茶梗的綜合利用研究進展

李 楊，黃藝鴻，林銀娜，王雅婷

（1.漳州科技學院茶與食品科技學院,福建 漳州 363202；2.漳州市休閑食品產(chǎn)業(yè)技術研究院，福建 漳州 363005）

在生產(chǎn)茶葉的加工過程中，會產(chǎn)生茶末、茶籽粕、茶梗等廢棄物，500 g鐵觀音毛茶可產(chǎn)約100 g茶梗。茶梗中富含茶多酚、多糖、茶氨酸等活性物質。福建茶葉資源豐富，每年廢棄大量茶梗，造成資源的浪費。因此，將廢棄物進行進一步加工利用，變廢為寶，提高附加值，增加農(nóng)民收入的同時，也能夠實現(xiàn)資源的可持續(xù)發(fā)展，促進生態(tài)平衡?，F(xiàn)將茶梗的綜合利用的研究進展進行檢驗綜述，為后續(xù)茶梗的綜合應用提供理論依據(jù)。

1 提取活性成分

1.1 茶多酚的提取純化

茶多酚是茶葉中多酚類物質的總稱，又名茶單寧，大量存在于茶葉、茶梗中，由于結構中有酚性羥基，因此易發(fā)生氧化、聚合、縮合等反應，成為一種較好的消除自由基活性劑和抗氧化劑[1]，已被廣泛應用到日化、醫(yī)療、食品保健中。目前，茶梗中茶多酚的提取分離技術主要是以水提、超聲波輔助提取為主。張婷婷等人[2]采用超聲波輔助提取的方式，以水為溶劑，對武夷巖茶廢棄下腳料茶梗中的茶多酚進行提取，通過工藝優(yōu)化得到含量為15.46%±0.03%的茶多酚。許雨石[3]從鐵觀音茶梗中提取茶梗中的茶多酚，提取率為71.73 mg/g。提取后的茶多酚須純化后才能夠應用到日化保健食品中，而在茶多酚純化的方法中，硅膠柱層析法是一種分離效果好、操作簡單易行、成本低廉的純化方法。陳沛鑫等人[4]通過試驗篩選9種不同型號的樹脂，最終確定LX-18型大孔吸附樹脂的提純效果最好，可以得到純度53.79%的茶多酚。石瑞君等人[5]用水溶劑提取茶梗中茶多酚及酯型兒茶素并用柱層析進行純化，用高效液相色譜法測定其含量，提取物中兒茶素含量為44.5%，兒茶素沒食子酸酯含量為16.3%，提取率分別為5.3%，2.0%。

1.2 氨基酸的提取

茶葉中游離的氨基酸賦予茶葉鮮美的滋味，氨基酸的存在可以提高茶葉的品質和口感，使茶的滋味更加細膩，作為廢棄物茶梗里面也含有部分氨基酸。茶梗中氨基酸含量較低，提取分離手段以水提為主，陳沛鑫等人[6]以茶氨酸為指標，使用高效液相測定茶氨酸含量，優(yōu)化茶梗中茶氨酸的提取工藝參數(shù)，最佳參數(shù)條件茶梗中茶氨酸的含量為6.59～17.04 mg/g。王偉偉等人[7]研究了綠茶茶梗中游離氨基酸為2.65%。

1.3 茶多糖的提取

茶多糖是茶葉、茶梗中的又一重要活性成分，吳穎等人[8]以烏龍茶茶梗為研究材料，用水為溶劑來提取茶多糖，并用柱層析進行純化研究，得出最佳提取工藝參數(shù)為醇水比2.5∶1，離心時間5 min，沉淀時間1.5 h，在最佳工藝中茶多糖質量濃度為0.792 5 mg/mL。茶多糖的脫蛋白采用沙維積法，脫3次。茶多糖的純化選用葡聚糖凝膠柱層析，用0.1 mol/L氯化鈉溶液洗脫，用玻璃試管進行收集，得到洗脫曲線為單一峰。王偉偉等人[7]研究了綠茶茶梗中總糖含量22.85%。

