肉桂渣资源化利用研究进展

张笮晦，童永清，钱信怡，毕良武，邓家刚

(1.广西中医药大学 药学院，广西 南宁 530200；2.广西中药药效研究重点实验室，广西 南宁 530200；3.广西农作物废弃物功能成分研究协同创新中心，广西 南宁 530200；4.广西庚源香料有限责任公司，广西 东兴 538100；5.中国林业科学研究院 林产化学工业研究所 生物质化学利用国家工程实验室 国家林业和草原局 林产化学工程重点开放性实验室 江苏省生物质能源与材料重点实验室，江苏 南京 210042)

肉桂(Cinnamomum cassia Presl)又名玉桂，是我国传统的药食两用作物，植物资源丰富，主要分布于广西、广东等地区。肉桂枝叶在工业上主要用于提取肉桂油，提油后所余残渣即为肉桂渣。我国两广地区每年都有大量的肉桂渣产生，肉桂渣的传统处理方式是作为肉桂油生产车间的锅炉燃料，提供热量。而肉桂渣中含有多糖、多酚、黄酮、皂苷等中药活性成分以及大量的纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质等高分子生物质[1-2]并未得到有效利用。若能利用肉桂渣开发系列新产品，不仅能减少其焚烧对局域环境的污染，还能产生巨大的经济效益[3]。本文对肉桂渣的活性成分及开发利用进行了综述，以期为开发肉桂加工副产物提供参考依据。

1 肉桂渣的活性成分

1.1 多糖类

肉桂多糖有抗氧化、抗病毒[3]、降糖[4]、抗肿瘤等[5]作用。于峰等[5]对乙醇浸提回流法提取的肉桂渣提取液中多糖的含量进行测定，得出肉桂渣中多糖含量为116.8 mg/g。梁秋霞[6]采用3,5-二硝基水杨酸法(DNS法)测得肉桂渣总糖和还原糖含量分别为24.16%,1.09%，由此计算出肉桂渣多糖含量为23.07%。并用响应面法优化得出提取多糖的最佳工艺为温度100 ℃，时间4 h，固液比1∶25，得率为19.20%。黎贵卿等[7]研究了直接浸提和微波辅助提取肉桂渣多糖的最佳提取条件。微波辅助提取的最佳条件为：料液比1∶8，微波时间25 min，微波功率350 W，提取2次，提取液中多糖浓度为24 mg/mL。 直接浸提的最佳条件为：料液比1∶10，浸提2.5 h，浸提温度80 ℃，浸提3次，提取液多糖浓度为2.34 mg/mL。

1.2 多酚类

肉桂多酚具有抗炎[8]、抗氧化[9]、降低血糖、调节血脂、改善肝功能等[10]药理作用。肉桂中已鉴定的多酚主要为类黄酮类及其多聚体化合物：儿茶素，表儿茶精，肉桂多酚A2、A3、A4，甲基羟基查耳酮，表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)，原花青素-A，原花青素-B(单倍体、二聚体、三聚体、多聚体)，缩合单宁，阿魏酸等[11]。钟益宁等[12]采用95%乙醇索氏回流提取肉桂枝叶非挥发部分粗粉，所得浸膏用AB-8大孔树脂富集纯化得到肉桂非挥发部分总多酚，酒石酸亚铁比色法和福林酚比色法测得总多酚含量分别为82.2,90.5 mg/g。李英杰等[13]对肉桂渣进行提取研究，得到低香豆素、高多酚量、颜色和流动性好的高品质肉桂多酚提取物，最佳提取条件：时间2 h，温度60 ℃，乙醇体积分数55%，料液比1∶8，其多酚提出率为106.4 mg/g，产率为20.7%，质量分数为51.4%。重庆都好生物科技有限公司发明了一种肉桂渣制备多酚的方法[14]：肉桂渣干粉与乙醇混合，萃取1～3次，合并萃取液，蒸干后与石油醚混合，取上清液回收石油醚后加入乙酸乙酯萃取2～4次，合并上清液回收乙酸乙酯得到固体冻结后冷冻干燥得肉桂渣多酚粗提物。

