵解为醋酸菌供能,同时醋酸菌产生的乙酸又能促使酵母菌生成乙醇,二者相互依赖,而乳酸菌可以利用它们的代谢产物。红茶菌通常以一种白色或浅棕色的胶冻状的生物薄膜形式呈现,其主要结构为纤维素。近年来,康普茶作为一种新型功能性茶饮率先在欧美流行,具有极高的研究价值和广阔的发展前景。国内近年来有以下进展:在康普茶成分的分析方面,伍小丫、张悦等[9]分析了康普茶的挥发性成分,实验得到康普茶中挥发性成分可高达34种,主要为乙醇、乙酸、乙酸乙酯以及一些酚类物质等。田文欣、沈婧婧等[10]研究了康普茶的化学成分,发现其主要包括有机酸、茶多酚和芳香类物质,并分析了康普茶在不同发酵条件下有机酸、纤维素以及矿物质的动态变化,发现有机酸在发酵15d时平均含量达到最高。冯子娟、肖甜甜等[11]以不同方法分析了菌膜和发酵液中的微生物组成对其生化特性的影响,论证了优势菌种选择的重要性和以改进发酵过程促进有益物质的可行性。在新产品开发方面,何筱妍、竺莹莹等[12]将康普茶与三种中药材提取液进行复配,提高了康普茶饮品的体外抗氧化活性,实验为康普茶新型饮品的研发提供了思路,其中铁皮石斛康普茶得到了消费者普遍的接受。除此之外,徐闻天[13]探究了康普茶的发酵工艺并分析了不同发酵方式对果味康普茶饮料的理化指标、有机酸、总酚、总黄酮、挥发性风味成分以及感官评价的影响,并创新性地提出了双菌分步再发酵工艺。
近年来,康普茶在国外的相关研究有以下进展:在康普茶的营养和功能特性方面,Hayrunisa I?en等[14]发现康普茶具有多种健康促进作用,包括抗肿瘤、抗炎、降压、抗糖尿病、降胆固醇和护肝特性等,而其抗菌特性主要体现在康普茶中萜类和酚类化合物对产肠毒素大肠杆菌、霍乱弧菌、福氏菌和鼠伤寒沙门氏菌的抗菌作用。Rosyanne Kush argina等[15]研究了可食用花朵在康普茶中的应用,发现其具有较高食用安全性和抗氧化能力,为康普茶功能性饮料的开发提供了新思路。在康普茶的利用方面,Hilal Kilmanoglu等[16]使用康普茶微生物群作为面包酵母的替代品,发现在面包中加入康普茶对防霉和保质期有积极作用,同时极大地改善了面包的感官特征,研究表明康普茶可以作为面团发酵的驱动力,可以为烘焙制品带来新颖的质地和风味。在康普茶的发酵机理方面,Jacqueline Rodriguez Reyd等[17]深入研究了微生物群落对于康普茶发酵的作用机理,研究表明微生物的相互作用对氨基酸态氮的消耗至关重要。Flávio Augusto de Oliveira Duarte等[18]从微生物和遗传学方面探究了可可豆壳浸液在康普茶生产中的应用,发现其可以增加乳酸菌的数量并提高发酵速度,为食品工业副产物利用提供了新途径的同时也为提高康普茶生产效率提供了新思路。Bruna Dartora等[19]研究了康普茶发酵时间对其特性的影响,发现在发酵过程中随着时间的推移形成了大量挥发性酸,如醇、酯和酮,而醛类物质在此过程中被降解。综上所述,目前国内关于以茉莉花茶为基底制作果味康普茶的研究较少,在国外的研究中,康普茶初发酵基底的选择也较为局限。本项目考虑茉莉花茶的功效适宜作为红茶菌发酵基质制成康普茶,通过探究红茶菌接种量和工艺条件等对开发产品进行品质特性的深入研究,并创新性地在二次发酵时加入百香果制得果味康普茶,进一步改善其风味,减少康普茶中酸涩感,增强茉莉花香和甜味。
1.创新点
目前国内康普茶主要采用自然发酵,并且发酵基质大多为红茶、绿茶、乌龙茶,没有以茉莉花茶作为基质发酵的产品,本研究创新性的采用了茉莉花茶为汤底进行发酵,探究不同茶汤浓度以及百香果汁添加比例对康普茶饮风味及营养品质的影响。
2. 项目特色
茉莉花茶、百香果肉赋予康普茶新的风味和营养元素,能够提升康普茶品质,从而吸引更多类型的消费者。
