姜金仲 杨鹏鸣 王超英 韩 晗 刘建芳

(贵州师范学院；贵州特色生物资源开发利用重点实验室1，贵阳 550018) (河南科技学院园艺园林学院2，新乡 453003)

茶叶籽水浆发酵分层过程及其间总质量动态研究

姜金仲1杨鹏鸣2王超英1韩 晗1刘建芳1

(贵州师范学院；贵州特色生物资源开发利用重点实验室1，贵阳 550018) (河南科技学院园艺园林学院2，新乡 453003)

为了更好地完善茶叶籽油发酵生产工艺，对茶叶籽水桨的发酵分层过程进行了深入研究，结果如下。茶叶籽水桨发酵开始时上下是浑然一体的，呈乳白色，随着发酵时间的延长，发酵液分层逐渐由模糊变为清晰，发酵进行到4.5 h左右，发酵液明显分为3层，乳白色顶层、淡棕色中层及纯白色底层；此后，各层逐渐变得坚实，到16 h左右，发酵液各层厚度已经稳定，顶层、中层及底层的相对厚度分别为： 25%、49%、26%。茶叶籽水桨的发酵分层效果以茶叶籽水桨原液效果最好。茶叶籽水浆总质量在发酵分层过程中的变化分为3个阶段：前期发酵液总质量的降低量明显高于清水对照，最大降低量比清水对照高出48%；中期发酵液总质量的降低量与清水对照持平，后期发酵液总质量的降低量明显低于清水对照，发酵16 h时，降低量比对照减少18.3%。茶叶籽内种皮能使茶叶籽水桨发酵液颜色变深，但对发酵液顶层厚度没有显著影响。

茶叶籽 茶叶籽水桨 发酵分层 发酵 茶叶籽油

茶叶籽油是以茶叶籽为原料生产的食用油，茶叶籽是茶叶树(Camelliasinensis)上所结的种子。茶叶树与油茶树(Camelliaoleifera)是2个不同的树种，市售茶籽油或山茶油是以油茶树种子为原料制成的。茶叶籽油富含不饱和脂肪酸、维生素E、茶多酚和茶皂素等成分，具有防治心脑血管疾病、降血压、抗辐射、抗氧化、美容养颜、延缓衰老及润肠通便等作用[1-2]，因此被誉为东方橄榄油、指定为我国航天员食用油；2009年，茶叶籽油由卫生部正式批准为新资源食品。

目前的茶叶籽油生产工艺大多都是从其他油料作物油料生产工艺中模仿过来的，有正式报道的方法主要有冷压榨法、热压榨法[3]、水酶法、一般溶剂浸出法[4]及二氧化碳超临界萃取法[5]。这些茶叶籽油生产工艺分别存在产量低、溶剂残留、生产成本高或工艺操作难度大等问题[6]，这些问题一直困扰着我国茶叶籽油产业的发展。为了寻求解决问题的途径，姜金仲等[7-8]报道了一种茶叶籽油生产新工艺——茶叶籽油静置发酵法生产工艺；该工艺的核心是静置发酵，但是关于该工艺静置发酵过程的深入研究还鲜见报道；对静置发酵过程进行深入研究，可以为改进、完善该工艺提供技术参数。通过将整个发酵过程分为不同时段，分别观察分析各个时段发酵分层的状况，对该过程进行了深入研究。

1 材料与方法

1.1 材料

采摘土炕烘干带内种皮茶叶籽仁，种子主要采摘自福建大白茶品种；茶叶籽仁含水率8.4%、含油率(索氏抽提法)26.2%：湖北省随州市广水市涂氏农业开发有限公司。

1.2 茶叶籽水桨制备

准确称取带内种皮茶叶籽仁1.5 kg，45 ℃清水恒温浸泡16 h以上，用自滤豆浆机加水4 500 mL磨浆，得滤液；将滤渣再行磨浆；合并2次滤液备用。

1.3 茶叶籽水浆原液发酵分层及其间总质量动态的研究方法

取试管28支，用移液管向其中25支试管中分别加入40 mL茶叶籽水浆，剩下的3支试管装入40 mL清水(无离子水)作为对照；发酵前对每支试管依次称重、记录。

将试管放入恒温水浴锅内，45 ℃恒温发酵；对其中3支茶叶籽水桨试管每0.5 h记录1次试管中发酵液的分层情况及试管总质量的变化，同时，记录3支清水对照试管的质量变化情况；每1 h取出1支茶叶籽水桨试管放入冰箱冷冻(图1)，用于准确测量发酵液分层后每层的厚度。

