黃燕　沈道偉

摘 要：近年來，我國(guó)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(guó)并未對(duì)數(shù)量巨大的油茶殼進(jìn)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(jià)值是極高的。本文便對(duì)油茶殼中茶皂素的提取及活性炭的制備工藝進(jìn)行研究，以期推動(dòng)油茶殼中茶皂素提取與活性炭制備工藝的進(jìn)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(hào)：S794.4;TQ424.1

我國(guó)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(huì)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(jià)值，不過目前我國(guó)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(guó)必須要對(duì)油茶殼中的茶皂素提取工藝以及活性炭制備工藝進(jìn)行深入研究，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用、保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境具有重要的現(xiàn)實(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)茶皂素的提取。該工藝的生產(chǎn)成本很低，而且不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生較大影響，在提取茶皂素時(shí)不存在安全隱患，對(duì)工藝設(shè)備的要求低，工藝操作較為簡(jiǎn)單。不過，在提取茶皂素的過程中，會(huì)因溶脹效應(yīng)導(dǎo)致固液難以分離，并且濃縮過程中會(huì)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(jìn)該工藝，我國(guó)許多學(xué)者進(jìn)行了研究，如劉紅梅便對(duì)水浸提-CaO沉淀法進(jìn)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(shí)現(xiàn)對(duì)茶皂素的提取。醇浸提取法是采用甲醇或乙醇來進(jìn)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(huì)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(guó)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(duì)油茶殼中的茶皂素具有更強(qiáng)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(shí)間作為可變因素，進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)和正交試驗(yàn)，以分析可變因素對(duì)茶皂素提取的影響。如表1所示為正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表。

通過觀察正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，在上述5個(gè)可變因素中，甲醇提取次數(shù)對(duì)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(duì)茶皂素提取影響最小的是提取時(shí)間。

1.3 水浸提醇萃法

水醇提醇萃法同樣能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(gè)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(jìn)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(huì)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(jī)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(duì)原料進(jìn)行充分粉碎，然后按照比例添加相應(yīng)的活化劑進(jìn)行混合，浸漬后直接活化，最后通過酸洗、水洗等方法實(shí)現(xiàn)對(duì)活性炭的制備[3]。化學(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(jìn)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(tuán)與特殊孔徑的活性炭[4]。應(yīng)用該工藝的過程中需要對(duì)活性炭原料進(jìn)行化學(xué)浸漬，然后進(jìn)行氣體活化，從而確?？紫秲?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(qiáng)的大分子吸附能力。

3 結(jié)語

總而言之，油茶殼的利用價(jià)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(guó)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(duì)油茶殼進(jìn)行充分利用，究其原因在于現(xiàn)有的工藝方法在實(shí)際應(yīng)用中還存在一定的缺陷，而這就需要我國(guó)研究出更多先進(jìn)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。

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