茶梗的综合利用研究进展_李杨.pdf

2023 年第 1 期文章编号：1671-9646（2023）01b-0087-04第 1 期（总第 568 期）农产品加工No.12023 年 1 月Farm Products ProcessingJan.摘要：中国是世界上最大的产茶大国，在产茶的同时也伴随着大量副产物茶梗的生成，茶梗富含纤维素、茶多酚、茶多糖、茶氨酸等营养成分，具有较高的营养价值和开发价值。介绍了茶梗有效成分的提取及纯化、纤维素类产品的制备、茶梗生物吸附功能的应用、培养基的制备，以及在文化创意上面的应用，并展望了茶梗未来的发展趋势，为后期的茶梗的应用提供借鉴。关键词：茶梗；茶多酚；活性炭；塑合材料中图分类号：S571.1文献标志码：Adoi：10.16693/ki.1671-9646（X）.2023.01.054Comprehensive Utilization of Tea StemLI Yang1，2，HUANG Yihong1，LIN Yinna2，WANG Yating2（1.College of Tea and Food Science and Technology，Zhangzhou College of Science&Technology，Zhangzhou，Fujian363202，China；2.Zhangzhou Leisure Food Industry Technology Research Institute，Zhangzhou，Fujian 363005，China）Abstract：China is a main country of tea production and consumption，and huge amount of tea stem generates every year，These tea stem products still contain a lot of nutrients such as cellulose、Tea polysaccharide、theanine，which has high nu-tritional value and development value.This paper introduced extraction and purification of active components、preparation ofcellulose products、application of biosorption function of tea stem、preparation of medium and cultural creativity on the appli-cation，Finally the future trends of tea stem was prospected.It provided the basis for the later application of tea stem.Key words：tea stem；tea polyphenols；activated carbon；plastic alloy material茶梗的综合利用研究进展李杨1，2，黄艺鸿1，林银娜2，王雅婷2（1.漳州科技学院 茶与食品科技学院,福建 漳州363202；2.漳州市休闲食品产业技术研究院，福建 漳州363005）收稿日期：2022-03-03基金项目：含茶食品的开发及茶副产物在日化中的应用（2021S0051）。作者简介：李杨（1986），女，硕士，副教授，研究方向为天然产物的提取纯化。在生产茶叶的加工过程中，会产生茶末、茶籽粕、茶梗等废弃物，500 g 铁观音毛茶可产约 100 g茶梗。茶梗中富含茶多酚、多糖、茶氨酸等活性物质。福建茶叶资源丰富，每年废弃大量茶梗，造成资源的浪费。因此，将废弃物进行进一步加工利用，变废为宝，提高附加值，增加农民收入的同时，也能够实现资源的可持续发展，促进生态平衡。