茶末的综合利用研究进展

王伟伟，陈琳，2，张建勇，江和源，*

（1.中国农业科学院茶叶研究所，农业部茶树生物学与资源利用重点实验室，浙江省茶叶加工工程实验室，浙江杭州310008；2.中国农业科学院研究生院，北京100081）

茶末、茶片主要是在茶叶加工的揉捻、烘焙等工序时脱落下来的片末。茶叶加工过程中会产生大量的茶末、茶片，约占茶叶总产量的10%～30%[1-2]。许多茶叶加工企业并未将茶片和茶末分开，且现有研究多数未对两种副产物进行区分，本论文以茶末代表茶叶片末进行综述。茶末中的游离氨基酸、茶多酚、儿茶素、糖类和咖啡碱等含量与茶叶相近，甚至高于茶叶中的含量[3]，因此，茶末可作为功能成分提取纯化的优质原料。研究表明，茶末具有较多的功能活性，如抗氧化、调节血糖和血脂等功能，以及降低鱼类的脂肪和胆固醇含量[4-11]，可用于开发功能性的食品、饲料和保健品。

目前，茶末的利用途径主要有以下几个方面：（1）名优茶加工过程中产生的少量茶末，以嫩芽、嫩叶为主，滋味醇厚，通常用于直接冲饮；（2）低档茶原料较为粗老，机械加工过程中会产生较多的茶末，该类茶末苦涩味较重，主要用于茶多酚、儿茶素、茶氨酸、茶多糖等成分的提取；（3）茶末还可以用于动物饲料、卷烟和茶酒等产品的开发。本文对茶末的不同利用途径研究进展进行综述，为今后茶末的深入研究和应用作参考。

1 茶末功能成分的提取纯化

1.1 茶多酚的提取

茶多酚是茶叶中最主要的活性成分之一，具有良好的营养和药坯价值，有抗氧化、抗辐射、抗肿瘤、抗动脉粥样硬化等功效[12]，茶多酚主要有儿茶素、黄酮及黄酮苷类、花青素和花白素类、酚酸和缩酚酸类[13]，茶末中的茶多酚含量高，是提取利用的优质原料。

茶末中提取茶多酚的方法主要有溶剂提取法、离子沉淀法、吸附树脂法、超声波浸提法、超高压提取法和超临界流体萃取法等[14]。溶剂提取法一般用乙醇溶液或水浸提，应艳杰等[15]优化了绿茶末中茶多酚提取的工艺条件，得到乙醇浓度45%，提取温度67.5℃、料液比15∶1（g/mL）时儿茶素提取率最高。离子沉淀法采用氯化锌和硫酸锌作为沉淀剂，沉淀时要求调节pH值为中性或偏酸性，过滤后采用盐酸转溶，然后用乙酸乙酯萃取，浓缩干燥后得到纯度较高的茶多酚[16-17]。超声波辅助浸提能加速浸提物的扩散速度，缩短提取时间和降低提取温度，薛丽群等[18]研究了超声波辅助提取茶末中的茶多酚，提取温度60℃，料液比1∶15（g/mL）、提取时间21 min，两次浸提茶多酚的浸出率较高，经壳聚糖吸附纯化，茶多酚的纯度可达到90.95%。李栋林[19]研究了超声波耦合双水相提取技术，采用乙醇/硫酸铵双水相体系提取，乙醇浓度50%、硫酸铵25%、温度45 ℃、料液比 1∶70（g/mL）、超声时间 16 min，茶多酚的提取率为17.58%，该方法无污染，提取时间短，提取率高。超高压技术用于提取茶末中的茶多酚具有效率高、能耗小、温度低等优势，李素云等[20]采用乙醇浓度50%、料液比 1 ∶20（g/mL）、压力 200 MPa、保压时间5 min时，茶多酚的提取率达到37.7%。此外，冯欢欢等[21-22]采用机械化学法和β-环糊精辅助法研究了茶末中总黄酮的提取分离工艺，利用β-环糊精对黄酮的包合或吸附作用，提高黄酮的水溶性，β-环糊精添加量8.27%，总黄酮的提取率为7.84%，发现机械化学辅助提取能缩短提取时间，节约能源，提高提取率。Münevver Sökmen等[23]采用超临界流体萃取法分离得到纯度为94.28%的儿茶素，且分离时间短。