1.4 纖維素的提取

茶梗含有大量的纖維素，粗纖維在降血糖、降血脂、減肥、預防結石、防止便秘等方面具有很好的功效。楊紅等人[9]通過酶解處理和堿處理相結合的方法，對茶葉下腳料進行研究，考查堿濃度、酶濃度、處理時間和反應溫度對膳食纖維提取率的影響，得出下腳料中膳食纖維的最佳提取工藝參數(shù)：在60℃溫度下用0.5%α-淀粉酶處理90 min，然后再70℃的溫度下用0.5%的氫氧化鈉處理25 min，洗滌至中性并進行烘干處理。以茶梗為原料，從中提取到的膳食纖維持水率和膨脹率較佳，可以被應用到生產(chǎn)中去，前景廣闊。

1.5 咖啡堿的提取

咖啡堿是重要的生物活性成分，可以作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)的興奮劑被廣泛應用于醫(yī)藥行業(yè)，也是化工、食品工業(yè)的重要原料。

馬森[10]以巖茶茶梗為原料，以95%乙醇進行提取，在提取液中加氧化鎂進行預處理，對乙醇、水分進行烘干處理，在180～190℃的條件下以油浴加熱的方式對咖啡堿進行升華得到純品，在此工藝下得到咖啡堿含量為25.55 mg/g，咖啡堿提取率達到0.38%，對產(chǎn)品進行定性定量，得到純度達到80%以上的咖啡堿。

1.6 茶皂素的提取

茶皂素是一種天然的非離子型表面活性劑，具有洗滌、去污、潤濕等多種表面活性功能，因此被廣泛應用在日化產(chǎn)品中，其主要分布在茶籽粕、茶梗及根系中，在茶籽粕中的含量最多。由于其具有特殊的發(fā)泡和穩(wěn)泡能力，并對水質硬度的要求不高，因此在日化、食品、醫(yī)藥、冶金、建材等行業(yè)廣泛應用。

岳文杰等人[11]以安溪鐵觀音茶梗為原料，利用超聲波提取，茶梗中茶皂素的得率最高為10.75%。孟祥春等人[12]以茶樹油粕為原料，提取其中的茶皂素，得出茶樹油粕中提取茶皂素的最佳工藝參數(shù)：料液比1∶14（g∶mL），溶劑為75%乙醇，在85℃條件下提取2.5 h，茶皂素在最佳提取工藝條件的得率達13.3%，經(jīng)AB-8型大孔吸附樹脂純化后，純度達95.64%。

1.7 揮發(fā)性成分的提取

茶梗與茶葉所含的芳香性物質和抗氧化性物質的組成相似，相對含量高于1%的揮發(fā)物有24種，具有消炎、抗菌、抗癌等生物活性作用，因此可以把茶梗中的成分作為天然的食品添加劑添加到食品成分中。謝清桃等人[13]通過蒸餾萃取法對鐵觀音茶梗浸膏揮發(fā)性成分進行提取分離，鑒定出多種揮發(fā)性成分，這些成分使卷煙的香味增加，豐富了煙的味道，從而減小刺激性作用。

王蔚等人[14]以鐵觀音茶梗原料，提取和純化其揮發(fā)性成分并進行分析鑒定：從茶梗中共檢測出130種成分，共鑒定出45種成分，該結果為研究茶梗在形成烏龍茶香氣品質中所起的作用及茶梗的綜合利用提供理論基礎。

2 纖維素類產(chǎn)品的制備

茶梗的粗纖維含量比較豐富，成為制備納米纖維素、木質纖維素的原料，被應用在日化工業(yè)生產(chǎn)中。張陽陽等人[15]通過硫酸水解法把茶梗制備成纖維素納米晶體，得出其最佳制備工藝參數(shù)，使纖維素納米晶體的得率為49.9%，直徑介于4～8 nm，外形為棒狀，長度為100～250 nm，確認為纖維素I型；與茶梗纖維相比，纖維素納米晶體更具優(yōu)勢，其熱穩(wěn)定性較低，但結晶度較高。葉檢慧等人[16]用茶梗來制備木質纖維素，通過對茶梗木質纖維素在綠茶提取物溶液中對兒茶素類的吸附動力學來研究其特性。

