肉桂渣資源化利用研究進展

張笮晦，童永清，錢信怡，畢良武，鄧家剛

(1.廣西中醫藥大學 藥學院，廣西 南寧 530200；2.廣西中藥藥效研究重點實驗室，廣西 南寧 530200；3.廣西農作物廢棄物功能成分研究協同創新中心，廣西 南寧 530200；4.廣西庚源香料有限責任公司，廣西 東興 538100；5.中國林業科學研究院 林產化學工業研究所 生物質化學利用國家工程實驗室 國家林業和草原局 林產化學工程重點開放性實驗室 江蘇省生物質能源與材料重點實驗室，江蘇 南京 210042)

肉桂(Cinnamomum cassia Presl)又名玉桂，是我國傳統的藥食兩用作物，植物資源豐富，主要分布于廣西、廣東等地區。肉桂枝葉在工業上主要用于提取肉桂油，提油后所余殘渣即為肉桂渣。我國兩廣地區每年都有大量的肉桂渣產生，肉桂渣的傳統處理方式是作為肉桂油生產車間的鍋爐燃料，提供熱量。而肉桂渣中含有多糖、多酚、黃酮、皂苷等中藥活性成分以及大量的纖維素、半纖維素、木質素、蛋白質等高分子生物質[1-2]并未得到有效利用。若能利用肉桂渣開發系列新產品，不僅能減少其焚燒對局域環境的污染，還能產生巨大的經濟效益[3]。本文對肉桂渣的活性成分及開發利用進行了綜述，以期為開發肉桂加工副產物提供參考依據。

1 肉桂渣的活性成分

1.1 多糖類

肉桂多糖有抗氧化、抗病毒[3]、降糖[4]、抗腫瘤等[5]作用。于峰等[5]對乙醇浸提回流法提取的肉桂渣提取液中多糖的含量進行測定，得出肉桂渣中多糖含量為116.8 mg/g。梁秋霞[6]采用3,5-二硝基水楊酸法(DNS法)測得肉桂渣總糖和還原糖含量分別為24.16%,1.09%，由此計算出肉桂渣多糖含量為23.07%。并用響應面法優化得出提取多糖的最佳工藝為溫度100 ℃，時間4 h，固液比1∶25，得率為19.20%。黎貴卿等[7]研究了直接浸提和微波輔助提取肉桂渣多糖的最佳提取條件。微波輔助提取的最佳條件為：料液比1∶8，微波時間25 min，微波功率350 W，提取2次，提取液中多糖濃度為24 mg/mL。 直接浸提的最佳條件為：料液比1∶10，浸提2.5 h，浸提溫度80 ℃，浸提3次，提取液多糖濃度為2.34 mg/mL。

1.2 多酚類

肉桂多酚具有抗炎[8]、抗氧化[9]、降低血糖、調節血脂、改善肝功能等[10]藥理作用。肉桂中已鑒定的多酚主要為類黃酮類及其多聚體化合物：兒茶素，表兒茶精，肉桂多酚A2、A3、A4，甲基羥基查耳酮，表沒食子兒茶素沒食子酸酯(EGCG)，原花青素-A，原花青素-B(單倍體、二聚體、三聚體、多聚體)，縮合單寧，阿魏酸等[11]。鐘益寧等[12]采用95%乙醇索氏回流提取肉桂枝葉非揮發部分粗粉，所得浸膏用AB-8大孔樹脂富集純化得到肉桂非揮發部分總多酚，酒石酸亞鐵比色法和福林酚比色法測得總多酚含量分別為82.2,90.5 mg/g。李英杰等[13]對肉桂渣進行提取研究，得到低香豆素、高多酚量、顏色和流動性好的高品質肉桂多酚提取物，最佳提取條件：時間2 h，溫度60 ℃，乙醇體積分數55%，料液比1∶8，其多酚提出率為106.4 mg/g，產率為20.7%，質量分數為51.4%。重慶都好生物科技有限公司發明了一種肉桂渣制備多酚的方法[14]：肉桂渣干粉與乙醇混合，萃取1～3次，合并萃取液，蒸干后與石油醚混合，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體凍結后冷凍干燥得肉桂渣多酚粗提物。