1.3 黄酮类

黄酮类化合物具有抗氧化、抗肿瘤、抗病毒、消炎、抑菌、保护心脑血管系统和肝脏，延缓衰老提高免疫力等作用[15-16]。研究表明桂叶渣及桂皮渣中总黄酮含量分别为1.18 g/L和3.76%～4.47%[17-19]。库咏峰[20]采用乙醇浸提法、水浸提法和超声波辅助法确定提取肉桂渣总黄酮最佳工艺分别为：(1)乙醇浸提法：乙醇浓度50%、料液比1∶40(g/mL)、 提取温度80 ℃、提取时间4 h，总黄酮提取率为3.80%；(2)水浸提法：料液比1∶50(g/mL)、 提取温度90 ℃、提取时间5 h，总黄酮提取率为1.51%；(3)超声波辅助法：乙醇浓度50%、料液比1∶50(g/mL)，提取温度50 ℃、提取时间30 min，总黄酮提取率为3.56%。赵月[21]采用超声-微波协同提取仪提取肉桂渣总黄酮，得到优化工艺条件为：乙醇体积分数 72%，液料比 28∶1，萃取温度66 ℃，微波功率300 W，萃取时间 6 min，超声功率 50 W，肉桂黄酮得率为5.62%，纯度为26.46%。用动态纯化法确定最优工艺：上样液浓度1.0 mg/mL、样品液吸附流速2 BV/h、洗脱流速3 BV/h、 乙醇洗脱剂为70%。纯化后黄酮纯度增加到49.26%，其纯化得率为21.5%。

1.4 皂苷类

肉桂皂苷具有降血糖、降血脂、驱蚊、抗菌、预防骨质疏松、提高免疫力、抗氧化等功能[22-24]。李健等采用水浴振荡法和超声波辅助溶剂法提取肉桂渣总皂苷，得出水浴振荡法的优化工艺为：提取温度50 ℃，固液比1∶16，提取溶剂的浓度为60%，提取时间5 h，得到总皂苷含量为3.407%[25]；超声波辅助溶剂法的优化工艺为超声温度60 ℃，超声功率70%，超声时间40 min，得到肉桂总皂苷含量为4.393%[26]，可见超声波辅助溶剂法对肉桂渣总皂苷的提取效果优于传统溶剂法。

2 肉桂渣的开发利用

2.1 制备生物发酵饲料及添加剂

肉桂渣中含有多种中药化学成分，具有一定的药效作用。以肉桂渣为原料，开发生物发酵饲料及添加剂，不仅能促进动物食欲、提高饲料利用率和营养水平，还提高了饲料耐贮性， 增强动物免疫力，调节肠道菌群，而且发酵脱毒，也提高饲料安全性[3]。杨漓等[27]对八角、肉桂和香茅渣进行发酵处理，配制饲料添加剂，研究其对肉鸡和蛋鸡的影响。结果表明，在基础日粮中添加八角、肉桂和香茅渣配比为1∶1∶3所制成的添加剂能有效增强肉鸡和蛋鸡的抗病性、增加肉鸡体重、减少所需食料量以及提高蛋鸡产蛋量。肉鸡喂养120 d平均增重1 153 g，发病率降低13%，食料量减少15%；蛋鸡提前8 d产蛋，80 d 多产蛋62个。广西壮族自治区林业科学研究院[28]发明了一种制备肉桂生物饲料的方法。该方法以肉桂油生产剩余枝叶为原料，采用微生物复合菌及纤维素梅、木聚糖酶协同作用发酵得到肉桂生物饲料，再以6%～15%添加到猪饲料中，可增进家畜食欲，提高免疫力。安徽旺润生物科技有限公司[29]发明了一种肉桂渣生物饲料添加剂的制备方法。此方法以肉桂渣作为原料，经过高温杀菌处理、用耐高温a-淀粉酶进行酶解至DE值5～16，调pH 3 灭酶，均质机均质，得到肉桂水解物，干燥后作为饲料添加剂使用。张厚冰[30-39]发明了10种降解肉桂渣制备鱼饲料添加剂的方法，分别具有补充维生素、补钙、补充氨基酸、补充微量元素以及驱虫等作用。

