茶粕的营养价值、功能特性及其在动物生产中的应用.pdf

动物营养学报，（）：茶粕的营养价值、功能特性及其在动物生产中的应用蒋线吉，冯淦熠 李 瑞 印遇龙，（湖南农业大学动物科学技术学院，湖南畜禽安全生产协同创新中心，长沙；中国科学院亚热带农业生态研究所，中国科学院亚热带农业生态过程重点实验室，畜禽养殖污染控制与资源化技术国家工程实验室，动物营养生理与代谢过程湖南省重点实验室，长沙）摘 要：茶粕是油茶果实榨油后的残留物，其粗蛋白质和碳水化合物含量高，且含有不饱和脂肪酸、茶皂素、单宁、生物碱及少量黄酮、多糖等活性成分，具有较好的营养价值和功能特性。因加工工艺不同，茶粕一般可制成粉状、颗粒状和饼状，经提皂加工后粗蛋白质含量增加，粗纤维含量降低，可作为蛋白质饲料替代部分豆粕使用。本文综述了茶粕的营养价值和功能特性、茶皂素的提取工艺以及茶粕在畜禽和水产动物生产中的应用，以期为非常规饲料的开发利用提供理论指导。关键词：茶粕；茶皂素；活性成分；脱皂工艺；蛋白质饲料中图分类号：文献标识码：文章编号：（）收稿日期：基金项目：国家重点研发计划（，）；云南省科技重点项目（）；湖南省自然科学基金项目（）作者简介：蒋线吉（），男，湖南永州人，硕士研究生，研究方向为畜牧学。：通信作者：李 瑞，助理研究员，：油茶（）又名油茶籽油、山茶油，属于山茶科山茶属，为常绿小乔木或灌木，是我国特有的木本食用油料树种。油茶与油棕、油橄榄和椰子并称为世界四大木本食用油料树种，与乌桕、油桐和核桃并称为我国四大木本油料植物。近年来，我国油茶产业发展迅速，年种植面积达 万亩（亩），预计到 年将达到 万亩，年产量 万，产值达到 亿元。目前，我国油茶主要分布在长江流域及以南的中亚热带地区、部分热带和北亚热带地区，湖南、江西、广西、浙江等 个省（区）的 个县（市、区）为其核心栽培区。我国栽培的油茶品种较多，主要包括普通油茶、小果油茶、越南油茶、浙江红花油茶、腾冲红花油茶、攸县油茶等，其中以普通油茶的种植面积最大。茶粕是油茶果实榨油后的残留物，因加工工艺不同，一般可制成粉状、颗粒状和饼状，颗粒状的茶粕外观呈紫褐色，含有茶皂素、单宁、生物碱以及少量的黄酮和植酸等天然活性成分。初榨茶粕可进一步提取茶皂素、黄酮、多酚及多糖等活性成分，其提取物可用于制作洗涤剂、护手霜等日化用品，亦可用于医药、农药和饲料添加剂等领域。茶皂素、单宁等抗营养因子，由于动物采食后会产生不良影响，加之目前茶皂素的提取工艺尚未成熟及规模化，因此尚未被充分应用于饲料行业中，但茶粕中的多糖、多酚作为饲料添加剂应用于畜禽生产中已取得了显著的效果。本文就茶粕的营养价值、活性成分的提取工艺以及其在动物生产中的应用进行论述，以期为非常规饲料的开发与利用提供理论指导依据。茶粕的营养价值 茶粕中的主要营养物质为粗蛋白质、粗纤维、期蒋线吉等：茶粕的营养价值、功能特性及其在动物生产中的应用粗脂肪及不饱和脂肪酸，活性成分主要有茶皂素、多糖、多酚、黄酮、维生素、油酸及角鲨烯。此外，茶粕中含有钙、镁、铁、锰、锌、铜等多种微量矿物元素，对动物的生长发育有益。表 列出了茶粕中的主要营养物质和活性成分含量。表 茶粕中的主要营养物质和活性成分含量 项目 含量 水分 粗蛋白质 粗脂肪 粗纤维 粗灰分 茶皂素 总糖 单宁 咖啡碱 茶粕加工工艺不同，造成其粗脂肪和粗纤维去除效率存在差异，最终体现在含量上差异较大。