劉仲華

中國茶葉深加工的技術與產(chǎn)品創(chuàng)新

劉仲華

本文簡要回顧了我國茶葉深加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程，剖析了茶葉深加工領域當前面臨的質(zhì)量安全、品質(zhì)、成本、效益等問題，闡述了有效解決這些問題的技術體系。同時，介紹了茶葉提取物中值得開發(fā)的10個頗具市場潛力的創(chuàng)新產(chǎn)品。最后，就中國茶葉深加工可持續(xù)發(fā)展問題提出了自己的觀點。

茶葉深加工的定義

茶葉深加工是指以茶鮮葉、成品茶、副茶或下腳料為原料，采用相應的物理、化學和生物技術生產(chǎn)出含有茶或茶葉有效成分的新產(chǎn)品的加工過程。茶葉深加工與綜合利用是有效解決中低檔茶出路、提升茶葉附加值、拓展茶葉應用領域、延伸茶葉產(chǎn)業(yè)鏈的重要途徑。進入二十一世紀后的全球茶業(yè)一直面臨著三大矛盾：即茶葉產(chǎn)量持續(xù)增長速度大于消費量增長速度，茶葉出口量增加而需求量下降，茶葉生產(chǎn)成本上漲而茶價下跌。這三大矛盾的實質(zhì)是全球茶葉的產(chǎn)銷平衡與供需平衡問題，產(chǎn)大于銷、供過于求必然引起行業(yè)效益低下，茶葉行業(yè)必須尋求促進消費和提升效益的有效途徑。茶葉深加工則超越茶葉傳統(tǒng)沖飲消費模式的束縛，使茶葉的消費形式、結構和途徑實現(xiàn)根本性的變革，它不僅通過茶葉產(chǎn)品多樣化有效地促進了茶葉消費的增長，而且大幅度地提高了產(chǎn)品的附加值。近十多年來，全球茶葉深加工產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的實踐證明，茶葉深加工是提升茶葉行業(yè)競爭力的有效途徑之一。

茶葉深加工是實現(xiàn)茶葉綜合利用的必需環(huán)節(jié)和物質(zhì)基礎。茶葉深加工行業(yè)經(jīng)歷近二十年的發(fā)展，按照開發(fā)產(chǎn)品的類別，可以歸納為以下幾個方面：（1） 茶葉功能成分標準化提取物；（2） 速溶茶系列固體飲料；（3） 灌裝（瓶裝）液態(tài)茶飲料；（4） 含茶食品；（5） 含茶保健品與藥品；（6）含茶個人護理品與生活用品；（7） 動物飼料與保健品；（8）含茶植物保護劑等。不論茶葉深加工產(chǎn)品涉及哪個領域、產(chǎn)品如何多樣化，它們都離不開共同的物質(zhì)基礎：茶葉功能成分、速溶茶粉或濃縮茶汁、超微茶粉。因此，茶葉功能成分提制技術水平的高低直接制約著茶葉深加工行業(yè)的發(fā)展。本文擬在剖析中國茶葉深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及存在的技術瓶頸的基礎上，闡述現(xiàn)代分離純化技術在茶葉功能成分開發(fā)中的應用成果，勾劃出茶多酚/兒茶素、茶氨酸、茶黃素、茶多糖、茶皂素、咖啡堿等功能成分的高效、綠色、安全的提制技術體系，旨在推進中國茶葉深加工行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。

中國茶葉深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程與現(xiàn)狀

中國茶葉深加工的起步可追溯到上世紀七十年代，以湖南和上海率先開展速溶茶提制工藝技術研究為標志，實現(xiàn)了速溶茶的批量生產(chǎn)并出口到美國、歐洲和日本等國。進入八十年代，中國農(nóng)科院茶葉研究所開始進行茶皂素、茶多酚的提制技術與應用開發(fā)研究，把中國茶葉深加工的研究轉(zhuǎn)向以茶的有效成分開發(fā)為重點。進入九十年代，不少高校和研究院所先后開展了茶多酚、兒茶素、咖啡堿、茶多糖、茶氨酸、茶黃素等的提制技術研究，在浙江、江蘇、湖南、安徽、福建、江西、湖北、廣東、海南等省30多家投資規(guī)模在500萬元～2000萬元的茶多酚提制工廠先后興建，形成了我國茶葉深加工產(chǎn)業(yè)的第一波投資熱潮，各個工廠的茶多酚年產(chǎn)能力從幾百千克到30噸不等。當時，采用的茶多酚提制技術主要有溶劑萃取法和離子沉淀法。