2.2 栽培食用菌

肉桂渣含有丰富的木质纤维，可作为食用、药用菌培养料新资源用于栽培食用菌，既合理利用现有资源创造经济效益，也在一定程度上解决了食用菌栽培材料紧张及资源浪费问题。夏凤娜等[40]利用肉桂木屑与普通阔叶树木屑作对比，栽培了6种食用菌，其中刺芹侧耳在两种培养料上的生长情况差异不大；白黄侧耳和灵芝在肉桂木屑培养料上菌丝生长速度明显比在普通阔叶木屑上快，但子实体整齐度和生物转化率都无较大差别；猴头菇在肉桂木屑培养料上生物转化率明显高于在普通阔叶木屑上；秀珍菇在肉桂木屑培养料上生长速度和生物转化率均比在普通阔叶木屑上快/高；柱状田头菇在肉桂木屑下的生长情况较好。6种食用菌均能在肉桂木屑培养料上生长，且长势良好，甚至比在普通阔叶木屑上更好，有望为综合利用肉桂渣资源提供一条途径。此外，以肉桂木屑为栽培材料培育出的肉桂灵芝、肉桂黑木耳等多种食用菌还获得了专利及有机食品认证[41]。

2.3 制备生物燃气与活性炭

利用肉桂渣生产清洁能源和炭材料，变废为宝。肉桂渣中含有的大量生物质可通过热解或气化的方法转化为生物燃气及活性炭，同时也能有效解决腐烂造所成的环境污染。广西南宁荣威德新能源科技有限公司[42]公开了一种肉桂药渣制备可燃气的方法，肉桂渣经过烘干、粉碎、气化、降温、分离等步骤，可制备可燃气，条件可控且收率高。此方法所制得的可燃气主要成分为CH4，占79%以上，可燃气的回收率高达52%以上。此外，柳叶[43]以肉桂渣为原料，用磷酸热解法制备活性炭，得到最佳制备工艺条件：磷酸浓度40%，料液比1∶3，微波功540 W，微波时间20 min，得到活性炭收率达45.28%，亚甲基蓝吸附值达12.43 mL/0.1 g，碘吸附值达881 mg/g。

2.4 其他

肉桂渣可以用来制备肉桂衍生物肉桂酰胺，肉桂酰胺具有一定的生物活性，可作为抗肿瘤药物开发的先导物[44]，抑制肿瘤细胞的生长和转移[45]。张笮晦等[46]对肉桂渣生物降解制备肉桂酰胺进行研究，得出在链霉菌CG19湿菌体40 g/L、底物(肉桂渣)8.0 g/L、发酵培养基初始pH=5、30 ℃下反应3 d，肉桂酰胺收率为0.32%。

GRANATO D等的研究表明[47]添加肉桂、丁香等草药提取物能提高酸奶的生物活性及功能。TANG PL等[48]对桂皮渣、桂枝渣、桂叶渣的水解液和提取液分别与脱脂乳共发酵生产酸奶的抗氧化活性进行测定，结果表明桂枝渣水解液和桂皮渣提取液制备的酸奶抗氧化活性最高，体外消化能显著提高酸奶的抗氧化活性。

3 小结与展望

肉桂是我国两广地区的重要经济作物，目前对肉桂的研究主要集中在肉桂油的提取及成分分析、肉桂活性成分的药效研究及肉桂深加工产品的制备等方面，而对每年残余的量达数十万吨的肉桂渣则简单采取焚烧供热的方式处理，不仅浪费资源，焚烧产生的黑烟还造成一定的环境污染。肉桂渣中含有的大量中药化学成分及高分子生物质经提取分离或处理后，可用于医药化工、饲料、食用菌及生物质等行业。充分利用肉桂渣，大力开发肉桂渣相关产品，对延长肉桂产业链，促进肉桂产业可持续发展具有重要意义。