油茶殼中提取茶皂素及制備活性炭工藝研究

黃燕　沈道偉

摘 要：近年來，我國油茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展十分迅速，油茶殼產(chǎn)量更是與日俱增，不過我國并未對數(shù)量巨大的油茶殼進行充分利用。油茶殼中的茶皂素能夠應(yīng)用到制藥、水產(chǎn)養(yǎng)殖、食品與紡織等領(lǐng)域，而其含有的纖維素、半纖維素及木質(zhì)素，則能夠用于制備活性炭。因此，油茶殼的開發(fā)價值是極高的。本文便對油茶殼中茶皂素的提取及活性炭的制備工藝進行研究，以期推動油茶殼中茶皂素提取與活性炭制備工藝的進一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：油茶殼;茶皂素;制備工藝;活性炭

Abstract：In recent years， the development of Chinas oil tea industry is very rapid， and the output of oil tea shell is increasing day by day. However， China has not made full use of the huge amount of oil tea shell. By extracting the tea saponin in the oil tea shell， it can be applied to many fields such as pharmacy， aquaculture， food， textile， etc.， while the cellulose， hemicellulose and lignin contained in it can It is used to prepare activated carbon. Therefore， the development value of Camellia shell is very high. In this paper， the extraction of tea saponin from oil tea shell and the preparation of activated carbon were studied， in order to promote the further development of extraction of tea saponin from oil tea shell and the preparation of activated carbon.

Key words：Oil tea shell; Tea saponin; Preparation process; Activated carbon

中圖分類號：S794.4;TQ424.1

我國有著非常豐富的油茶資源，這也使油茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度非常迅猛，在油茶的生產(chǎn)中，會產(chǎn)生大量的油茶殼，這些油茶殼雖然是副產(chǎn)物，卻具有極高的開發(fā)價值，不過目前我國卻并未有效利用這些油茶殼，造成大部分油茶殼只能用作培養(yǎng)食用菌的基料，還有的油茶殼則只能燃燒和丟棄，從而加劇環(huán)境污染。油茶殼中含有很多茶皂素，這些茶皂素可以通過相應(yīng)的工藝方法提取出來，并且油茶殼中的其他纖維成分是制備活性炭的重要原材料。因此，我國必須要對油茶殼中的茶皂素提取工藝以及活性炭制備工藝進行深入研究，這對于實現(xiàn)資源的最大化利用、保護自然生態(tài)環(huán)境具有重要的現(xiàn)實意義。

1 油茶殼中提取茶皂素工藝

1.1 水浸提取法

從油茶殼中提取茶皂素的工藝中，水浸提取法是其中一種重要的工藝方法，該工藝是將熱水作為浸提劑，以實現(xiàn)對茶皂素的提取。該工藝的生產(chǎn)成本很低，而且不會對環(huán)境產(chǎn)生較大影響，在提取茶皂素時不存在安全隱患，對工藝設(shè)備的要求低，工藝操作較為簡單。不過，在提取茶皂素的過程中，會因溶脹效應(yīng)導(dǎo)致固液難以分離，并且濃縮過程中會消耗大量的熱能，所獲得的浸提液也容易發(fā)霉，提取出的茶皂素純度也較低。為了改進該工藝，我國許多學(xué)者進行了研究，如劉紅梅便對水浸提-CaO沉淀法進行了深入研究，使茶皂素能夠順利從水溶液中分離出來，使茶皂素的提取純度得到了有效提高，不過提取量卻大幅減少，并且提取純度的穩(wěn)定性較差[1]。

1.2 醇浸提取法

醇浸提取法也是提取油茶殼中茶皂素的一種工藝，該工藝是將甲醇或乙醇作為提取試劑，以此實現(xiàn)對茶皂素的提取。醇浸提取法是采用甲醇或乙醇來進行提取的，提取液能夠回收利用，用量也較少;濃縮過程消耗的能量低，且茶皂素在提取過程中不會產(chǎn)生溶脹效應(yīng);提取物所含雜質(zhì)較少，也不易霉變[2]。目前，我國現(xiàn)代工業(yè)已經(jīng)廣泛應(yīng)用醇浸提取法提取茶皂素，另外，相比于乙醇水溶液，甲醇水溶液對油茶殼中的茶皂素具有更強的溶解能力，而且其毒性較低，成本也更低。以甲醇浸提法為例，將甲醇水溶液作為提取劑，以此提取茶皂素，在此過程中，將甲醇體積分?jǐn)?shù)、固液比、提取溫度、浸提次數(shù)以及提取時間作為可變因素，進行單因素實驗和正交試驗，以分析可變因素對茶皂素提取的影響。如表1所示為正交實驗設(shè)計表。

