茶葉深加工突破了茶葉傳統(tǒng)沖飲消費模式的束縛，促進了茶葉產品形態(tài)、消費方式、結構品類和應用途徑的本質性變革，有效提增了茶葉產品消費且延伸了茶產業(yè)鏈。
“十三五”期間，我國經濟發(fā)展水平穩(wěn)步提升，伴隨大眾對產品健康功效不斷追求所推動的新一輪消費升級，以及供給側結構性改革的深入發(fā)力，傳統(tǒng)茶產業(yè)技術薄弱、產品附加值低等問題逐漸凸顯，是我國茶產業(yè)高質量發(fā)展面臨的現(xiàn)實挑戰(zhàn)。
近年來，全球茶葉深加工產業(yè)快速發(fā)展的實踐證明，在當前茶產業(yè)結構失衡、產能過剩新形勢下，茶葉深加工和跨界開發(fā)應用仍是承載茶產業(yè)提檔升級的重要途徑，是轉變生產發(fā)展方式的主流趨勢，是實現(xiàn)茶產業(yè)結構優(yōu)化和高質量發(fā)展的必然要求。
▲ 無菌罐裝生產線(大閩食品)
01我國茶葉深加工產業(yè)現(xiàn)狀
近年來，我國茶葉深加工產業(yè)經歷了快速發(fā)展，產業(yè)升級規(guī)模逐步擴大。以提取物(速溶茶、茶濃縮液、茶多酚、茶黃素、茶氨酸等)和全茶粉(抹茶、超微茶粉)為主導的茶制品加工產業(yè)集聚優(yōu)勢明顯，產業(yè)整體技術居于世界領先水平，帶動了我國茶資源綜合利用率穩(wěn)步攀升。
據統(tǒng)計，我國茶葉深加工消耗了15萬噸的茶葉原料(約占我國茶葉總產量的8%~9%)，產業(yè)規(guī)模已達1200多億元，占我國茶產業(yè)總體規(guī)模的三分之一，經濟效益和社會效益顯著，但仍有較大發(fā)展空間。
在茶葉功能成分提制領域，“十三五”初期我國茶多酚(Tea polyphenols，TP)市場銷售總量已達3233噸，其中60%以上銷往國外，全年總產值達8.98億元，廣泛用于日化工業(yè)、保健品、食品添加劑等領域。速溶茶年生產量2019年已超2萬噸，產值達12~15億元。
▲ 抹茶、速溶茶及茶黃素、茶多酚等代表性茶制品
“十三五”以來，隨著“食品添加劑與配料綠色制造關鍵技術研究及開發(fā)”“現(xiàn)代茶制品加工與貯藏品質控制關鍵技術及裝備研發(fā)”“茶葉產品質量安全控制技術及健康功能評價應用示范”等國家重點研發(fā)計劃逐步實施，茶葉深加工技術創(chuàng)新進入攻堅期。同時技術標準體系、科技創(chuàng)新應用不斷完善和推進，茶制品產業(yè)技術水平和發(fā)展格局歷經多次重構調整，產業(yè)鏈完整度和供應鏈體系趨于穩(wěn)定。
02 茶葉成分提制技術發(fā)展
我國茶葉活性成分提取產業(yè)經過多年的積累取得了長足發(fā)展，而茶葉活性成分提制及分離純化作為深加工領域的研究基礎穩(wěn)步推進。“十三五”期間已基本形成了功能成分開發(fā)如茶多酚、兒茶素(Catechins)、茶氨酸(Theanine)、茶黃素(Theaflavins，TFs)、茶多糖(Tea polysaccharides)、茶皂素(Tea saponin，TS)等關鍵活性成分協(xié)同發(fā)展新格局，相應提制技術和產品品質有了大幅改觀。
▲ 膜過濾設備生產線(大閩食品)
茶葉功能成分提制技術由先前單一追求產品純度，逐步轉變到全面考慮綠色屬性、節(jié)能降耗、生產效率、生態(tài)環(huán)境效益等綜合指標上來。比如，通過高新化學工程及生物酶法技術對茶資源活性成分分離純化，較大程度保證了目標產物提取率和功效特性，同時采用物理加工、非有機溶劑提取等綠色手段也降低了產品溶劑殘留及潛在安全風險。