注：从左至右为随发酵时间延长的分层动态图谱。图1 冰冻试管的分层情况

1.4 茶叶籽水浆稀释液发酵分层现象研究方法

取茶叶籽水桨制备液，用自来水按照水/浆的比例分别为0∶4、1∶4、2∶4、3∶4及1∶1进行稀释,每个浓度装3支试管，每管40 mL。按一定顺序排列在试管架上，放入水浴锅恒温发酵，每2 h记录1次各层厚度。试验重复3次。

1.5 内种皮影响茶叶籽水浆发酵分层效果的研究方法

将磨好去皮与未去皮茶籽水浆100 mL分别装入3支量筒，共6支。发酵，观察去皮及未去皮水桨的发酵情况，发酵现象稳定、无变化时终止发酵。

1.6 数据处理

采用Excel及SPSS软件。

2 结果分析

2.1 茶叶籽水浆原液发酵分层过程

2.1.1 发酵分层现象定性观察

对茶叶籽水浆原液发酵分层的过程进行定性观察。0～2.5 h：整个发酵液上下呈乳白色，发酵液顶部表面黄色油沫逐渐加厚；3～5.5 h:乳白色的发酵液逐渐呈现出悬浮物与水的分离，底部逐渐出现整齐的白色沉淀；6～16 h：发酵液形成明显3层，即白色顶层、棕色中层及白色底层。

其中白色底层形成最早，约在发酵后2 h(图2)；生化成分分析表明其主要成分是淀粉，此时，底层的形成主要是靠重力对淀粉的沉淀而完成的。

注：从左至右，从上至下，时间依次为2、4、6、12、16、18 h。图2 分层现象观察

其中的白色顶层与棕色中层是悬浮在发酵液中的白色油脂体逐渐从发酵液中分离出来后形成的，其分离原因是发酵液生化成分逐渐发生变化所致，详细情况另文报道；发酵3 h后，白色油脂体逐渐与水分离，发酵进行到4 h是关键时间点，此时，大部分白色油脂体上浮到顶部，但中层液仍然呈现乳白色，发酵后6 h，所有白色油脂体均上浮到顶部，形成白色顶层，中层液呈现棕色透明状，发酵进行到6～8 h，中层内有白色悬浮物不断上下对流运动，比重轻的物质上浮后留在上层，比重大且不溶的物质沉降到底层，各层界线也因此逐渐变得明显，中层也逐渐变得越来越透明，直到成为稳定的3层。8～16 h，各层均有细微的变化，顶层、底层变得紧实，偶尔内部有分层。16 h后，发酵液各层基本无变化；因此，整个发酵过程的有效时间实际是16 h，此时，发酵液顶层、中层及底层的相对厚度分别为： 25%、49%、26%。

2.1.2 发酵分层过程的定量观察

为了精确研究茶叶籽水桨发酵分层的过程，对该过程进行了定量观察。所使用的定量指标为各层的即时厚度与该时间点发酵液总高度的比值。如某时间点白色顶层的厚度为1 cm，而此时发酵液的总高度为10 cm，则此时白色顶层的厚度定量指标为0.1(1/10)，以此描述白色顶层厚度随时间的变化情况。茶叶籽水桨发酵过程中各层相对厚度的变化趋势如图3。

发酵0.5 h时，底层已隐约可见，此后，其相对厚度随着时间的延长逐渐增加，6 h左右达到第1个最大值，之后呈现震荡走高趋势。其原因是在4 h之前沉淀在底层的是淀粉，由于淀粉比重较大，能稳定地沉淀在底层；而4 h之后的沉淀主要是水溶性蛋白质及茶皂素等成分。随着发酵液生化成分的变化，可溶性蛋白质及茶皂素变得不可溶，逐渐沉淀到底层使底层加厚，但这种沉淀与发酵液生化成分变化有密切的相关，所以，它的量会随着发酵液生化成分的变化而变化。由于发酵液生化成分随着发酵进程不断发生变化，所以，底层的厚度也随着发酵进程不断发生变化。