茶多酚的產(chǎn)業(yè)規(guī)模與其應用領域的定位密不可分。九十年代初期，我國茶多酚的應用研究重點是作為食品天然抗氧化劑，由于茶多酚的水溶性特點及其不穩(wěn)定性，盡管茶多酚在植物油、魚肉制品、方便面、奶糖等食品領域表現(xiàn)出較強的抗氧化功能，但是，兒茶素的氧化褐變給所應用產(chǎn)品的色澤帶來了不利的影響。茶多酚這一致命的弱點嚴重影響了其在食品工業(yè)領域的推廣應用。盡管許多研究人員一直試圖通過兒茶素的結構修飾改善其脂溶性和穩(wěn)定性，并取得了較好的實驗研究結果，但是，改性獲得的脂溶性茶多酚至今未能取得產(chǎn)業(yè)化上的突破。九十年代中后期，國外關于茶多酚、兒茶素在抗氧化、清除自由基、降血脂、抗腫瘤、抗病毒等方面的研究成果，使得國外以茶多酚、兒茶素為主體的健康食品開發(fā)快速升溫，國際市場對茶葉提取物的需求量不斷增加。尤其是關于兒茶素具有調(diào)節(jié)人體脂肪代謝和控制肥胖功能的發(fā)現(xiàn)，使得兒茶素一度成為國際市場上可替代麻黃提取物開發(fā)減肥食品的主要天然產(chǎn)物之一，由此也催生了進入二十一世紀后中國又一輪茶葉提取物產(chǎn)業(yè)投資熱潮。2000年以來，逆流提取技術、超臨界萃取技術、膜技術、大孔吸附樹脂、逆流萃取、逆流色譜等現(xiàn)代提取分離純化新技術日趨成熟，并被集成創(chuàng)新融入到茶葉深加工產(chǎn)業(yè)中。這一輪的投資規(guī)模比九十年代有了大幅度的增加，大多數(shù)企業(yè)的投資規(guī)模在2000萬元到2億元之間，企業(yè)的茶多酚/兒茶素年產(chǎn)規(guī)模在100噸～500噸不等，且茶葉提取物的生產(chǎn)和出口能力逐年攀升，呈現(xiàn)了高速增長的勢頭。自2005年開始，綠茶提取物進入美國膳食補充劑中天然產(chǎn)物排行榜前4位，且一直保持穩(wěn)定的增長。由此，中國生產(chǎn)的茶多酚/兒茶素在美國等發(fā)達國家健康食品原料市場上占據(jù)了絕對的市場主導地位。

茶氨酸作為茶葉的核心品質(zhì)成分，其獨特的功能是在九十年代后期才引起全球的關注。1998年，日本太陽化學株式會社率先向市場推出生物合成L-茶氨酸97%， 進而成為2000年度美國最熱門的天然產(chǎn)物。湖南農(nóng)業(yè)大學于1999年研究從茶多酚萃取后的水層中分離純化天然L-茶氨酸獲得成功，并實施了產(chǎn)業(yè)化，規(guī)模化開發(fā)純度為20%～60的L-茶氨酸系列產(chǎn)品投入國際國內(nèi)市場。爾后，無錫綠寶、江西綠康、成都華高等企業(yè)先后實施了天然茶氨酸的批量化生產(chǎn)。由于受日本太陽化學在全球范圍內(nèi)關于茶氨酸功能的應用專利的保護，以及我國部分廉價的化學合成茶氨酸產(chǎn)品對天然茶氨酸市場的影響，我國天然茶氨酸的開發(fā)一直未能形成較大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。目前，各種不同規(guī)格的天然茶氨酸的年產(chǎn)總量在200噸以內(nèi)。茶氨酸的規(guī)?；_發(fā)是提高茶葉深加工產(chǎn)業(yè)效益的重要環(huán)節(jié)，也是茶資源（尤其是高茶氨酸茶樹資源）的價值與功能最大化必不可少的一環(huán)。