1.3 黃酮類

黃酮類化合物具有抗氧化、抗腫瘤、抗病毒、消炎、抑菌、保護心腦血管系統和肝臟，延緩衰老提高免疫力等作用[15-16]。研究表明桂葉渣及桂皮渣中總黃酮含量分別為1.18 g/L和3.76%～4.47%[17-19]。庫詠峰[20]采用乙醇浸提法、水浸提法和超聲波輔助法確定提取肉桂渣總黃酮最佳工藝分別為：(1)乙醇浸提法：乙醇濃度50%、料液比1∶40(g/mL)、 提取溫度80 ℃、提取時間4 h，總黃酮提取率為3.80%；(2)水浸提法：料液比1∶50(g/mL)、 提取溫度90 ℃、提取時間5 h，總黃酮提取率為1.51%；(3)超聲波輔助法：乙醇濃度50%、料液比1∶50(g/mL)，提取溫度50 ℃、提取時間30 min，總黃酮提取率為3.56%。趙月[21]采用超聲-微波協同提取儀提取肉桂渣總黃酮，得到優化工藝條件為：乙醇體積分數 72%，液料比 28∶1，萃取溫度66 ℃，微波功率300 W，萃取時間 6 min，超聲功率 50 W，肉桂黃酮得率為5.62%，純度為26.46%。用動態純化法確定最優工藝：上樣液濃度1.0 mg/mL、樣品液吸附流速2 BV/h、洗脫流速3 BV/h、 乙醇洗脫劑為70%。純化后黃酮純度增加到49.26%，其純化得率為21.5%。

1.4 皂苷類

肉桂皂苷具有降血糖、降血脂、驅蚊、抗菌、預防骨質疏松、提高免疫力、抗氧化等功能[22-24]。李健等采用水浴振蕩法和超聲波輔助溶劑法提取肉桂渣總皂苷，得出水浴振蕩法的優化工藝為：提取溫度50 ℃，固液比1∶16，提取溶劑的濃度為60%，提取時間5 h，得到總皂苷含量為3.407%[25]；超聲波輔助溶劑法的優化工藝為超聲溫度60 ℃，超聲功率70%，超聲時間40 min，得到肉桂總皂苷含量為4.393%[26]，可見超聲波輔助溶劑法對肉桂渣總皂苷的提取效果優于傳統溶劑法。

2 肉桂渣的開發利用

2.1 制備生物發酵飼料及添加劑

肉桂渣中含有多種中藥化學成分，具有一定的藥效作用。以肉桂渣為原料，開發生物發酵飼料及添加劑，不僅能促進動物食欲、提高飼料利用率和營養水平，還提高了飼料耐貯性， 增強動物免疫力，調節腸道菌群，而且發酵脫毒，也提高飼料安全性[3]。楊漓等[27]對八角、肉桂和香茅渣進行發酵處理，配制飼料添加劑，研究其對肉雞和蛋雞的影響。結果表明，在基礎日糧中添加八角、肉桂和香茅渣配比為1∶1∶3所制成的添加劑能有效增強肉雞和蛋雞的抗病性、增加肉雞體重、減少所需食料量以及提高蛋雞產蛋量。肉雞喂養120 d平均增重1 153 g，發病率降低13%，食料量減少15%；蛋雞提前8 d產蛋，80 d 多產蛋62個。廣西壯族自治區林業科學研究院[28]發明了一種制備肉桂生物飼料的方法。該方法以肉桂油生產剩余枝葉為原料，采用微生物復合菌及纖維素梅、木聚糖酶協同作用發酵得到肉桂生物飼料，再以6%～15%添加到豬飼料中，可增進家畜食欲，提高免疫力。安徽旺潤生物科技有限公司[29]發明了一種肉桂渣生物飼料添加劑的制備方法。此方法以肉桂渣作為原料，經過高溫殺菌處理、用耐高溫a-淀粉酶進行酶解至DE值5～16，調pH 3 滅酶，均質機均質，得到肉桂水解物，干燥后作為飼料添加劑使用。張厚冰[30-39]發明了10種降解肉桂渣制備魚飼料添加劑的方法，分別具有補充維生素、補鈣、補充氨基酸、補充微量元素以及驅蟲等作用。