3 茶梗生物吸附功能的應用

3.1 茶梗吸附活性炭

茶梗含有豐富的粗纖維，且具有獨特的疏松多孔結構及較大的比表面積，因此可以作為低成本高效的生物吸附劑，廣泛應用在環(huán)保領域。王彥威[17]以烏龍茶茶梗、活性炭為原料，以甲醛、氨、苯為有害氣體，分別制備了功能性甲醛吸附材料、功能性氨吸附材料、功能性苯吸附材料，苯吸附值為315 mg/g。林維晟等人[18]以茶梗為原料，氯化鋅為活化劑來制備茶?；钚蕴课絼?，應用氯化鋅活化劑制備的活性炭性價比較高，在600℃達到極大值，在活化時間為2 h時活性炭得率達到最大。龔新懷等人[19]以氯化鋅為活化劑制備了廢棄茶?；钚蕴浚晕剿嶂?、吸附溫度、吸附劑量、吸附時間、染料初始濃度為單因素，得到最佳參數(shù)下孔雀石綠吸附量為57.8 mg/g，去除染料率達到97.5%。高品等人[20]采用高溫熱壓的方式，以不同茶的茶梗為原料，制備茶梗人造板。對紅茶、烏龍茶、綠茶的茶梗進行篩選、粉碎，以纖維分布和纖維形態(tài)為指標，進而對茶種類與茶碎力學強度的關系進行分析。焦文斌[21]以茶梗為原料制備生物活性炭，考查炭化溫度、活化溫度對生物質炭性能的影響，探討了不同生物質炭對水和土壤中阿特拉津的吸附效果。王冬東[22]通過漬法制備茶梗生物炭活性吸附劑，通過結果表明NO轉化率最高分別可達82.3%和68.2%，Hg0去除率最高分別可達93.0%和98.1%。

3.2 茶梗復合材料的制備

蘇團[23]以茶梗碎料和脲醛樹脂膠黏劑為主要原材料，通過正交試驗壓制茶梗碎料板，得出最佳的工藝參數(shù)。蔡曉紅[24]以刨花板為例，將綠茶紅茶渣、烏龍茶梗、陳綠茶和茶樹修剪枝這5種副產(chǎn)物應用在脈醛樹脂膠黏劑和人造板生產(chǎn)，得出結果證明茶下腳料及茶制品廢棄物可用于環(huán)保型人造板的生產(chǎn)，獲得高性能環(huán)保刨花板。龔新懷等人[25]采用密煉-注塑工藝以廢棄茶生物質為填料，聚丙烯為基體制備了復合材料，得到的復合材料力學性能以茶樹枝為最佳，其次為茶梗，最差的是茶葉；茶梗填料通過水煮和馬來酸酐接枝聚丙烯增容的加工后，整體性能有了明顯的提高，拉伸強度提高了23.4%，彎曲強度提高了9.0%，拉伸模量提高了16.9%，彎曲模量提高了13.9%。于學領[26]以茶梗等剩余物和高密度聚乙稀樹脂為主要原料，明確了茶梗纖維的形貌與化學組分等基本性質，得出了復合材料各組分的較佳配比，較適工藝流程與技術參數(shù)。

3.3 茶梗在卷煙中的吸附

謝清桃等人[27]以鐵觀音茶梗為原料，用同時蒸餾萃取法進行提取用氣質法分離法進行鑒定，鑒定出多種揮發(fā)性成分，其中芳樟醇、棕櫚酸、植醇和(E)-橙花叔醇的含量最高，分別為13.27%，12.40%，7.74%和5.99%。通過此法處理，煙香增香明顯。徐建榮等人[28]以鐵觀音茶梗為原料，對其結構進行分析，以卷煙感官質量評價為指標，探討了鐵觀音茶梗在卷煙中應用的可行性。茶梗具有豐富的粗纖維，粗纖維使其內(nèi)部結構呈現(xiàn)孔徑較多的特點，因此卷煙中的氣溶膠粒子被截留下來，對卷煙的品質影響較大。而茶梗中的揮發(fā)性成分與卷煙中的有些成分相同，這樣就協(xié)同促進了卷煙的香味。