茶黃素是茶葉深加工領域一個頗具開發(fā)潛力的產(chǎn)品。由于國內(nèi)外關于茶黃素在調(diào)降血脂、預防心腦血管系統(tǒng)疾病、抗病毒、抗氧化、抗炎癥等方面的顯著功效的發(fā)現(xiàn)，九十年代中后期以來，安徽農(nóng)業(yè)大學、湖南農(nóng)業(yè)大學、浙江大學、中國農(nóng)科院茶葉研究所等一直致力于茶黃素的提取分離純化技術研究，并且在茶黃素的制取途徑上取得了重大突破，以兒茶素為底物、外源多酚氧化酶（茶樹、梨、蘋果等植物源及微生物源）為催化動力，生物氧化制備茶黃素，使得茶黃素的工業(yè)化制備成本得到大幅度的降低，有力地推進了茶黃素的產(chǎn)業(yè)化進程，無錫世紀生物、長沙飛拓、黃山華綠園、浙江派諾、江蘇德和、無錫華高等企業(yè)實施了茶黃素的工業(yè)化生產(chǎn)。但是，目前與兒茶素相比，茶黃素的產(chǎn)業(yè)規(guī)模還不大，全國年產(chǎn)不同規(guī)格的茶黃素的總量在200噸以內(nèi)，還存在較大的發(fā)展?jié)摿褪袌隹臻g。

茶多糖的研究與開發(fā)一直受到茶葉深加工領域的關注。與茶氨酸類似，茶多糖的開發(fā)與茶多酚的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)緊密關聯(lián)，從茶多酚萃取后的水層中分離純化茶多糖才是經(jīng)濟、高效的途徑。盡管現(xiàn)有的研究表面茶多糖具有提高免疫力、降血糖、防輻射等多種功效，但是，由于與大部分菌物多糖相比，茶多糖的結構尚不明晰、功能特點欠明顯，國內(nèi)外健康食品領域一直未出現(xiàn)對茶多糖的大量需求。目前，國內(nèi)只有無錫太陽綠寶、成都華高生物等企業(yè)批量生產(chǎn)不同規(guī)格的茶多糖，出口到日本、美國開發(fā)功能飲料和健康食品。但是，茶葉功能成分提制中，豐富的茶多糖資源是具有開發(fā)應用潛力的，不過，這方面的應用基礎研究還需加強。

圖1　

咖啡堿、可可堿、茶堿等嘌呤類生物堿是茶葉中一類主要的功能成分。在九十年代初，我國曾一度流行從茶葉中提制天然咖啡因，且在全國建立了各種規(guī)模的天然咖啡因提取工廠數(shù)十家。然而，兩個關鍵問題制約了當時茶葉天然咖啡因的產(chǎn)業(yè)發(fā)展：一是由于當時茶多酚工業(yè)化規(guī)模開發(fā)還沒有興起，采用茶葉原料僅僅提取咖啡因，生產(chǎn)成本太高，茶葉資源的價值沒有得到有效發(fā)揮，天然咖啡因的生產(chǎn)成本無法與合成咖啡因競爭；二是天然咖啡因是國家管制的一類精神藥品原料，其生產(chǎn)、銷售、采購、應用必須在公安部門和衛(wèi)生部門同時取得合法許可。因此，目前高純度的天然咖啡因在我國已經(jīng)幾乎不生產(chǎn)，主要是以茶多酚萃取后的水層提取低純度咖啡因（30%以下）用于富含咖啡因的功能食品與功能飲料的開發(fā)。茶作為自然界為數(shù)不多的高咖啡因植物之一（除茶以外，還有咖啡、可可、Yerba Mate馬黛茶、瓜拉納Guarana），由于茶葉深加工產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴大，豐富而相對廉價的茶葉咖啡因資源必然成為二十一世紀高咖啡因的功能飲料與功能食品的理想選擇。