发酵液中层的出现是随着发酵液分层逐渐明显而出现的。随着发酵时间的延长，中层的相对厚度逐渐减少，在4.5 h时出现第1个低点；4.5 ～14 h，震荡走平，14 h之后逐渐降低。其原因是4 h时，发酵液开始模糊分层，初步出现明显的中层上下界线，顶层及底层的出现使中层的厚度明显减少；4.5～14 h，分层基本结束，是各层逐渐稳定的过程，期间有絮状物在中层液中上下游动，使各层的厚度有所波动；14 h之后，随着水分的蒸发，以水为主要成分的中层厚度逐渐减少。

发酵液顶层在发酵2 h后初步出现，但很薄，4.5 h左右，厚度出现第1个高点；4.5～6 h，厚度逐渐降低；6～16h震荡走平，且后期有所降低。可能原因：发酵进行到4.5 h时，溶液的pH值降到了茶叶籽蛋白质的等电点范围，包裹在茶叶籽油脂体(茶叶籽油与蛋白质的复合体)外面的茶叶籽蛋白质开始变性，并与水分离(蛋白质胶体体系遭到破坏)，由于茶叶籽油的密度较小，油脂体就漂浮起来形成了发酵液的顶层；4.5～6 h，茶叶籽油脂体全部上浮，顶层逐渐变得坚实，体积缩小，因而厚度降低；6～16 h，是顶层逐渐稳定的过程，后期由于顶层水分的蒸发及部分顶层底部的物质下沉，顶层体积缩小，使得顶层厚度降低。

发酵进行到16 h后，3层相对厚度的变化趋势出现了明显变化，说明此后的发酵在发生质的变化(详细情况另文报道)，这种变化对于茶叶籽油的生产会产生负面影响。

图3 不同时间段发酵液各层相对高度变化曲线

表1 发酵液3层相对厚度的相关性分析

分层顶层中层底层顶层1中层-0.907891底层0.387333-0.698341

对图3数据分析表明，发酵液3层相对厚度之间存在一定的相关性，由表1可知，发酵液顶层与中层的相对厚度之间存在显著的负相关关系(Rα=0.521,f=9, α=0.05),发酵液底层与中层的相对厚度之间也存在显著的负相关关系(Rα=0.521,f=9,α=0.05)，这说明无论是顶层相对厚度或是底层相对厚度的增加，都会导致中层相对厚度的减少；顶层与底层的相对厚度之间呈正相关关系，虽然达不到显著水平，但反映出一种趋势：即顶层相对厚度增加时，底层的相对厚度也增加；结合上边的负相关关系进行分析，可以看出，当中层相对厚度减少时，顶层及底层相对厚度就会增加，这说明在发酵中层液中存在2种上下游曳不定的物质，当中层相对厚度减少时，一种物质上浮成为顶层，一种物质下沉成为底层；同时，这2种物质又不能很稳定地成为顶层及底层的一部分。

2.2 茶叶籽水浆原液稀释液的发酵分层过程

为了探索茶叶籽水桨浓度对茶叶籽水桨发酵分层效果的影响，将茶叶籽水桨原液稀释为5个浓度梯度(水/浆：0∶4、1∶4、2∶4、3∶4、4∶4),分别观察每个浓度梯度的发酵分层情况，如图3和图4所示。

图4 不同稀释比例茶叶籽水桨的发酵分层情况

前3个浓度均有顶层及底层的分化，但随着浓度的降低，它们的厚度均有明显降抵，中层颜色较深；后2个浓度发酵液仅有顶层，且所占比例较少、紧实度很差，几乎没有底层，中层颜色较浅。原液顶层(图3)所占比例明显高于其他浓度，且比较坚实，便于后期顶层分离操作；其他浓度顶层比较松软，不便于后期顶层分离操作，因此，实际应用时采用原液发酵效果比较好。

2.3 茶叶籽水浆原液总质量在发酵分层过程中的变化

为了证明茶叶籽水桨发酵分层现象发生过程中确实存在发酵作用，测定了发酵液总质量随发酵时间的变化趋势(图5)。发酵液总质量的变化分为明显的3个阶段：0～8 h，发酵液总质量的降低量明显高于清水对照，在6 h左右差别达到最大值，此时，降低量比清水对照高出48%；8～10 h，发酵液总质量的降低量与清水对照持平；10 h之后，发酵液总质量的降低量明显低于清水对照，16 h时，降低量比对照减少了18.3%。