茶粕经过反复浸提后，粗脂肪和粗纤维的含量降低，再通过酶解或微生物发酵等方式处理，可使其粗蛋白质含量增加，粗纤维含量进一步降低，茶皂素降解率提高，溶血毒素的作用下降，茶粕的适口性和饲用价值得到改善。茶粕脂肪酸 茶油营养价值高，与橄榄油相当，高于花生油，被誉为“东方橄榄油”。与橄榄油相比，茶油中亚油酸、亚麻酸的含量更加丰富，且油酸含量。表 列举了茶油、橄榄油、花生油中主要脂肪酸 的 含 量。初 榨 油 的 茶 粕 中 油 脂 含 量为。茶粕蛋白 茶粕中粗蛋白质含量可达，富含 种氨基酸，其中 种必需氨基酸的总含量占总氨基酸的（），低于联合国粮食及农业组织（，）给出的参考标准（）。茶粕蛋白的必需氨基酸中赖氨酸、蛋氨酸和苏氨酸的含量分别为、，色氨酸含量最丰富，是标准评价模式的 倍，因此茶粕可以充当色氨酸营养补充剂应用在生产中。茶粕中各氨基酸的含量不均衡，经发酵处理或补充一些限制性氨基酸，可作为一种蛋白质饲料原料应用在生产中。不同的工艺处理可使茶粕蛋白发生功能改变。等利用氧化氢脱色对茶粕蛋白进行结构和物理性质变化的测试，通过显微镜结构和红外光谱分析得知，脱色后的茶粕蛋白降低了起泡性、乳化性，提高了持水力；茶粕蛋白性质发生了改变，但茶粕蛋白的结构没有变化。茶粕蛋白具有较高的吸油性和乳化性，可以作为一种蛋白质强化剂或发酵产品中的蛋白质原料，拥有广阔的应用前景。表 展示了茶粕蛋白的氨基酸组成。表 茶油、橄榄油和花生油中主要脂肪酸的含量 ，脂肪酸 茶油 橄榄油 花生油 亚麻酸 （）亚油酸 （）油酸 （）硬脂酸 （）棕榈油 （）茶粕中的活性成分 茶皂素 茶皂素是一种三萜类皂苷，为天然非离子型表面活性剂，具有较好的乳化、发泡、去污性。历史上第 次分离出茶皂素是在 年，在此后的 年先后开展了对茶皂素的分离提纯、结构鉴定和理化性质等方面的研究。世纪 年代末，柳荣祥等研究了茶皂素的工业提取技术，为茶皂素的生产应用提供了理论依据。目前已知茶皂素是一种具有溶血毒性的活性物质，其溶血指数为，但茶皂素的溶血毒素仅对血红细胞起作用，其引起溶血的机制是改变胆固醇的细胞膜通透性。动 物 营 养 学 报 卷表 茶粕蛋白的氨基酸组成 必需氨基酸 含量非必需氨基酸 含量精氨酸 丙氨酸 组氨酸 天冬氨酸 异亮氨酸 半胱氨酸 亮氨酸 谷氨酸 赖氨酸 甘氨酸 蛋氨酸 丝氨酸 色氨酸 酪氨酸 苯丙氨酸 脯氨酸 苏氨酸 缬氨酸 目前，茶皂素的应用方向主要有 个：）作为农药加以使用。茶皂素对鱼的毒性很大，可溶解鱼的活细胞，茶皂素对鱼的半致死剂量（）达 ，因此多用于杀鱼清塘。等使用 大孔树脂和乙醇梯度洗脱法从油茶种子中提取不同纯度的茶皂素提取物，以茶园鳞翅目害虫斜纹夜蛾为研究对象，通过接触毒性试验和胃毒性试验评价茶皂素提取物的杀虫效果，结果证明，茶皂素可以破坏表皮的蜡质层，造成严重的水分流失，并能穿透斜纹夜蛾的肠道内部，食用茶皂素后，肠绒毛缩短，肠壁空腔被破坏，导致幼虫死亡。）作为化学原料应用于日用化工领域。茶皂素因具有表面活性大，亲水、亲油性好，表面张力小，湿润性强等优点，故而可作为洗涤剂、乳化剂、发泡剂及湿润剂的重要成分之一。）作为饲料添加剂饲喂畜禽。