茶皂素是中國農(nóng)科院茶葉研究所于七十年代末至八十年代初在國內(nèi)率先研究開發(fā)的，并建立了一批茶皂素提取廠。同時，開展了一系列茶皂素的功能與應用基礎研究，拓開了茶皂素在人類健康、日化用品、植物農(nóng)藥、漁業(yè)養(yǎng)殖、建筑材料等領域的應用潛力。目前，我國已有規(guī)?；a(chǎn)茶皂素的企業(yè)10余家，各種不同規(guī)格茶皂素的年產(chǎn)能力在3000噸以上。可以預言，由于茶皂素優(yōu)越的表面活性和安全性，其將在未來的個人護理的日化用品行業(yè)展示巨大的應用空間，以茶皂素為主要成分的洗發(fā)水、沐浴露、洗滌液將越來越受到消費者的青睞。

自1997年以來，隨著我國茶飲料工業(yè)的飛速發(fā)展和全球即飲茶的持續(xù)升溫，速溶茶和茶濃縮汁作為茶飲料的原料，其產(chǎn)品質(zhì)量得到了大幅度提高，產(chǎn)業(yè)規(guī)模也急劇膨脹。目前，中國已發(fā)展成為全球最大的速溶茶生產(chǎn)國之一，以大閩食品、南京融點、深寶華城、浙江茗皇、福建仙洋洋、浙江易曉、帝泊洱、湘茶高科等公司為代表的速溶茶生產(chǎn)企業(yè)，年產(chǎn)速溶茶和濃縮茶汁的總規(guī)模超過20000噸。

我國茶葉深加工產(chǎn)業(yè)經(jīng)過二十多年的發(fā)展，現(xiàn)已基本形成以功能成分開發(fā)和有效組分開發(fā)為主體的兩個基礎產(chǎn)品體系（圖1）。功能成分體系以茶多酚/兒茶素、茶氨酸、茶黃素、茶多糖、茶皂素、咖啡堿等為主體，有效組分體系則以速溶茶和茶濃縮汁為主體。在此基礎上，利用茶葉功能成分、速溶茶、茶濃縮汁為原料，開發(fā)出具有更高附加值的天然藥物、健康食品、茶飲料、個人護理品、植物農(nóng)藥、動物保健品等終端產(chǎn)品（圖2）。目前，茶葉深加工領域采用不到我國茶葉總產(chǎn)量7%的中低檔原料，創(chuàng)造了我國茶葉1/3強的產(chǎn)業(yè)規(guī)模（約1200億元人民幣，見圖3），取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，且存在巨大的拓展空間。

圖2　茶葉深加工產(chǎn)業(yè)體系構架示意圖

國際市場對茶葉深加工產(chǎn)品的新要求及我國面臨的質(zhì)量問題

盡管我國茶葉深加工產(chǎn)業(yè)在過去的二十多年中得到了長足的發(fā)展，但隨著全球?qū)κ称焚|(zhì)量與安全問題的高度關注，低碳經(jīng)濟與低碳產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，以及天然產(chǎn)物行業(yè)國際競爭的加劇，我國茶葉深加工行業(yè)面臨著質(zhì)量安全、成本與效益等挑戰(zhàn)。