现将茶梗的综合利用的研究进展进行检验综述，为后续茶梗的综合应用提供理论依据。1提取活性成分1.1茶多酚的提取纯化茶多酚是茶叶中多酚类物质的总称，又名茶单宁，大量存在于茶叶、茶梗中，由于结构中有酚性羟基，因此易发生氧化、聚合、缩合等反应，成为一种较好的消除自由基活性剂和抗氧化剂1，已被广泛应用到日化、医疗、食品保健中。目前，茶梗中茶多酚的提取分离技术主要是以水提、超声波辅助提取为主。张婷婷等人2采用超声波辅助提取的方式，以水为溶剂，对武夷岩茶废弃下脚料茶梗中的茶多酚进行提取，通过工艺优化得到含量为 15.46%0.03%的茶多酚。许雨石3从铁观音茶梗中提取茶梗中的茶多酚，提取率为 71.73 mg/g。提取后的茶多酚须纯化后才能够应用到日化保健食品中，而在茶多酚纯化的方法中，硅胶柱层析法是一种分离效果好、操作简单易行、成本低廉的纯化方法。陈沛鑫等人4通过试验筛选 9 种不同型号的树脂，最终确定LX-18 型大孔吸附树脂的提纯效果最好，可以得到纯度 53.79%的茶多酚。石瑞君等人5用水溶剂提取茶梗中茶多酚及酯型儿茶素并用柱层析进行纯化，用高效液相色谱法测定其含量，提取物中儿茶素含量为 44.5%，儿茶素没食子酸酯含量为 16.3%，提取率分别为 5.3%，2.0%。1.2氨基酸的提取茶叶中游离的氨基酸赋予茶叶鲜美的滋味，氨基酸的存在可以提高茶叶的品质和口感，使茶的滋味更加细腻，作为废弃物茶梗里面也含有部分氨基酸。茶梗中氨基酸含量较低，提取分离手段以水提为主，陈沛鑫等人6以茶氨酸为指标，使用高效液相测定茶氨酸含量，优化茶梗中茶氨酸的提取工艺参农产品加工2023 年第 1 期数，最佳参数条件茶梗中茶氨酸的含量为 6.5917.04 mg/g。王伟伟等人7研究了绿茶茶梗中游离氨基酸为 2.65。1.3茶多糖的提取茶多糖是茶叶、茶梗中的又一重要活性成分，吴颖等人8以乌龙茶茶梗为研究材料，用水为溶剂来提取茶多糖，并用柱层析进行纯化研究，得出最佳提取工艺参数为醇水比 2.51，离心时间 5 min，沉淀时间1.5 h，在最佳工艺中茶多糖质量浓度为 0.792 5 mg/mL。茶多糖的脱蛋白采用沙维积法，脱 3 次。茶多糖的纯化选用葡聚糖凝胶柱层析，用 0.1 mol/L 氯化钠溶液洗脱，用玻璃试管进行收集，得到洗脱曲线为单一峰。王伟伟等人7研究了绿茶茶梗中总糖含量22.85%。1.4纤维素的提取茶梗含有大量的纤维素，粗纤维在降血糖、降血脂、减肥、预防结石、防止便秘等方面具有很好的功效。杨红等人9通过酶解处理和碱处理相结合的方法，对茶叶下脚料进行研究，考查碱浓度、酶浓度、处理时间和反应温度对膳食纤维提取率的影响，得出下脚料中膳食纤维的最佳提取工艺参数：在 60 温度下用 0.5%-淀粉酶处理 90 min，然后再 70 的温度下用 0.5%的氢氧化钠处理 25 min，洗涤至中性并进行烘干处理。以茶梗为原料，从中提取到的膳食纤维持水率和膨胀率较佳，可以被应用到生产中去，前景广阔。1.5咖啡碱的提取咖啡碱是重要的生物活性成分，可以作为中枢神经系统的兴奋剂被广泛应用于医药行业，也是化工、食品工业的重要原料。马森10以岩茶茶梗为原料，以 95%乙醇进行提取，在提取液中加氧化镁进行预处理，对乙醇、水分进行烘干处理，在 180190 的条件下以油浴加热的方式对咖啡碱进行升华得到纯品，在此工艺下得到咖啡碱含量为 25.55 mg/g，咖啡碱提取率达到0.38%，对产品进行定性定量，得到纯度达到 80%以上的咖啡碱。1.6茶皂素的提取茶皂素是一种天然的非离子型表面活性剂，具有洗涤、去污、润湿等多种表面活性功能，因此被广泛应用在日化产品中，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。由于其具有特殊的发泡和稳泡能力，并对水质硬度的要求不高，因此在日化、食品、医药、冶金、建材等行业广泛应用。岳文杰等人11以安溪铁观音茶梗为原料，利用超声波提取，茶梗中茶皂素的得率最高为 10.75%。