等使用 法和台盼蓝染色法评价细胞培养中茶籽皂素对猪繁殖与呼吸综合征病毒（，）的细胞毒性和抗病毒能力，结果表明，茶籽皂素具有体外抗 活性，可作为一种潜在对 进行预防和控制的抗病毒药物。等研究了茶皂素对环磷酰胺诱导鸡发生的氧化应激的反应，该试验将 只鸡分为 组，其中、组肌肉注射环磷酰胺诱导氧化应激和免疫抑制，、组用茶皂素饮水灌胃 ，组用新城疫病毒和传染性支气管炎病毒二价活疫苗免疫。结果表明，茶皂素对鸡具有抗氧化活性，可增强免疫反应，且对鸡没有副作用，由此推测茶皂素可能是一种潜在的改善氧化应激所致免疫抑制的药物。等将 头泌乳期荷斯坦奶牛随 机 均 分 为 组，分 别 添 加、（头）茶皂素，经过 周的适应期和 周的治疗期得到奶牛的产奶性能、血液免疫功能及乳 脂 肪 酸 数 据，结 果 表 明，饲 粮 中 添 加 （头）的茶皂素饲喂 周后具有减轻氧化应激、提高免疫力等效果。此外，在杜泊母羊饲粮中添加茶皂素可以增加氮排放量、减少甲烷排放量。茶皂素作为一种活性物质，其在生产中应用广泛，同时现阶段茶粕主要也是用作提取茶皂素，这表明提皂后的茶粕二次加工利用拥有巨大潜力。多糖 茶粕多糖主要由甘露糖（）、半乳糖（）、阿 拉 伯 糖（）、鼠 李 糖（）、葡萄糖（）和木糖（）等 种单糖组成，平均相对分子质量为 。等使用热水浸提法、超声波浸提法、酶浸提法和碱浸提法从茶籽饼中提取出 种多糖（、和），分别对它们进行结构特征和抗氧化活性测定，结果表明，种多糖的结构特征和分子质量不同，分子比例存在显著差异，但 种多糖的单糖组成一样；在抗氧化方面，种多糖均显示出浓度依赖性的抗氧化活性，对，二苯基三硝基苯肼（，）自由基、羟自由基和超氧阴离子自由基具有较高的清除活性。上述试验结果表明，茶籽饼多糖具有作为抗氧化剂的潜力。等采用超滤分离法从茶籽饼粕中提取出 种分子 质 量 不 同 的 多 糖（、）并对它们进行抗氧化活性测试，结果表明，种茶粕多糖都具有抗氧化活性，的金属螯合能力最强，对自由基的清除能力最高，的分子质量最高。等使用乙醇浸提 期蒋线吉等：茶粕的营养价值、功能特性及其在动物生产中的应用法从茶籽饼中提取出粗多糖，并研究了该茶籽饼多糖对超氧阴离子自由基和羟自由基的体外清除作用，然后以秀丽隐杆线虫为模型动物，研究了茶籽饼多糖对体内抗氧化酶活性、脂质过氧化水平和超氧化物介导的百草枯毒性的影响，最后使用小鼠测定其抗肿瘤活性和铁螯合能力，结果表明，该茶籽饼多糖在体内、体外均有抗氧化活性，对秀丽线虫各指标均有作用，当其浓度达到 时，对小鼠的抗肿瘤率为，具有显著的抗肿瘤效果。胡贵丽等研究了饲粮中添加茶籽多糖和博落回生物碱对黄羽肉鸡肠道菌群的影响，结果显示，饲粮中添加茶籽多糖和博落回生物碱均能够改善黄羽肉鸡的空肠形态结构，其作用效果与抗生素相当；茶籽多糖和博落回生物碱联合使用与单独添加均能显著增加空肠内容物中乳酸杆菌数量，且效果均优于抗生素，说明茶籽多糖和博落回生物碱均能替代抗生素。多肽 多肽是一种可被动物消化道直接吸收利用的小分子，在酸性和碱性条件下均具有较大的溶解性和持水力，在碱性条件下具有良好的热稳定性和冷冻储存稳定性。多肽具有较强的生理活性，且在体内的半衰期较短，分解利用较快。机体内的各个器官和组织中都存在活性多肽，特定的多肽可调节细胞的生理功能，改善机体的心血管及植物性神经功能，并具有促进器官和组织吸收和利用营养物质、抗病菌和抗病毒等功效。