1.質(zhì)量安全問題。在茶葉深加工行業(yè)的起步階段，國內(nèi)外市場對于茶葉提取物的質(zhì)量要求重點關注的是活性成分的含量（如茶多酚總量、兒茶素含量與組成、咖啡因的含量等）。然而，現(xiàn)在不僅對活性成分的含量有越來越嚴格的要求，而且對安全質(zhì)量指標有日益嚴苛的明確規(guī)定，包括農(nóng)藥殘留、重金屬殘留、溶劑殘留、樹脂殘留、微生物指標等。這些安全質(zhì)量指標已經(jīng)成為茶葉提取物質(zhì)量指標體系中不可缺少的重要部分。

2.品質(zhì)、成本與效益問題。除安全質(zhì)量以外，茶葉提取物品質(zhì)問題主要表現(xiàn)在：目標成分純度偏低、產(chǎn)品顏色深暗、有效成分的組成比例不協(xié)調(diào)等。導致品質(zhì)問題存在的主要原因是：工藝技術路線不合理、工藝過程歷時太長、活性物質(zhì)長時處于相對高溫狀態(tài)等。

茶葉提取物的成本與效益問題在競爭日益激烈的天然產(chǎn)物領域日益彰顯。目標成分的收率、提制過程的能耗、溶劑消耗、水耗以及廢水、廢渣、廢氣的排放等是影響產(chǎn)品成本的重要因素。因此，采用高效、低耗、低排放的綠色工藝技術，對茶葉中有效物質(zhì)（兒茶素、茶氨酸、茶黃素、茶多糖、咖啡因等）進行綜合提取是解決茶葉提取物成本與效益問題的根本途徑。

圖3　中國茶葉深加工產(chǎn)業(yè)結構與規(guī)模

現(xiàn)代提取分離純化技術的集成創(chuàng)新是有效解決茶葉深加工領域面臨問題的關鍵

進入二十一世紀以來，越來越多的現(xiàn)代提取分離純化技術在天然產(chǎn)物領域得到推廣與應用，茶葉深加工行業(yè)的飛速發(fā)展無疑也是以這些新技術的應用為依托。茶葉深加工產(chǎn)品所面臨的安全性、品質(zhì)、成本與效益等問題，只有通過一系列新技術的應用才能得到有效解決。

近年來我國茶葉深加工領域采用的現(xiàn)代提取分離純化技術及其在茶葉功能成分提制上取得了良好的應用效果。上述先進技術的集成組合，有效地提高了我國茶葉深加工領域的整體技術水平和產(chǎn)品品質(zhì)，大大增強了國際市場的競爭力。

超臨界CO2萃取的工業(yè)化應用，使得脫咖啡因茶和脫咖啡因速溶茶的生產(chǎn)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化和規(guī)?；?；超聲輔助提取、微波輔助提取與逆流動態(tài)提取技術相結合，實現(xiàn)了相對低溫條件下，高效、快速提取茶葉有效成分，對改善速溶茶的色、香、味品質(zhì)，保持EGCg等活性物質(zhì)的穩(wěn)定性起到了十分積極的作用。

微濾、超濾、納濾等膜技術的應用，使茶葉深加工產(chǎn)業(yè)的技術與品質(zhì)水平實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。這些膜技術的組合應用，降低了茶葉提取物的在制品溫度，提高了濃縮與分離效率，有效地改善了速溶茶的色香味品質(zhì)、增加了湯色透明度、打破了冷后渾的形成，尤其是納米膜的分子篩效應，可以有效調(diào)控茶葉提取物中功能成分的組成比例，開發(fā)出各種特殊的茶葉提取物產(chǎn)品，如脫苦味速溶茶、高酯化比兒茶素、低酯化比兒茶素等。

大孔吸附樹脂柱色譜技術的工業(yè)化應用，是茶葉功能成分提制技術的有一次革命。該技術實現(xiàn)了只采用水和酒精作為溶劑高效分離純化兒茶素組分、茶黃素組分，解決了傳統(tǒng)工藝中存在的氯仿、乙酸乙酯殘留問題，大大提高了兒茶素制品的安全性；木質(zhì)化纖維素這一新型分離介質(zhì)的開發(fā)應用，使兒茶素的柱色譜分離技術得到了進一步的完善，構建了完全意義上的綠色、高效分離純化技術體系；大孔型離子交換樹脂的應用，使得茶氨酸的分離純度和分離效率得到了大幅度的提升；柱色譜分離體系的在線監(jiān)測技術，克服了傳統(tǒng)柱色譜分離體系存在的可控性差、經(jīng)驗性太強的弊端，大大提高了柱色譜洗脫分離過程的可控性和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