茶制品加工應用是發(fā)展茶葉深加工的重要抓手。伴隨消費升級，對茶制品質量安全要求越來越專一化和精細化，對于綠色高效分離制備技術的發(fā)展也提出了新要求。“十三五”期間針對茶多酚、茶黃素等茶制品中可能存在的有害溶劑殘留，創(chuàng)新茶葉功能成分和速溶茶綠色高效提制技術。
▲ 陶瓷膜設備生產線(大閩食品)
中華全國供銷合作總社杭州茶葉研究院(以下簡稱中茶院)茶葉深加工研究團隊構建了以純水和食品級溶劑(如水、醇、有機酸等)、醫(yī)藥級填料分離富集，柱色譜、膜分離等新技術相結合的兒茶素及茶黃素綠色高效提制技術，避免了傳統(tǒng)技術中采用氯仿、甲醇等有害溶劑所帶來的安全風險，顯著提高了回收率和產品純度，更好滿足市場的差異化需求。
近年來，隨著技術演變和發(fā)展，茶葉活性成分的提制效率和產品品質進一步提高。傳統(tǒng)的有害有機溶劑分離萃取技術逐步被使用食品級酒精或水等綠色分離介質而替代，純化過程也更加突出工藝綠色屬性和生態(tài)環(huán)境效益。
▲ 提取罐(美町寶)
03 茶葉成分功效評價
醫(yī)療保健及生命健康產業(yè)是“后疫情時代”最具生命力的朝陽產業(yè)。隨著快速檢測技術和研究方法創(chuàng)新，國內有關茶資源活性成分功效及作用機理的研究得到了長足發(fā)展。尤其結合代謝組學、基因組學、蛋白組學等現(xiàn)代儀器分析技術，TP、茶氨酸、TFs等與機體免疫、代謝調控、疾病預防等相關的最新研究成果正在逐步影響當下茶葉及茶制品的消費趨勢。
多項研究通過細胞模型和動物模型，進一步揭示了TFs延緩衰老和預防神經退行性疾病的內在功效及作用機理，為茶葉提取物在大健康領域的應用提供了理論依據。研究發(fā)現(xiàn)TFs單體可顯著減少肝細胞中脂質積累，直接結合并抑制血漿激肽釋放酶(PK)活性，從而有助于預防肥胖。口服TFs給藥對體內脂肪和肌肉具有有益功效，與安慰劑相比，TFs給藥顯著改善了體脂百分比、皮下脂肪和骨骼肌百分比。此外，TFs對高脂飲食及糖尿病大鼠糖蛋白含量和三羧酸循環(huán)酶具有潛在保護作用。TFs在指標上產生的功效與二甲雙胍相當，表明TFs具有替代商業(yè)藥物并減少毒副作用的潛力。PARK等則通過研究證實了高含量TFs茶葉提取物的脂質代謝調節(jié)機理。也有研究證實了TP可以以量效關系抑制飲食引起的體重和脂肪增加，并可改善葡萄糖耐量并減少肝脂肪沉積，有助于對抗肥胖癥及肥胖相關疾病。而在抗氧化功效評價方面，研究采用ABTS、DPPH、FRAP和總還原力等體系評價了9種茶葉水提物抗氧化活性。結果表明，總酚及黃酮含量和茶湯顏色參數(shù)L*值大小與抗氧化活性4個指標呈極顯著正相關。
另外，在食品營養(yǎng)學、臨床醫(yī)學、分子組學、生物信息學等研究手段快速發(fā)展之下，關于TP及TFs抗腫瘤、防治心腦血管疾病及其應用于醫(yī)藥保健的研究多有報道。動物學及流行病學研究表明TP可以發(fā)揮抗炎、抗氧化以及促凋亡作用，從而抑制碳代謝物抑制蛋白(CRC)生長和轉移。TFs對腦損傷的神經保護作用及潛在分子機制也被逐步闡明，結果顯示TFs可能是治療缺血性中風的潛在藥物之一。在腫瘤抑制方面，TFs在體外能選擇性誘導腫瘤細胞凋亡，其濃度顯示出最大治療效應。
▲ 中茶院高茶黃素速溶紅茶
“十三五”期間，多項研究顯示了茶多酚尤其是其中的表沒食子兒茶素沒食子酸酯(EGCG)具有抗腫瘤活性，同時也可抑制氧化損傷和肝細胞凋亡。EGCG在體外和體內均可抑制子宮平滑肌瘤細胞的生長，45%含量的EGCG被證明具有臨床活性且無副作用?？诜﨓GCG和cGMP誘導劑可上調Toll蛋白表達，增加巨噬細胞cGMP內水平，并抑制Elf-1表達。EGCG在骨骼肌中具有直接的NOS依賴性血管舒張作用并且可緩解非人類靈長類動物的運動障礙、神經元損傷等。此外，EGCG和表兒茶素沒食子酸酯(ECG)在預防proMMP-9和MMP-9活性中也發(fā)揮關鍵性作用。此外，研究表明高溫處理的綠茶提取物對人體微血管內皮細胞中活性氧(ROS)和淀粉樣β蛋白減少具有顯著作用。而共聚焦熒光顯微鏡和細胞毒性實驗則證實TP負載磷酸鈣納米球具有高效內化作用并且對靶細胞具有殺傷作用。TP也能夠發(fā)揮孢菌素STS誘導的神經保護作用，可消除不良反應并保護了神經元形態(tài)。