通過觀察正交實驗結(jié)果得出，在上述5個可變因素中，甲醇提取次數(shù)對茶皂素提取的影響最大，其次是甲醇體積分?jǐn)?shù)、固液比次之、提取溫度再次，對茶皂素提取影響最小的是提取時間。

1.3 水浸提醇萃法

水醇提醇萃法同樣能夠?qū)崿F(xiàn)對油茶殼中茶皂素的提取，該工藝依據(jù)茶皂素在含水醇溶劑和熱水中易溶，但在冷水中卻難溶的原理發(fā)展而來，該工藝結(jié)合了水提沉淀法、醇提法和水提法3種工藝，同樣是將熱水作為浸提劑，但在提取過程中，需要向溶劑中添加適量絮凝劑，利用絮凝劑除雜，然后通過水醇溶劑轉(zhuǎn)萃，實現(xiàn)對茶皂素的提純。在該工藝中，關(guān)鍵是選擇合適的絮凝劑，并且確保絮凝劑的添加量合適，該工藝投資低，可提取高純度的茶皂素，而且提取效率較好。

2 油茶殼制備活性炭工藝研究

油茶殼中的纖維素、半纖維素及木質(zhì)素可以用于制備活性炭，制備活性炭主要有3種方法：物理活化法、化學(xué)活化法和化學(xué)物理活化法。

2.1 物理活化法

物理活化法又叫做氣化活化法，該工藝主要包括2個階段：炭化階段與活化階段，在炭化階段，需要應(yīng)用二氧化碳、煙道氣、壓縮空氣與水蒸氣進行活化，溫度需要控制在600～1 200 ℃。在炭化階段，溫度需要控制在400～600 ℃，原料會因受熱而產(chǎn)生熱分解與熱縮聚反應(yīng)，從而清除原料中的氧原子和氫原子，碳原子可通過二氧化碳和一氧化碳的方式釋放，從而形成活性炭。在活化階段，通常將溫度保持在900 ℃左右，因氧化氣體差異，導(dǎo)致活化階段的機理不同，但活化的目的都是去除殘余的無序碳和碳?xì)浠衔?，從而使孔隙結(jié)構(gòu)得以改變。

2.2 化學(xué)活化法

化學(xué)活化法是對原料進行充分粉碎，然后按照比例添加相應(yīng)的活化劑進行混合，浸漬后直接活化，最后通過酸洗、水洗等方法實現(xiàn)對活性炭的制備[3]?；瘜W(xué)活化法是在炭顆粒中嵌入活化劑，然后利用刻蝕分解和脫離原料內(nèi)碳?xì)浠衔镏械难踉雍蜌湓?，從而使其孔結(jié)構(gòu)更加豐富，改變碳材料的表面性質(zhì)及孔隙結(jié)構(gòu)，進而使其表面粗糙度有所增加。

2.3 化學(xué)物理活化法

化學(xué)物理活化法是上述兩種方法的結(jié)合體，其能夠制備具有表面官能團與特殊孔徑的活性炭[4]。應(yīng)用該工藝的過程中需要對活性炭原料進行化學(xué)浸漬，然后進行氣體活化，從而確保孔隙內(nèi)部結(jié)構(gòu)能夠嵌入氣體氧化劑，并在氣體氧化劑的刻蝕作用下改變碳材料的表面性質(zhì)及孔隙結(jié)構(gòu)，現(xiàn)階段該工藝主要采用的化學(xué)浸漬劑包括FeSO4、NaOH、CuO等。該工藝能夠制備孔徑適中且分布較為均勻、比表面積較大的活性炭，制備出的活性炭具有很強的大分子吸附能力。

3 結(jié)語

總而言之，油茶殼的利用價值極高，在油茶產(chǎn)業(yè)中，必須要高度重視油茶殼的合理利用，雖然我國已經(jīng)研發(fā)出了多種油茶殼中茶皂素的提取方法以及活性炭制備方法，但仍舊未對油茶殼進行充分利用，究其原因在于現(xiàn)有的工藝方法在實際應(yīng)用中還存在一定的缺陷，而這就需要我國研究出更多先進的更具操作性的工藝方法，以全面提高油茶殼中茶皂素的提取和活性炭的制備水平。

參考文獻：

[1]劉紅梅，周新躍，周建平，等.油茶皂素定量分析的研究[J].生命科學(xué)儀器，2008（10）：13-16.

[2]呂予謙.油茶殼的綜合利用[J].林業(yè)與生態(tài)，

2016（7）：30-31.

[3]覃佐東，謝吉勇，黃生輝，等.油茶殼綜合利用研究進展[J].生物加工過程，2016，14（5）：74-78.

[4]張文婷，王后瑋，潘金鵬，等.響應(yīng)面法優(yōu)化油茶殼中茶皂素提取工藝及HPLC驗證[J].食品工業(yè)，2019，40（10）：75-79.