1.2 咖啡碱的提取

咖啡碱是茶叶中含量最高的生物碱，能刺激神经系统、呼吸系统，具有提神、去疲劳、提高记忆力、降低Ⅱ型糖尿病风险、抗癌等功效，但在过量使用时会引起高血压、心律不齐和钙流失等不良反应。茶叶中的咖啡碱含量一般为2%～4%，高于咖啡和可可属植物，是咖啡碱利用的的优质原料[24-25]。

茶末可用于咖啡碱的提取。20世纪90年代研究采用分段提取法，热水浸提，减压过滤后滤液进行浓缩，浓缩液加入生石灰去除单宁酸，然后用60%～70%的乙醇溶解，过滤浓缩后冷却结晶即可得到咖啡因粗品，粗品采用沸水溶解后活性炭脱色，趁热过滤，冷却结晶后过滤，干燥结晶，即得到咖啡碱的纯品[26-27]。马森[28]改进了茶叶中咖啡碱的提取方法，以武夷岩茶茶末为原料，采用95%的乙醇90℃回流提取，加入氧化镁或氧化钙，90℃烘干水分和乙醇，得到咖啡因粗品，再将粗品放置于180℃～190℃油浴中，使得咖啡碱升华，结晶在漏斗上，即得到纯度为80%以上的咖啡碱。

总的来看，咖啡碱自身性质较稳定，能在适当高温下进行提取，溶于热水，微溶于冷水，温度高于178℃时可大量升华。因此，水提和乙醇提取均可，纯化后冷却结晶和高温升华均可得到纯度较高的咖啡碱。

1.3 茶多糖的提取

茶多糖是茶末中重要的活性物质，具有降血糖、降血脂、降血压、增强免疫力、抗肿瘤、防辐射等功效[29]，6大茶类的茶末中茶多糖含量均较高。库尔班吾斯曼等[30]研究发现3%的碳酸钠溶液在85℃条件下可从绿茶、红茶和茯茶中提取较多的茶多糖。赵丛丛[31]对云南绿茶茶末中茶多糖的提取工艺进行了优化，得到料液比 1 ∶10（g/mL）、提取温度 85℃、时间 100 min，提取 3次条件下提取率为93.82%。郑霖华等[32]优化了安溪铁观音茶末中茶多糖的提取工艺，得到料液比1∶80（g/mL）、提取温度90℃、时间130 min，茶多糖的得率最高，浸提后离心、抽滤、浓缩、醇沉可得到茶多糖的粗提液。综合来看，茶多糖的提取以水溶液为主，也有采用盐溶液和酸碱溶液浸提的，浸提温度一般为85℃以上，且pH值对茶多糖提取影响较大，不同茶末最佳提取工艺略有差异。茶多糖的纯化工艺主要包括Sevage法去蛋白、活性炭或树脂法去色素、透析法去小分子杂质、柱层析法去纤维素和凝胶柱层析分离不同分子量的茶多糖等[33-34]。

1.4 茶氨酸的提取

茶氨酸是茶叶中含量最高的氨基酸组分，是茶叶的特征氨基酸，占茶叶干重的1%～2%，具有提高免疫力、调节神经系统和预防心血管疾病等功效[35]，是近年来茶保健品市场的新宠。茶氨酸制备的方法以水提为主，结合超声波、微波和酶处理等辅助提取方法，茶氨酸可通过活性炭吸附、树脂动态吸附和洗脱等方法得到茶氨酸纯品[36]。陈义勇等[37]采用超声波和微波协同辅助法提取绿茶茶末中的茶氨酸，当料液比1∶40、提取时间50 min、微波功率80 W、超声波功率50 W时，茶氨酸得率最高。陈政旭等[38]研究了铁观音茶末中茶氨酸的提取，发现料液比1∶23（g/mL）、提取温度80℃、提取时间20 min条件下茶氨酸的得率最高。