龚吉军构建了小白鼠致毒模型，使用不同浓度梯度的茶粕多肽开展小白鼠体内抗氧化试验，结果表明，中、高剂量组的小鼠肝脏中超氧化物歧化酶（，）与谷胱甘肽过氧化物酶（，）活 性 显 著 提高，这表明茶粕多肽具有良好的抗氧化活性；茶粕中的蛋白质可被碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶水解成小分子的多肽，这些多肽可通过抑制血管紧张素转换酶（，）来调节肾素血管紧张素系统（，）和激肽释放酶 激肽系统（，），促进血管舒张，从而拥有降血压的生理活性。其他活性成分 茶粕中还含有多酚、黄酮等活性成分。多酚可作为药用成分，具有提高机体抵抗力、清除自由基及延缓衰老等功能。曹耀强等分别使用异丙醇、正己烷、乙醚等 种溶剂提取油茶饼中的酚类化合物，并通过开展体外抗氧化试验发现，油茶饼中的酚类化合物对 的清除率可达，对羟基自由基的清除率可达，对二价铁离子（）的络合能力可达，还原力为，对超氧阴离子的清除率可达，经这 种不同溶剂处理后得到的酚类提取物都表现出了显著的体外抗氧化能力。茶粕中的 种山奈酚活性物质对 自由基具有高效的清除作用，还能保护血管内皮细胞不受过氧化氢（，）的氧化损伤。此外，使用多元醇溶剂从茶粕中提取的多酚物质制备的防晒霜，可以降低紫外线（，）的吸收量，增加对（长波紫外线）和（中波紫外线）的防护能力。黄酮也是茶粕中一种典型的抗氧化活性成分。茶粕黄酮结构中黄酮苷的苷元是山奈酚（，四羟基黄酮），糖基部分由葡萄糖及鼠李糖构成。茶粕黄酮抗氧化能力强于维生素，同时具有改善心脑血管类疾病、治疗糖尿病、抑制炎性生物酶及药物代谢酶的功能。陈力使用高速逆流色谱方法提取茶饼粕中的黄酮，进行黄酮单体的功能测定，试验表明从茶饼粕中提取的黄酮可有效地清除 自由基，对受损细胞具有保护作用。通过石油醚从茶籽饼粕中提取出的橙花醇已被证实在食品加工、医疗保健领域具有较高价值；此外，茶籽饼粕中还含有壬醛、石竹烯等有益活性物质，说明茶籽饼粕具有很高的经济价值。茶粕的脱皂工艺 茶粕含有茶皂素，且味苦、辛辣，适口性极差，同时对鱼红细胞具有溶血毒素性，在水产和畜牧养殖行业中尚未作为一种饲料原料加以开发利用，目前仅应用于对鱼塘和虾蟹塘等清杀消毒，这在一定程度上造成了资源浪费。年，国家随着发布油茶产业发展指南，力争到 年油茶产量达到 万，这预示茶粕的产量会有较大提高。为提高茶粕的饲用价值，茶皂素的提取是最为关键的步骤之一，因此，探讨一种高效的茶皂素提取工艺是必要的。目前，茶皂素的提取方法主要有 种，分别为热水浸提法、化学溶剂浸提法、超声波辅助浸提法和微波辅助浸提法。表 对这 种提取方法的操作步骤以及优缺点进行了梳理总结。动 物 营 养 学 报 卷表 茶皂素的提取方法 项目工艺流程优点缺点案例参考文献物理浸提取法 茶籽饼经粉碎后，用热水浸提一段时间，经过滤分离后得到的提取液经浓缩、富集后得到高浓度的皂素液，最终经干燥处理得到茶皂素所用设备较少、生产流程简单、提取成本较低；茶皂素的水溶性极好，此法在生产中已得到大规模地应用需要大量的水来处理，且易造成茶粕淀粉糊化和蛋白质胶体化；茶皂素的浓缩、干燥时间较长，提取的茶皂素存在浓度偏低、颜色较深等问题，经济效益低设定浸提温度分别为、时，得出在浸提温度为 