茶葉科學研究快速發(fā)展，現(xiàn)代營養(yǎng)學、臨床醫(yī)學等跨學科應用技術、功效機制研究不斷深入，為茶葉成分生物活性的闡明和拓展應用提供了支撐。而茶資源活性成分在食品、日化、紡織、醫(yī)藥領域的廣闊應用前景，為我國茶制品供給側結構優(yōu)化注入了發(fā)展動能，也給產業(yè)發(fā)展指明了創(chuàng)新方向。近年來利用兒茶素對殼聚糖、透明質酸、海藻酸鹽、蛋白質、多肽、明膠等天然生物大分子的接枝改性，進而與金屬離子配位交聯(lián)開發(fā)出多功能水凝膠，并應用于醫(yī)藥健康領域的研究也多見報道。TP類水凝膠材料可以提供水分保持、防止氧化以及TP持續(xù)釋放特性。同時，新型TP類pH和還原反應型納米載體也常被用作化學藥物遞送的賦形劑，而TS則被證明具有穩(wěn)定和分散納米懸浮液的潛力，這為難溶性藥物的開發(fā)提供了新策略。
▲ 中茶院穩(wěn)態(tài)化改性茶多酚產品
04 茶資源跨界應用及功能產品開發(fā)
隨著供給側結構性改革及市場需求牽引，功能細分及精準營養(yǎng)已成為日益凸顯的消費新訴求。茶葉活性成分及應用場景更趨于優(yōu)質化、便捷化和多元化，基于茶資源跨界創(chuàng)新的新型終端產品在服裝紡織、動物飼料、農業(yè)生產、醫(yī)藥保健等行業(yè)的應用不斷深入。
1、食品領域
茶與食品工業(yè)的融合不僅拓展了食品配料、食品添加劑的范圍，也有利于茶資源活性成分的充分利用，促進茶資源綜合利用。基于茶葉內含成分改善食品感官品質、抗氧化、延長保鮮期、增加營養(yǎng)消化和吸收等多重功效，將其作為食品添加劑用于肉制品、水產品等保鮮的研究也多見報道。TP復合涂膜可有效抑制刺嫩芽褐變，維持多酚氧化酶和丙二醛處于較低水平，延長刺嫩芽的貯藏時間4~5 d。TS能通過改變細胞膜和細胞壁通透性來實現(xiàn)較好抑菌作用。研究發(fā)現(xiàn)，TS可抑制雞胸肉中沙門氏菌生長繁殖，延緩產品pH上升以及抑制肉品持水率變化。
隨著茶飲消費群體趨于年輕化，茶飲料開發(fā)呈多元化、差異化、特色化發(fā)展趨勢?！笆濉逼陂g，以粉末為原料的沖調模式逐漸被市場所淘汰，線下直飲式的奶茶飲品市場規(guī)模迅速擴大。為精簡工藝流程，降低產品加工能耗，有研究以綠茶為原料，基于黑曲霉研究了深層發(fā)酵工藝體系，制得了速溶黑茶產品。針對香氣損耗失真等影響速溶茶生產和消費的“卡脖子”問題，LI等以新型柱色譜梯度洗脫法制備高香氣、低咖啡因速溶茶，為解決生產中“香低味淡”問題提供了參考。在茶葉副產物利用方面，通過超聲輔助堿法提取茶葉蛋白，結合風味蛋白酶對其水解獲得抗氧化活性茶多肽，可用于天然抗氧化產品開發(fā)和應用。
2、日化產業(yè)
近年來，隨著茶葉內含成分保健護膚功效更多被證實和認可，其在日化領域中被廣泛應用，更符合健康、天然綠色、環(huán)保的消費訴求。含茶日化產品開發(fā)方面，以茶葉籽油、TP、茶蛋白、茶色素等成分為功能性配料，研發(fā)了多種茶特色的系列產品。
▲ 中茶院茶日化面膜產品
TS作為綠色植物原料與陰離子表面活性劑AES、MES和非離子表面活性劑APG復配，可研制新型茶皂素洗滌劑。有報道指出含TS的洗滌劑穩(wěn)定性和起泡性能佳，pH和黏度適中，殘脂率低且生物降解性好。