1.5 其他成分的提取

茶末中水溶性膳食纤维、茶蛋白和多肽的提取和纯化也有研究，水溶性膳食纤维具有减缓消化速度、调控血糖和胆固醇含量等功效[39]，王明元等[40]研究了碱法提取茶末中水溶性膳食纤维的工艺，发现影响提取率的因素依次是温度、碱浓度和时间，当提取温度90℃，NaOH含量8%和时间75 min时膳食纤维的提取率最高。

茶叶蛋白具有抗氧化、防辐射和降血脂等功效，蛋白中含有18种氨基酸，其中必需氨基酸占40.68%，是一种优质蛋白。茶叶中的多肽有调节激素、免疫、酶等功能，又可以抗氧化、抗病毒，且人体吸收率高于氨基酸[41-42]。茶叶蛋白和多肽提取方法主要是碱法提取和酶法提取，贺弘[43]的研究表明NaOH浓度0.1 mol/L，料液比 1 ∶60（g/mL）、温度 80 ℃、时间 1.5 h，茶蛋白的提取率最高，为54.29%，然后用0.05%的碱性蛋白酶水解，经10 000 Da超滤膜过滤，分子筛柱分离后可得到3种抗氧化能力强的茶多肽。

2 茶末的应用研究

2.1 动物饲料

茶末中富含茶多酚、粗纤维、蛋白质等成分，用于动物饲料，能降低成本，提高禽畜的抗病能力，目前已有将茶末用于猪、鸡和鱼等饲料中的研究。

茶末添加在猪饲料中的影响。茶末能影响育肥猪胴体性状，添加茶末能促进猪的消化器官发育和生长速率，研究表明，添加3%的茶末，能使育肥期缩短11 d，体重增加14%[44-45]。茶末添加在猪饲料中还能提高猪肉品质，茶末中的茶多酚和茶多糖能降低猪肉中胆固醇和脂肪含量，减少猪背部脂肪含量，提高猪的廋肉率，提高猪肉的抗氧化能力，延长保鲜期，并且增加猪的肌肉中水分含量，保持猪肉鲜嫩，改善猪肉口感[46-47]。绿茶末改善猪肉品质效果更好，绿茶添加饲料喂养的猪体重增长速率和谷胱甘肽过氧化物酶含量高于乌龙茶添加的饲料[48]。

茶末添加在鸡饲料中的影响。茶末添加在鸡饲料中可以提高产蛋个数、平均蛋重、产蛋率，提高鸡蛋色级，提高饲料利用率、健雏率和出雏公鸡率[49-52]。茶末添加能增强鸡蛋蛋黄的黏聚性、咀嚼型、硬度、恢复性和弹性等指标[53]。茶末添加还能降低母鸡的丙二醇、甘油三酯和胆固醇含量，提高蛋黄卵磷脂和维生素A含量，提高母鸡体内超氧化物歧化酶活力，提高母鸡的抗病性，提高血清中总蛋白含量[54-55]。

茶末添加在鱼饲料中的影响。研究表明，绿茶、红茶、黄茶和黑茶添加在鱼饲料中，均能降低肌肉中的脂肪和胆固醇含量，减少饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸含量，促进鱼的生长，提高饲料的利用率，降低血清中低密度脂蛋白含量[56]。茶末还能提高鱼肝脏中超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶活性和维生素E、还原性谷胱甘肽含量，使得鱼对环境刺激的抵抗力和抗应激能力增强[10]。

2.2 吸附材料

茶末是一种好的吸附材料，许多人会在新房装修或购买新车后选择放一些低档茶叶或茶末用于吸附异味和甲醛，且茶末的物理结构适合制备活性炭，可用于去除废水中的污染物。有研究表明，茶末可以吸附水体污染物亚甲基蓝、孔雀石绿和酚红等染料，茶末经过浸提去除部分化学物质后干燥粉碎，即可作为染料的吸附剂，其中颗粒大小和pH值均会影响吸附量，茶末对亚甲基蓝、孔雀石绿和酚红的吸附量达到19.37、16.50、218.40 mg/g，孟加拉国的学者研究发现茶末对亚甲基蓝的吸附高达85.16 mg/g，可能是采用的原料、pH值和吸附时间的差异[57-59]。综合来看，茶末对废水中的有毒有害染料具有较好的吸附效果。