时茶皂素从茶粕中的分解量为最高，在浸提温度为 时，茶皂素的分解量随温度的升高而提高，当高于 时，茶皂素水解效果受到抑制，分解量降低唐鹏程等化学溶剂浸提法 乙醇法：茶粕粉碎脱脂乙醇低温浸提过滤分离（废渣丢弃）收集提取液长管蒸发器浓缩高浓度皂素液干燥茶皂素用乙醇提取的茶皂素具有纯度、提取率高、产品结构稳定等优点，是目前工业上常用的有机溶剂浸提剂生产中大量使用有机溶剂容易产生环境污染，且毒性比较高、沸点低、易燃，对生产设备和加工环境要求高将茶粕粉碎脱脂，使用不同浓度的乙醇浸提，确定了乙醇浓度在、浸提温度 、时间 、固液比 时，提取率为 赵文净等、孙万里超声波辅助提取法 茶粕粉碎脱脂超声波辅助热水提取离心分离（滤渣进一步加工）茶皂素提取液（添加絮凝剂）离心分离蒸发干燥茶皂素减少了浸提时间，降低能耗，提高茶皂素的提取率固定资产投入大，超声波会使人感觉不适使用正交试验进行茶皂素超声波辅助乙醇提取最佳工艺：乙醇浓度、温度 、时间 、料液比 ，得率最高为 等微波辅助提取法茶粕粉碎浸提微波提取离心分离（残渣进一步加工）蒸发干燥茶皂素缩短了浸提时间，能够将大部分茶皂素提取出来，极大地提高了生产效率，节约了浸提溶剂，资源利用率进一步提高，经济潜力巨大辐射过大和前期设备投资高，规模化生产后产量受设备制约使用单因素试验，固定参数：微波功率 、时间 、温度 、料液比 及乙醇浓度，得率最高可达 等 期蒋线吉等：茶粕的营养价值、功能特性及其在动物生产中的应用 茶粕在动物生产中的应用 在猪生产中的应用 茶粕经发酵脱皂后茶皂素含量可降低至 左右，粗蛋白质含量提高到，大大改善了适口性。陈作勇等在生长猪饲粮中添加茶籽饼（茶皂素含量），猪的日增重显著增加，料重比降低，改善了猪的生长性能。黄良柏等在妊娠母猪饲粮中添加 脱皂茶粕后提高了母猪的繁殖性能。岳龙等报道，水酶法茶粕可替代部分麦麸应用于生长猪饲粮，不影响猪的生长和健康。茶粕提取后残留的多糖、多酚等活性成分在一定程度上有维护和改善猪肠道健康的功效。茶皂素有利于改善哺乳仔猪的肠道功能，促进哺乳仔猪肠道对养分的消化与吸收。此外，茶皂素具有较强的抑菌活性，可调节肠道菌群，改善肠道健康，增强猪只的抗病能力。茶粕中的单宁可增强断奶仔猪肠道中消化酶的活性，促进其对饲粮中营养物质的消化与吸收，进而提高其生长性能；同时，茶粕中的单宁作为一种典型的多酚类物质，自身具备较强的抗氧化能力，作为饲料添加剂可以提高断奶仔猪抗氧化应激的能力，降低仔猪腹泻率。茶粕中的多糖作为一种活性成分，在茶皂素提取加工环节得以保留，作为饲料添加剂补充在饲粮中可促进猪只生长。李学军等在生长猪饲粮中添加 茶籽多糖，猪的平均日增重提高了，平均日采食量提高了，料重比降低了，血清 活性提高了，丙二醛（，）降低了，表明茶籽多糖可以改善生长猪的生长性能，增强机体抗氧化能力和免疫力。等在断奶仔猪饲粮中添加 茶粕提取物糖硫萜烯素，仔猪肝脏 活性升高。在反刍动物生产中的应用 卫洋洋在荷斯坦奶牛饲粮中添加发酵茶粕替代、的豆粕，结果显示，与对照组相比，发酵茶粕组荷斯坦奶牛的产奶量、乳脂率和乳糖率显著提高，乳蛋白率极显著提高，表明发酵茶粕可显著提升泌乳期奶牛的生产性能。在家禽生产中的应用 茶粕提取物在家禽生产中应用较多，但茶粕作为饲料原料饲喂家禽的报道较少。