1. 技术路线
2. 研究方案
(1)基础发酵工艺
以优质茉莉花茶作为原料,进行浸提、过滤。在浸提时茶叶与水的比例为1:50,同时将第一次浸提的茶汤弃去,减轻茶汤当中的苦涩味,并且可以去除茶叶的杂质,使茶汤澄清,起到一定的洗茶作用。具体操作方法如下:
① 加入少量用沸水至没过茶叶即可,适当搅拌,浸泡1min后过滤弃去滤液。
② 将浸泡后的茶叶再次按照茶叶与水比例为1:50加入沸水浸泡1min,利用250目的尼龙网对茶汤进行过滤,保留第二次的茶汤。
③ 二次过滤的茶汤采用巴氏杀菌进行灭菌、冷却。
将灭菌过后茶汤进行第一次发酵,加入茶汤与红茶菌进行第一次发酵,在37℃下发酵7 d,红茶菌菌种接种量为8%、10%、12%,同时加入茉莉花茶汤质量与蔗糖溶液质量之比为1:15、1:20、1:25。
挑选外观完整、成熟度好并且无霉变腐败的优质百香果,将其外表进行清洗去除泥土等杂质之后,用小刀切去百香果顶端,用小勺将百香果肉挖出,加入果胶酶(0.25%),45℃水浴加热2 h进行酶解。酶解完成后利用纱布进行过滤,采用巴氏杀菌在85℃下杀菌30min,杀菌完成后密封冷藏备用。
二次发酵:将第一次发酵之后的茶汤在85℃温度下杀菌30 min。按照百香果汁与一次发酵茶汤体积之比为1:0.8、1:1、1:1.2配比进行添加,同时加入2%、3%、4%的植物乳酸杆菌和1%、2%、3%的酵母菌在32℃条件下进行二次发酵。
(2)理化指标及品质分析① 康普茶pH值测定
将pH计放入标准缓冲液当中矫正,取10 mL康普茶待测液于50 mL小烧杯中,放入pH计进行测量,读取相应数值。
② 总黄酮的测定
运用芦丁标准溶液绘制标准曲线,参照 Mohammed 的比色法来测定康普茶中的总黄酮含量。通过移液枪吸取 100 μL的康普茶初发酵液置入 10 mL 具塞试管内,向其中添加 4 mL 蒸馏水与 300 单位 5%的氢氧化钠溶液并加以混匀。混合 5 min后,加入 600 μL10%AlCl?·6H?O的溶液,再混合 6 min着加入 1%的NaOH溶液 2 mL,随后用蒸馏水将其定容至 10 mL。待测液在室温环境下反应 15 min,反应结束之后,于510 nm 波长处测定波吸光度值。
③ 总酚的测定
采用没食子酸标准溶液绘制标准曲线,利用 FoLin-CiocaLteu 方法对康普茶当中的总酚含量进行测定。取不同发酵条件所发酵的1 mL康普茶溶液,用蒸馏水稀释100倍,测定每个样品的总酚含量。吸取1.00 mL稀释100倍后的样品溶液于10 mL的比色管中,向其中加入福林酚试剂5 mL,同时再向其中加入3 mL 8% Na2CO3,然后用蒸馏水定容至刻度。暗处放置1.5 h,在765 nm处测定吸光值,并根据标准曲线来计算提取液的总酚含量。计算公式如下:
④ 蒽酮-硫酸法测定康普茶中总糖含量
用移液枪取0.1 mL发酵康普茶液于烧杯当中,用蒸馏水稀释1000倍,取稀释后溶液2 mL于100 mL烧杯当中,加入10 mL蒽酮-硫酸混合溶液,将溶液混匀,在沸水浴锅中水浴加热10 min后静止冷却。绘制620 nm下0.05 mg/mL葡萄糖标准溶液的吸光光度曲线,计算可得康普茶液当中的总糖含量。
⑤ 体外抗氧化指标测定
DPPH自由基的清除能力可以根据Qiu等人描述的方法,利用100μL移液枪取200μL不同浓度多酚提取液,向其中加入3.8 mL新配置的60 μmol/L DPPH溶液中,在室温下反应2 h,测定反应液在515 nm处的吸收光值,利用维生素 C(Vc)溶液作为阳性对照。
⑥ 风味物质分析
