油茶壳中提取茶皂素及制备活性炭工艺研究

黄燕　沈道伟

摘 要：近年來，我国油茶产业的发展十分迅速，油茶壳产量更是与日俱增，不过我国并未对数量巨大的油茶壳进行充分利用。油茶壳中的茶皂素能够应用到制药、水产养殖、食品与纺织等领域，而其含有的纤维素、半纤维素及木质素，则能够用于制备活性炭。因此，油茶壳的开发价值是极高的。本文便对油茶壳中茶皂素的提取及活性炭的制备工艺进行研究，以期推动油茶壳中茶皂素提取与活性炭制备工艺的进一步发展。

关键词：油茶壳;茶皂素;制备工艺;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

中图分类号：S794.4;TQ424.1

我国有着非常丰富的油茶资源，这也使油茶产业的发展速度非常迅猛，在油茶的生产中，会产生大量的油茶壳，这些油茶壳虽然是副产物，却具有极高的开发价值，不过目前我国却并未有效利用这些油茶壳，造成大部分油茶壳只能用作培养食用菌的基料，还有的油茶壳则只能燃烧和丢弃，从而加剧环境污染。油茶壳中含有很多茶皂素，这些茶皂素可以通过相应的工艺方法提取出来，并且油茶壳中的其他纤维成分是制备活性炭的重要原材料。因此，我国必须要对油茶壳中的茶皂素提取工艺以及活性炭制备工艺进行深入研究，这对于实现资源的最大化利用、保护自然生态环境具有重要的现实意义。

1 油茶壳中提取茶皂素工艺

1.1 水浸提取法

从油茶壳中提取茶皂素的工艺中，水浸提取法是其中一种重要的工艺方法，该工艺是将热水作为浸提剂，以实现对茶皂素的提取。该工艺的生产成本很低，而且不会对环境产生较大影响，在提取茶皂素时不存在安全隐患，对工艺设备的要求低，工艺操作较为简单。不过，在提取茶皂素的过程中，会因溶胀效应导致固液难以分离，并且浓缩过程中会消耗大量的热能，所获得的浸提液也容易发霉，提取出的茶皂素纯度也较低。为了改进该工艺，我国许多学者进行了研究，如刘红梅便对水浸提-CaO沉淀法进行了深入研究，使茶皂素能够顺利从水溶液中分离出来，使茶皂素的提取纯度得到了有效提高，不过提取量却大幅减少，并且提取纯度的稳定性较差[1]。

1.2 醇浸提取法

醇浸提取法也是提取油茶壳中茶皂素的一种工艺，该工艺是将甲醇或乙醇作为提取试剂，以此实现对茶皂素的提取。醇浸提取法是采用甲醇或乙醇来进行提取的，提取液能够回收利用，用量也较少;浓缩过程消耗的能量低，且茶皂素在提取过程中不会产生溶胀效应;提取物所含杂质较少，也不易霉变[2]。目前，我国现代工业已经广泛应用醇浸提取法提取茶皂素，另外，相比于乙醇水溶液，甲醇水溶液对油茶壳中的茶皂素具有更强的溶解能力，而且其毒性较低，成本也更低。以甲醇浸提法为例，将甲醇水溶液作为提取剂，以此提取茶皂素，在此过程中，将甲醇体积分数、固液比、提取温度、浸提次数以及提取时间作为可变因素，进行单因素实验和正交试验，以分析可变因素对茶皂素提取的影响。如表1所示为正交实验设计表。

通过观察正交实验结果得出，在上述5个可变因素中，甲醇提取次数对茶皂素提取的影响最大，其次是甲醇体积分数、固液比次之、提取温度再次，对茶皂素提取影响最小的是提取时间。

1.3 水浸提醇萃法

水醇提醇萃法同样能够实现对油茶壳中茶皂素的提取，该工艺依据茶皂素在含水醇溶剂和热水中易溶，但在冷水中却难溶的原理发展而来，该工艺结合了水提沉淀法、醇提法和水提法3种工艺，同样是将热水作为浸提剂，但在提取过程中，需要向溶剂中添加适量絮凝剂，利用絮凝剂除杂，然后通过水醇溶剂转萃，实现对茶皂素的提纯。在该工艺中，关键是选择合适的絮凝剂，并且确保絮凝剂的添加量合适，该工艺投资低，可提取高纯度的茶皂素，而且提取效率较好。

2 油茶壳制备活性炭工艺研究

油茶壳中的纤维素、半纤维素及木质素可以用于制备活性炭，制备活性炭主要有3种方法：物理活化法、化学活化法和化学物理活化法。

2.1 物理活化法

物理活化法又叫做气化活化法，该工艺主要包括2个阶段：炭化阶段与活化阶段，在炭化阶段，需要应用二氧化碳、烟道气、压缩空气与水蒸气进行活化，温度需要控制在600～1 200 ℃。在炭化阶段，温度需要控制在400～600 ℃，原料会因受热而产生热分解与热缩聚反应，从而清除原料中的氧原子和氢原子，碳原子可通过二氧化碳和一氧化碳的方式释放，从而形成活性炭。在活化阶段，通常将温度保持在900 ℃左右，因氧化气体差异，导致活化阶段的机理不同，但活化的目的都是去除残余的无序碳和碳氢化合物，从而使孔隙结构得以改变。

2.2 化学活化法

化学活化法是对原料进行充分粉碎，然后按照比例添加相应的活化剂进行混合，浸渍后直接活化，最后通过酸洗、水洗等方法实现对活性炭的制备[3]。化学活化法是在炭颗粒中嵌入活化剂，然后利用刻蚀分解和脱离原料内碳氢化合物中的氧原子和氢原子，从而使其孔结构更加豐富，改变碳材料的表面性质及孔隙结构，进而使其表面粗糙度有所增加。

2.3 化学物理活化法

化学物理活化法是上述两种方法的结合体，其能够制备具有表面官能团与特殊孔径的活性炭[4]。应用该工艺的过程中需要对活性炭原料进行化学浸渍，然后进行气体活化，从而确保孔隙内部结构能够嵌入气体氧化剂，并在气体氧化剂的刻蚀作用下改变碳材料的表面性质及孔隙结构，现阶段该工艺主要采用的化学浸渍剂包括FeSO4、NaOH、CuO等。该工艺能够制备孔径适中且分布较为均匀、比表面积较大的活性炭，制备出的活性炭具有很强的大分子吸附能力。

3 结语

总而言之，油茶壳的利用价值极高，在油茶产业中，必须要高度重视油茶壳的合理利用，虽然我国已经研发出了多种油茶壳中茶皂素的提取方法以及活性炭制备方法，但仍旧未对油茶壳进行充分利用，究其原因在于现有的工艺方法在实际应用中还存在一定的缺陷，而这就需要我国研究出更多先进的更具操作性的工艺方法，以全面提高油茶壳中茶皂素的提取和活性炭的制备水平。

参考文献：

[1]刘红梅，周新跃，周建平，等.油茶皂素定量分析的研究[J].生命科学仪器，2008（10）：13-16.

[2]吕予谦.油茶壳的综合利用[J].林业与生态，

2016（7）：30-31.

[3]覃佐东，谢吉勇，黄生辉，等.油茶壳综合利用研究进展[J].生物加工过程，2016，14（5）：74-78.

[4]张文婷，王后玮，潘金鹏，等.响应面法优化油茶壳中茶皂素提取工艺及HPLC验证[J].食品工业，2019，40（10）：75-79.