中茶院茶日化研究團隊以變形鏈球菌(S.mutans)為對象，構建了茶葉中酚類成分抑菌活性的生物學評價方法，通過體外活性及應用評價實驗系統(tǒng)研究了不同量效的作用效果，篩選了具有強群體感應(Quorum sensing)抑制作用的活性組方，證實了組方牙膏的靶向調節(jié)口腔微生物菌群的作用，成果為防齲功能產品開發(fā)提供了科學依據。
伴隨消費群體不斷擴大，相信茶日化產品市場將持續(xù)擴張、后發(fā)潛力巨大。
3、印染、化工業(yè)
化工合成產物的迭代升級和綠色替代正成為化解不可再生資源過度消耗的有效途徑。有研究采用原位聚合法開發(fā)新型茶色素染色工藝，所開發(fā)棉織物質地柔軟、色澤良好、并具有抑制金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的活性。還有研究將TP應用于滌綸織物染色，開發(fā)的棉織物耐日曬色牢度、耐水洗色牢度與耐摩擦色牢度均達4級以上且抗菌及防紫外線性能良好。
TS不僅能有效提高纖維板防水性并能提升混凝土穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn)，采用原位聚合法制備涂覆TP的新型界面材料，與傳統(tǒng)機械混合物相比具有可調反應性的核殼結構及新功能。同時，含TP的新型PVA/TP復合材料具備良好抗菌和生物降解性。研究揭示的天然TS高協(xié)同效應為新興環(huán)保型生物基阻燃材料提供了理論基礎，并創(chuàng)新了TS利用方式。
在機械工業(yè)中TS可作為減摩劑，而在農藥中則可將其作為潤濕劑。針對化學殺蟲劑生物耐藥性及殘留隱患，將TS用于農業(yè)生產中的生物防治，研究發(fā)現(xiàn)使用LC20和LC50劑量的TS防治小菜蛾(DBM)幼蟲，會顯著降低其生長速率。
有報道將正碳烷基鏈接枝TS中成功開發(fā)了綠色高效、環(huán)保節(jié)能的潤滑添加劑，并因其在滑動表面上的自組裝效應而表現(xiàn)出良好穩(wěn)定性和潤滑性能。此外，TP在新興技術領域如太陽能電池開發(fā)應用中也表現(xiàn)出了巨大潛力。有研究采用TP抑制Sn2+氧化新方法通過配位相互作用調節(jié)鈣鈦礦膜結晶形成過程，從而具備較高穩(wěn)定性。
▲ 中茶院茶葉活性成分穩(wěn)態(tài)化修飾技術示意圖
4、環(huán)境治理
TP和Fe3+在適度條件下可實現(xiàn)孔雀石綠陽離子染料的快速有效脫除。研究將TP混合于多砜膜上借助化學沉積制備復合膜分離層，在紡織業(yè)廢水處理中具有較好應用價值。TS與聚乙二醇復配使用可替代聚乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯等熱塑性橡膠中使用的傳統(tǒng)試劑。TS也為環(huán)境治理方面研究提供了新思路。研究表明，TS可對污泥脫臭降解產生積極作用。TS的使用有益于水解和酸解過程且抑制了甲烷生成。此外，研究使用茶葉提取物作還原劑制備納米顆粒(DT-Fe NPs)驗證了茶葉提取物納米顆粒對沼氣中H2S的去除性能。
5、畜禽養(yǎng)殖業(yè)及其它領域
隨著化工產品過度使用帶來的食品安全風險，綠色飼料添加劑的研究和開發(fā)越來越得到重視。有研究指出TP能顯著改變雞肝臟中脂質代謝基因表達，顯著降低肝臟脂質含量和腹部脂肪量并改變肝臟脂質代謝酶的mRNA水平。茶葉及提取物作為一種綠色飼料添加劑已應用于畜禽繁殖生產中。TP能提高雞肉中維生素和肌酸含量，降低雞蛋中膽固醇含量。除此之外，TP還具備吸附及抗菌能力，將其應用于鞋墊或過濾網中能起到殺滅有害微生物的作用。總之，茶葉活性成分功能多樣仍有較多優(yōu)異特性需深入挖掘，前景廣闊。