采用气相色谱和质谱联用(GC-MS)的方法对发酵后康普茶经复合发酵后进行挥发性香气物质分析。样品处理后插入萃取纤维头,将纤维头暴露于样品瓶的顶空气体中,40 ℃恒温萃取50 min后,将萃取头插入气质联用仪进样口进行解吸。气相色谱条件:DB-5毛细管柱子,柱箱温度为50 ℃;进样温度为240 ℃,载气为He,流速为1 mL/min采用程序升温的方式,起始温度为50 ℃,保持2 min,再以4 ℃/min的速度使温度增加至240 ℃,保持5 min的恒定时间,不分流进样。质谱设定的条件:能量要求:EI电离源,能量为70 eV,倍增电压1400 V;温度要求:离子源的温度为200 ℃,接口温度设定为250 ℃,四级杆温度设定为150 ℃,扫描范围为40~450 m/z,时间间隔为0.3 s。利用计算机谱库进行挥发性成分的定性分析,并用峰面积归一化法定量、计算。
3. 拟解决的问题
探究康普茶初发酵过程中茉莉花茶汤的浓度、蔗糖添加量、发酵时间、发酵温度等最优工艺参数条件;探究二次发酵中百香果汁与茶汤比例、产朊假丝酵母和植物乳酸杆菌接种量等最优配比,生产出营养丰富和具有茉莉花香的百香果味康普茶。
4. 预期成果
(1)确定康普茶发酵的合适菌种及菌种配比,确定康普茶发酵的最优发酵工艺条件;
(2)探究康普茶发酵前后营养物质含量和风味特征的变化情况;
(3)发表论文1篇,参加各类创新比赛1-2次。
2024.07-2024.12康普茶发酵,确定合适的菌种配比并优化康普茶发酵工艺。
2025.01-2025.06分析康普茶发酵前后的营养物质含量和风味特征。论文撰写、投稿,项目总结,准备结题。
1.与本项目有关的研究积累和已取得的成绩
项目参与人积极主动参与项目,愿意承担责任并参与项目决策和执行,对于自己的工作和项目目标有强烈的责任感,能够承担自己的任务和义务,能够融入团队,积极协调沟通,尊重他人意见并乐于分享资源和知识,具有不断学习和更新知识、技能、方法等的意愿和能力,在项目中实践学习。目前已修完有机化学、食品工程原料、食品微生物学、食品化学等基础课程,且不断进入食品专业课程的学习,并具有创新思维、开拓进取的心态,勇于尝试新方法、新思路,在项目中提出创新建议并实施,具备良好的沟通技巧和交流能力,能够清晰表达自己的想法,并理解他人意见,有较强的适应性,能够灵活应对各种变化和挑战,保持高度的工作热情,具备良好的实验动手能力和一定的科研思维,能够胜任本项目的研究工作。另外,指导教师一直从事食品生物技术的相关教学与科研工作,主持并参与多项课题的研究,相关食品酿造及产品品质分析经验丰富,能够对项目进行针对性指导。
开支科目 | 预算经费(元) | 主要用途 | 阶段下达经费计划(元) | |
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前半阶段 | 后半阶段 | |||
预算经费总额 | 4000.00 | 无 | 2000.00 | 2000.00 |
1. 业务费 | 3000.00 | 无 | 1000.00 | 2000.00 |
(1)计算、分析、测试费 | 1000.00 | 无 | 1000.00 | 0.00 |
(2)能源动力费 | 0.00 | 无 | 0.00 | 0.00 |
(3)会议、差旅费 | 0.00 | 无 | 0.00 | 0.00 |
(4)文献检索费 | 0.00 | 无 | 0.00 | 0.00 |
(5)论文出版费 | 2000.00 | 无 | 0.00 | 2000.00 |
2. 仪器设备购置费 | 0.00 | 无 | 0.00 | 0.00 |
3. 实验装置试制费 | 0.00 | 无 | 0.00 | 0.00 |
4. 材料费 | 1000.00 | 无 | 1000.00 | 0.00 |