孙艳发等和张敏等在爱拔益加（）肉鸡饲粮中添加茶籽饼粕进行饲喂试验，结果表明，茶籽饼粕对肉鸡的脂肪代谢及肠道微生物群有一定的调控作用，且极显著提高了 日龄肉鸡胸肌的肌内脂肪含量；添加 茶籽饼粕可显著降低肉鸡盲肠中大肠杆菌数量，提高 日龄肉鸡的血清白蛋白、十二指肠黏膜免疫球蛋白 含量。在水产养殖中的应用 茶粕在水产养殖行业中应用较广。茶粕不仅可以用于鱼清塘、灭螺，还可以按一定的比例添加在鱼饲料中。周江等将茶粕按 的比例添加至罗非鱼饲料中，罗非鱼的成活率在 以上，与对照组相比，茶粕组罗非鱼的增重率提高了，随着茶粕添加比例的提高，罗非鱼的肌肉粗蛋白质和鱼体粗脂肪含量均有所增加，其原理可能是茶粕中低剂量（）的茶皂素改善了罗非鱼体内的酶活系统，提高了罗非鱼的生长性能，增强了其机体免疫力。小 结 我国拥有丰富的油茶资源，茶粕资源的高效开发与利用可有效缓解国内饲料原料短缺的压力。茶粕的营养价值较高，但因其所含有的茶皂素具有溶血毒性且适口性差等特点，目前尚未被广泛应用于饲料行业。今后应加强茶粕在畜禽生产中的应用研究，为其在畜禽生产中的应用提供理论依据。此外，茶粕提取物与其他生物活性物质和营养素配伍是否可以发挥协同作用，也需要进一步研究。参考文献：胡官波，赵建飞，贺喜，等茶粕资源开发及利用饲料与畜牧，（）：，（）：（）国家林业和草原局办公室油茶产业发展指南（）：（）：（）动 物 营 养 学 报 卷 中华人民共和国国家发展和改革委员会，中华人民共和国财政部，中华人民共和国国家林业局关于印发全国油茶产业发展规划（年）的通知（）：，（）（）：（）中华人民共和国国家林业局国家林业局关于印发全 国 油 茶 主 推 品 种 目 录 的 通 知 （）：（）：（）刘彦明，杨宇，王辉茶饼中茶皂素的提取和微量元素的测定信阳师范学院学报（自然科学版），（）：，（），（）：（）齐小健，彭瑞福从油茶饼中提取皂素化学世界，（）：，（）：（）张新昌油茶粕蛋白的分离纯化及功能特性研究 硕士学位论文 长沙：中南林业科技大学，：，：（）冯谢力，张淑娇，贾素丽普通花生油和高油酸花生油脂肪酸比较研究煤炭与化工，（）：，（）：（）朱培，钟海雁，郑菲，等不同油茶饼粕的营养成分比较与饲用可行性分析 经济林研究，（）：，（）：（），：，（）：，（）：柳荣祥，朱全芬，夏春华茶皂素表面活性剂及其应用研究进展日用化学工业，（）：，（）：（），（）：，（）：，（）：，（）：，（）：期蒋线吉等：茶粕的营养价值、功能特性及其在动物生产中的应用 孙冀平茶叶籽中皂素及多糖的研究博士学位论文无锡：江南大学，：，：（），（）：，：，（）：胡贵丽，刘靖，田莎，等茶籽多糖和博落回生物碱对黄羽肉鸡肠道菌群的影响及博落回血根碱的抑菌活性动物营养学报，（）：，（）：（），：黄德娟，黄德超生物活性肽生物学通报，（）：，（）：（）龚吉军油茶粕多肽的制备及其生物活性研究博士学位论文长沙：中南林业科技大学，：，（）曹耀强，谢新华，陈卫军，等油茶饼中酚类化合物的抗氧化性研究食品科技，（）：，（）：（），（）：，（）：张海凤油茶籽中有效成分的分离、鉴定及综合利用研究 硕士学位论文 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