茶葉深加工領域的近年來幾個頗具價值的產(chǎn)品創(chuàng)新

隨著茶葉有效成分與人類健康關系的研究深入，使得茶葉功能成分應用的領域越來越廣，依據(jù)所開發(fā)新產(chǎn)品的功能、特性、消費群體不同，對茶葉提取物的質(zhì)量規(guī)格要求越來越細化特特殊化。由于上述新技術的集成應用，近年來在我國茶葉深加工領域?qū)崿F(xiàn)了一系列產(chǎn)品創(chuàng)新，引領著國際市場的茶葉提取物的高端需求趨向。包括：高純脫咖啡因無酯兒茶素、兒茶素單體EGCg、高酯化比兒茶素、低酯化比兒茶素、高純茶黃素、高純天然L-茶氨酸、甲基化兒茶素、高咖啡因綠茶提取物、脫苦味速溶茶、高香冷溶速溶茶。

中國茶葉深加工產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的幾點思考

（1）茶葉深加工是茶葉消費與應用領域拓展、茶葉產(chǎn)業(yè)鏈延伸、產(chǎn)業(yè)規(guī)模與效益快速擴張的最有效途徑，具有誘人的市場前景。盡管我國茶葉深加工產(chǎn)業(yè)（尤其是茶葉提取物產(chǎn)業(yè)）在國際市場上起到了舉足輕重的作用，但是，我國茶葉深加工的比例遠遠低于日本等發(fā)達國家，茶葉深加工的產(chǎn)業(yè)規(guī)模還不大，尤其是由茶葉提取物為原料拓展的深加工終端產(chǎn)品規(guī)模偏小，值得引起行業(yè)的高度關注和重視。

（2）茶與健康的最新研究成果及現(xiàn)代消費理念的是推進茶葉深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的直接動力。

（3）中國茶葉功能成分的提制技術的發(fā)展由過去單一的追求純度，發(fā)展到全面考慮安全性、純度、消耗、成本、效率、效益等綜合質(zhì)量指標體系，對產(chǎn)業(yè)的硬件條件、技術水平、人員素質(zhì)、管理水平都有更高的要求。

（4）我國茶飲料工業(yè)的快速發(fā)展，締造了茶葉深加工產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展的奇跡。但是，茶飲料的風味、貯藏期間有效物質(zhì)的穩(wěn)定性、茶飲料加工中防腐劑、抗氧化劑的大量使用，是阻礙茶飲料工業(yè)健康持續(xù)發(fā)展的主要技術瓶頸。

（5）茶飲料市場的高門檻將阻礙中小企業(yè)進入該領域，茶飲料市場的多元化將是一個緩慢的過程，茶飲料已經(jīng)發(fā)展成為高度規(guī)?；⑵放苹男袠I(yè)。

（6）中國茶葉深加工技術的研究，必須由專注提取分離純化技術創(chuàng)新轉(zhuǎn)向重點開展活性成分的功能拓展與應用的技術基礎研究。

（7）茶葉有效成分功能性終端產(chǎn)品的研究與開發(fā)是實現(xiàn)資源高倍增值的關鍵環(huán)節(jié)。我國茶葉深加工產(chǎn)業(yè)的投資，應迅速從大規(guī)模建立茶葉提取物工廠轉(zhuǎn)移到建立以茶葉功能成分為原料的天然藥物、保健食品、功能飲料、個人護理品的大健康產(chǎn)業(yè)上來。功能性終端產(chǎn)品生產(chǎn)的規(guī)?；c經(jīng)營的品牌化是“十三、五”中國茶葉深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點。□

（本文有刪減）