05 茶業(yè)科技發(fā)展存在的問題與展望
隨著我國茶葉產銷失衡的矛盾不斷凸顯，為茶葉深加工產業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供的黃金戰(zhàn)略機遇期將長期存在，然在國內外市場雙邊擠壓效應下，對我國茶制品產業(yè)技術創(chuàng)新提出了新的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)階段存在的主要問題有：
(1)深加工科技原始創(chuàng)新深度不夠。我國茶葉深加工科技起步較晚，與歐美、日本等科技發(fā)達國家相比，科學機理層面的標志性成果積累還不夠豐厚，基礎研究、原始創(chuàng)新尚待打通。相關學科領域的國際話語權和規(guī)則制定權亟待提升。
(2)綠色生產技術產業(yè)化問題。我國茶制品生產技術居于國際先進水平，但近年來市場空間增長放緩，提取物產品同質化明顯，比較效益大幅下降，企業(yè)對“三綠”產業(yè)化生產技術(綠色原料、綠色溶劑、綠色排放)的主動研發(fā)意識不強，茶制品生產工藝的綠色、安全技術工藝在產業(yè)化推廣方面存在很大障礙。
(3)成果轉移轉化滯后，產業(yè)鏈和創(chuàng)新鏈融合不夠。從資源配置和創(chuàng)新能力看，高校、科研機構、企業(yè)三者相對失衡，協(xié)同創(chuàng)新機制缺位，供應鏈、創(chuàng)新鏈、產業(yè)鏈等存在脫節(jié)，科技成果與產業(yè)化落地的“最后一公里”尚未順利接通，導致茶制品商品化開發(fā)不足、茶資源功能價值流失嚴重。以企業(yè)為主體、市場為導向、產學研深度融合的技術創(chuàng)新體系亟待優(yōu)化。
為推進現(xiàn)代茶產業(yè)提質增效，提升我國茶產業(yè)競爭力，一體化開展茶產業(yè)提質增效關鍵技術研究及跨界增值成為當前茶產業(yè)科技發(fā)展的當務之急。圍繞茶產業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展要求，需要深入發(fā)掘茶資源稟賦，構建“農頭工尾”的深加工技術體系，開展深加工原料質量標準主動控制技術研究，建立與工業(yè)化技術相適應的現(xiàn)代茶制品原料標準化體系。開展鮮葉原料專用化生產加工技術、裝備體系創(chuàng)新，實現(xiàn)原料產地化加工與廢棄物綠色循環(huán)，提高資源的深加工轉化率。深入開展茶制品的功能機制及靶向應用技術研究，梯次開發(fā)多元化功能產品。以市場為導向，立足國內大循環(huán)，聚焦應用基礎技術創(chuàng)新、推進茶制品深度開發(fā)，方可精準匹配我國茶制品產業(yè)由原料級產品向大健康、高新技術產業(yè)等領域轉移轉化的產業(yè)需求。
作者簡介：
左小博
助理研究員，在中華全國供銷合作總社杭州茶葉研究院生化技術研究所從事茶葉深加工及茶資源功能成分應用研究工作。先后參與“十三五”國家重點研發(fā)計劃、省重大科技專項重點農業(yè)項目等國家級、省部級及產業(yè)服務等科研項目10余項，申報國家發(fā)明專利9件，參與制訂茶葉領域標準3項，完成國家標準英譯稿4項。在國內外學術期刊發(fā)表論文20余篇，其中SCI論文7篇，參與完成科技成果登記9項。
來源：中國茶葉加工
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