茶末还可以用于重金属元素的吸附。茶末能吸附废水中的 Cu、Pb、Zn、Cr和 Cd等金属元素，其中 Cu和Pb吸附速率快，当pH值为5～6时，15 min～20 min吸附率可达到90%，Cu和Pb的最大吸附量分别为48mg/g和65mg/g[60]。重金属元素中茶末对Cr的吸附量最大，当pH值为7、温度30℃时，吸附12 h，Cr的吸附量高达199.52 mg/g[61]。茶末对Zn也有一定的吸附效果，当pH值为4.2时，Zn的吸附率为8.9 mg/g[62]。茶末还可以吸附污染物中的Cd，如10%的茶末可减少沉积物中67.7%的Cd，使软体动物和凤眼莲根部对Cd的摄取分别减少83%和75%[63]。由此可见，茶末对多种重金属元素均有吸附去除效果，是治理水中重金属污染的绿色途径。

此外，茶末还可以吸附废水中的氟离子，经过胺交联制备撑生物可以吸附剂去除水溶液中的磷酸根和硝酸根离子，还能用于生物柴油的净化等[64-66]。总的来看，茶末的吸附效果好，适用范围广，包括燃料、金属离子、盐离子等，是一种新型的吸附剂材料。

2.3 卷烟行业

茶叶副产物在卷烟行业中的应用也有较多研究，茶末可用在卷烟的滤棒、烟丝和卷烟内衬纸中。将茶末直接应用在烟丝上，或将茶提取液喷洒在烟丝上，可起到降低焦油、尼古丁，以及烟气中有害成分含量的效果[67]；将茶末应用于滤棒中，不参与燃烧，可以吸附烟气的异味，截留有害物质，减少对人体的损伤，还可以增加烟气中的致香成分[68]；将茶末应用于内衬纸中，能使烟香细腻、柔和，刺激性减弱，茶韵凸显，改善抽烟品质[69]。此外，添加不同茶类的茶末能开发出差异化风味的卷烟产品。因此，将茶末应用于卷烟行业具有可行性，是推出高质量卷烟产品的一种重要途径。

2.4 其他应用

茶末在其他领域也有应用研究报道，例如，茶末可用于开发茶饮料、冰淇淋、面条、坚果、零食、点心等新型茶食品[70-71]；可以替代棉籽壳制备培养基，用于食用菌类的栽培[72]；茶末用于棉织物染色具有较高的色牢度，且无毒无害，满足人们对高品质和回归自然的需求[73]；茶末添加入粘土砖中，可提高砖的抗压力，生产出成本低、更环保建筑用砖[74]；茶末可以作为原料用于单宁酶的制备，变废为宝，可以制得活性高达104 U/g的单宁酶[75]；茶末还可以用于生物质燃料的加工原料、通过气化可以产生氢气，合成活性炭纳米粒子后作为阳极锂电池的材料具有较高的性能[76-78]。由此可见，茶末的应用研究领域广，是一种生态、环保、健康产品开发的优质原料。

3 结论与展望

茶叶副产物的综合利用一直是茶产业关注的重要研究方向。茶末的应用覆盖了食品、日化品、保健、卷烟、吸附剂、建筑等行业，具有较好的开发利用前景。茶末的应用以天然产物的提取为主，如茶多酚、儿茶素、茶氨酸、茶黄素、茶褐素等成分和速溶茶的提取，每年用于提取的原料有数万吨。其次，有部分茶末用于饮用和袋泡茶产品的开发。动物饲料、吸附剂、烟草、菌类的培养基、染色剂等方面还处于研究阶段，相应的产品并不多，应用前景好，但仍有许多问题需要攻关，例如添加茶末对饲料口感的影响，茶多酚影响动物对微量元素的吸收，长期食用是否有负面作用，高添加量对鸡产蛋和繁殖性能、蛋壳厚度和强度的影响，新的吸附剂和烟草产品开发等。整体来看，茶末的开发利用尚有待深入拓展研究。