图5 发酵液总质量随时间的变化

0～8 h之间，发酵微生物处于快速增长期，微生物的快速增长消耗了发酵液中的可溶性物质，使发酵液总质量降低量明显大于对照；6 h左右，与对照的差别达到最大值，说明茶叶籽水桨发酵微生物增长在此达到最大值，以后逐渐降低，这在一定层度上反映了茶叶籽水桨发酵微生物的生长繁殖特性。

8～10 h，发酵微生物的代谢能力逐渐减弱，发酵液中可溶性物质的消耗随之逐渐减少，使发酵液总质量的降低量逐渐接近于对照；应该指出的是，当发酵液总质量降低量与清水对照持平时，微生物仍在消耗发酵液的总质量，因为从后期的纯粹蒸发量比较可以看出，茶叶籽水桨发酵液的自然蒸发速度明显小于清水对照。10 h之后，由发酵引起的快速消耗基本结束，发酵液由于顶层油脂体的覆盖，水分的蒸发速度明显低于对照，使得发酵液总质量减少又低于对照。

可以看出：茶叶籽水桨分层过程中确实伴随着微生物的发酵活动。

2.4 内种皮对茶叶籽水浆原液发酵分层效果的影响

茶叶籽由外种皮、内种皮及子叶三部分组成，利用发酵工艺制取茶叶籽油时，外种皮肯定是要去掉的；但对于内种皮是否也要去掉，则需要有科学依据；因为去除内种皮是一个费时费工的工作，如果其存在对于茶叶籽油生产没有影响，就可以略去该项工作，如果有影响，就需要事先将其脱除。

为了考察茶叶籽内种皮对茶叶籽水桨发酵效果的影响，做了茶叶籽仁去皮与未去皮的发酵对比试验，结果如图6和图7所示。由图6可以看出，去皮发酵液的颜色明显浅于未去皮的发酵液，发酵液的颜色会使后期茶叶籽油的颜色变深；由图7可以看出，去皮发酵液顶层厚度变化曲线与未去皮发酵液顶层厚度变化曲线几乎是重合的，也就是说二者的厚度几乎是相同的；从后期茶叶籽油的颜色考虑，建议在磨浆之前将内种皮去掉。去皮与未去皮发酵液底层、中层之间虽然存在一些微小差异，但在以茶叶籽油为主要产品的工艺里，这些差异可不予考虑。

图6 去皮(左)与未去皮(右)颜色对比

图7 去皮与未去皮各层相对厚度变化趋势对比

3 讨论与结论

茶叶籽水桨发酵开始时上下是浑然一体的，呈乳白色，随着发酵时间的延长，发酵液分层逐渐由模糊变为清晰，发酵进行到4.5 h左右，发酵液明显分为3层，上层乳白色、中层淡棕色、底层纯白色；此后，各层逐渐变得坚实，到16 h左右，发酵液各层厚度已基本稳定，顶层、中层及底层的相对厚度分别为： 25%、49%、26%；因此，茶叶籽水桨的适宜发酵时间是16 h。

茶叶籽水桨的发酵分层效果以茶叶籽水桨原液效果最好，任何浓度的稀释都不利于发酵分层。茶叶籽水浆总质量在发酵分层过程中的变化分为3个阶段：前期发酵液总质量的降低量明显高于清水对照，最大降低量比清水对照高出48%；中期发酵液总质量的降低量与清水对照持平，后期发酵液总质量的降低量明显低于清水对照，发酵16 h时，降低量比对照减少18.3%。

茶叶籽内种皮能使茶叶籽水桨发酵液颜色变深，进而影响到茶叶籽油的颜色；内种皮的存在与否对发酵液顶层厚度没有明显影响；因此，建议在茶叶籽水桨加工之前，将内种皮去掉。

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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

国家自然科学基金(31460405)

2015-07-14

姜金仲,男，1958年出生，教授，茶叶籽及油茶籽开发利用

TS22

A

1003-0174(2017)02-0104-06