孟祥春等人12以茶树油粕为原料，提取其中的茶皂素，得出茶树油粕中提取茶皂素的最佳工艺参数：料液比 114（gmL），溶剂为 75%乙醇，在 85 条件下提取 2.5 h，茶皂素在最佳提取工艺条件的得率达13.3%，经 AB-8 型大孔吸附树脂纯化后，纯度达95.64%。1.7挥发性成分的提取茶梗与茶叶所含的芳香性物质和抗氧化性物质的组成相似，相对含量高于 1%的挥发物有 24 种，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为天然的食品添加剂添加到食品成分中。谢清桃等人13通过蒸馏萃取法对铁观音茶梗浸膏挥发性成分进行提取分离，鉴定出多种挥发性成分，这些成分使卷烟的香味增加，丰富了烟的味道，从而减小刺激性作用。王蔚等人14以铁观音茶梗原料，提取和纯化其挥发性成分并进行分析鉴定：从茶梗中共检测出 130种成分，共鉴定出 45 种成分，该结果为研究茶梗在形成乌龙茶香气品质中所起的作用及茶梗的综合利用提供理论基础。2纤维素类产品的制备茶梗的粗纤维含量比较丰富，成为制备纳米纤维素、木质纤维素的原料，被应用在日化工业生产中。张阳阳等人15通过硫酸水解法把茶梗制备成纤维素纳米晶体，得出其最佳制备工艺参数，使纤维素纳米晶体的得率为 49.9%，直径介于 48 nm，外形为棒状，长度为 100250 nm，确认为纤维素 I 型；与茶梗纤维相比，纤维素纳米晶体更具优势，其热稳定性较低，但结晶度较高。叶检慧等人16用茶梗来制备木质纤维素，通过对茶梗木质纤维素在绿茶提取物溶液中对儿茶素类的吸附动力学来研究其特性。3茶梗生物吸附功能的应用3.1茶梗吸附活性炭茶梗含有丰富的粗纤维，且具有独特的疏松多孔结构及较大的比表面积，因此可以作为低成本高效的生物吸附剂，广泛应用在环保领域。王彦威17以乌龙茶茶梗、活性炭为原料，以甲醛、氨、苯为有害气体，分别制备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，苯吸附值为 315 mg/g。林维晟等人18以茶梗为原料，氯化锌为活化剂来制备茶梗活性炭吸附剂，应用氯化锌活化剂制备的活性炭性价比较高，在 600 达到极大值，在活化时间为 2 h 时活性炭得率达到最大。龚新怀等人19以氯化锌为活化剂制备了废弃茶梗基活性炭，以吸附酸值、吸附温度、吸附剂量、吸附时间、染料初始浓度为单因素，得到最佳参数下孔雀石绿吸附量为 57.8 mg/g，去除染料率达到 97.5%。高品等人20采用高温热压的882023 年第 1 期方式，以不同茶的茶梗为原料，制备茶梗人造板。对红茶、乌龙茶、绿茶的茶梗进行筛选、粉碎，以纤维分布和纤维形态为指标，进而对茶种类与茶碎力学强度的关系进行分析。焦文斌21以茶梗为原料制备生物活性炭，考查炭化温度、活化温度对生物质炭性能的影响，探讨了不同生物质炭对水和土壤中阿特拉津的吸附效果。王冬东22通过渍法制备茶梗生物炭活性吸附剂，通过结果表明 NO转化率最高分别可达 82.3%和 68.2%，Hg0 去除率最高分别可达93.0%和 98.1%。3.2茶梗复合材料的制备苏团23以茶梗碎料和脲醛树脂胶黏剂为主要原材料，通过正交试验压制茶梗碎料板，得出最佳的工艺参数。蔡晓红24以刨花板为例，将绿茶红茶渣、乌龙茶梗、陈绿茶和茶树修剪枝这 5 种副产物应用在脉醛树脂胶黏剂和人造板生产，得出结果证明茶下脚料及茶制品废弃物可用于环保型人造板的生产，获得高性能环保刨花板。龚新怀等人25采用密炼注塑工艺以废弃茶生物质为填料，聚丙烯为基体制备了复合材料，得到的复合材料力学性能以茶树枝为最佳，其次为茶梗，最差的是茶叶；茶梗填料通过水煮和马来酸酐接枝聚丙烯增容的加工后，整体性能有了明显的提高，拉伸强度提高了 23.4%，弯曲强度提高了 9.0%，拉伸模量提高了 16.9%，弯曲模量提高了 13.9%。于学领26以茶梗等剩余物和高密度聚乙稀树脂为主要原料，明确了茶梗纤维的形貌与化学组分等基本性质，得出了复合材料各组分的较佳配比，较适工艺流程与技术参数。3.3茶梗在卷烟中的吸附谢清桃等人2