4 其他作用

4.1 培養(yǎng)基培養(yǎng)木耳和白靈菇

單寧類物質也是茶梗一種成分，目前有研究表明以茶梗為培養(yǎng)基可以生產(chǎn)單寧酶，單寧酶的應用價值很高，價格高，被廣泛應用在日化、醫(yī)療、保健行業(yè)中。因此，茶梗生產(chǎn)單寧酶是目前高效利用茶梗的一種方式。

黃玉鳳[29]發(fā)酵茶梗制備單寧酶，將其作用于茶梗和低檔鐵觀音，得出其對茶梗和鐵觀音兒茶素具有良好的水解活性，可提高茶湯的澄清度和抗氧化活性，同時也具有一定的降糖降脂活性，為單寧酶的生產(chǎn)及其在茶梗和茶葉加工中的應用提供了理論參考。劉金仙等人[30]分析黑木耳在茶梗和茶枝屑這2種不同基質配方上表現(xiàn)：黑木耳在各基質配方上均能正常生長、出菇，茶梗培養(yǎng)基培養(yǎng)出的黑木耳中所含的粗蛋白、粗多糖、灰分高于含75.5%雜木屑，因此茶梗為培養(yǎng)基栽培黑木耳的是可用的。劉金仙等人[31]以茶梗為培養(yǎng)基研究白靈菇的生產(chǎn)情況，通過添加不同用量的茶梗培養(yǎng)基對白靈菇進行栽培，對白靈菇的生長情況進行分析：白靈菇在茶梗培養(yǎng)基中菌絲活力、出菇表現(xiàn)比對照（未添加茶梗）差；白靈菇的產(chǎn)量和所含粗蛋白的總量比對照組低，與茶梗添加量呈反比。因此茶?？梢宰鳛樵耘喟嘴`菇的培養(yǎng)基，但如何進行高效的利用，還需進行進一步的研究。

4.2 文化創(chuàng)意

茶梗在茶生活用品中和日常生活中的茶文化創(chuàng)意，能減少茶梗廢棄物的浪費，通過綜合利用提高其附加值，因此促進新的產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展和壯大，給社會帶來巨大的經(jīng)濟價值[32]。還可以通過將茶梗作為家居用品進行利用，比如茶梗制作的茶枕，茶梗中的特殊香味和有效活性成分通過頭部和皮膚被人體吸收，起到調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)、明目健腦的功效。以中醫(yī)為基礎，結合現(xiàn)代工藝，開發(fā)出特殊味道且能調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)，因此可以改善睡眠。茶文化中必然離不開以“茶木”為代表的家具用品，這些“茶木”以茶梗、茶渣、茶籽粕廢棄物為原料制作而成，從內(nèi)在和外在都體現(xiàn)了茶文化的內(nèi)涵。

5 結語

中國茶葉種植面積和產(chǎn)量居世界之最，而每年廢棄的茶梗數(shù)量更是不計其數(shù)，不僅造成了環(huán)境的污染，資源的浪費，也破壞了生態(tài)平衡。如何充分利用廢棄資源，變廢為寶是目前亟需解決的問題。

目前，關于茶梗利用的研究報道較多，但是如何把茶梗應用在工業(yè)生產(chǎn)中，是應該解決的問題，目前有2個方案可以考慮：①研究高效可行的茶?；钚蕴课絼┲苽涔に?，提高得率和吸附效率，降低成本，發(fā)揮茶梗的最大價值，待中試通過后，進行推廣和應用。②研究茶梗塑合材料的工藝，得到質量較好的產(chǎn)品，并應用于實際生活中。這2種是高效利用了茶梗的資源，較容易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，全方面轉化了茶梗，使茶梗的價值最大化發(fā)揮，因此后續(xù)的研究中，應該多從這2個方向入手，為茶梗綜合利用產(chǎn)業(yè)提供理論和技術支撐。