2.2 栽培食用菌

肉桂渣含有豐富的木質纖維，可作為食用、藥用菌培養料新資源用于栽培食用菌，既合理利用現有資源創造經濟效益，也在一定程度上解決了食用菌栽培材料緊張及資源浪費問題。夏鳳娜等[40]利用肉桂木屑與普通闊葉樹木屑作對比，栽培了6種食用菌，其中刺芹側耳在兩種培養料上的生長情況差異不大；白黃側耳和靈芝在肉桂木屑培養料上菌絲生長速度明顯比在普通闊葉木屑上快，但子實體整齊度和生物轉化率都無較大差別；猴頭菇在肉桂木屑培養料上生物轉化率明顯高于在普通闊葉木屑上；秀珍菇在肉桂木屑培養料上生長速度和生物轉化率均比在普通闊葉木屑上快/高；柱狀田頭菇在肉桂木屑下的生長情況較好。6種食用菌均能在肉桂木屑培養料上生長，且長勢良好，甚至比在普通闊葉木屑上更好，有望為綜合利用肉桂渣資源提供一條途徑。此外，以肉桂木屑為栽培材料培育出的肉桂靈芝、肉桂黑木耳等多種食用菌還獲得了專利及有機食品認證[41]。

2.3 制備生物燃氣與活性炭

利用肉桂渣生產清潔能源和炭材料，變廢為寶。肉桂渣中含有的大量生物質可通過熱解或氣化的方法轉化為生物燃氣及活性炭，同時也能有效解決腐爛造所成的環境污染。廣西南寧榮威德新能源科技有限公司[42]公開了一種肉桂藥渣制備可燃氣的方法，肉桂渣經過烘干、粉碎、氣化、降溫、分離等步驟，可制備可燃氣，條件可控且收率高。此方法所制得的可燃氣主要成分為CH4，占79%以上，可燃氣的回收率高達52%以上。此外，柳葉[43]以肉桂渣為原料，用磷酸熱解法制備活性炭，得到最佳制備工藝條件：磷酸濃度40%，料液比1∶3，微波功540 W，微波時間20 min，得到活性炭收率達45.28%，亞甲基藍吸附值達12.43 mL/0.1 g，碘吸附值達881 mg/g。

2.4 其他

肉桂渣可以用來制備肉桂衍生物肉桂酰胺，肉桂酰胺具有一定的生物活性，可作為抗腫瘤藥物開發的先導物[44]，抑制腫瘤細胞的生長和轉移[45]。張笮晦等[46]對肉桂渣生物降解制備肉桂酰胺進行研究，得出在鏈霉菌CG19濕菌體40 g/L、底物(肉桂渣)8.0 g/L、發酵培養基初始pH=5、30 ℃下反應3 d，肉桂酰胺收率為0.32%。

GRANATO D等的研究表明[47]添加肉桂、丁香等草藥提取物能提高酸奶的生物活性及功能。TANG PL等[48]對桂皮渣、桂枝渣、桂葉渣的水解液和提取液分別與脫脂乳共發酵生產酸奶的抗氧化活性進行測定，結果表明桂枝渣水解液和桂皮渣提取液制備的酸奶抗氧化活性最高，體外消化能顯著提高酸奶的抗氧化活性。

3 小結與展望

肉桂是我國兩廣地區的重要經濟作物，目前對肉桂的研究主要集中在肉桂油的提取及成分分析、肉桂活性成分的藥效研究及肉桂深加工產品的制備等方面，而對每年殘余的量達數十萬噸的肉桂渣則簡單采取焚燒供熱的方式處理，不僅浪費資源，焚燒產生的黑煙還造成一定的環境污染。肉桂渣中含有的大量中藥化學成分及高分子生物質經提取分離或處理后，可用于醫藥化工、飼料、食用菌及生物質等行業。充分利用肉桂渣，大力開發肉桂渣相關產品，對延長肉桂產業鏈，促進肉桂產業可持續發展具有重要意義。