活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　在通过环保程序获得的天然来源的食品添加剂，而不是合成产品。这是当前的食品消费趋势，是大多数消费者对食品加工业发展方向的改变。为了满足消费者的需求，在食品行业，植物由于其防御和适应机制而从其二次代谢衍生而来，被广泛用作生物活性化合物的主要来源。从这个意义上讲，多酚由于在植物界无处不在并且具有感官和绿色的特性而在此类领域引起了很多关注。特别是，由于它们对氧化应激的强抗氧化活性。吸附到活性炭是多酚的从复合物的水溶液中完整的分离经济的方法。活性炭通常从不同的低成本天然来源，包括农业残余物，林业和工业废物进行，并且它通常在吸附过程用于环境应用过多，例如废水处理。

　　作为吸附剂，活性炭具有通过物理力将大分子溶液附着在其表面上而使它们保持化学完整性的能力，从大体积溶液中提取化合物。该吸附过程通常在某种程度上是可逆的，这意味着被吸附的化合物可以最终被回收，并且活性炭是可以再生，从而提高其有效的可重复使用性。其中，多酚被吸附在活性炭的表面，并鉴于其在食品和业中的重要性，对其吸附过程进行了多次的研究。但是，有限的研究集中在使用活性炭从复杂植物提取物中吸附多酚的研究上，甚至在吸附后的回收上更少。在这里，我们提出将植物体外培养与活性炭结合使用的方法，以根据当前的工业需求和日益增长的成本提供一种低成本，高效和可持续的方法，以克服传统的多酚提取与有机溶剂的局限性社会对环境保护的认识。

　　没食子酸和没食子酸丙酯的吸附动力学：温度效应

　　图1显示了典型的动力学图，说明了没食子酸和没食子酸丙酯在平衡(q)时每质量活性炭吸附的抗氧化剂的量随时间的变化。还显示了在不同温度下至少三个半衰期(相关系数>0.99)的相应一阶图。在所有情况下，吸附曲线均显示在4h后达到平衡，并至少维持24h，这是后续研究的时间。

　　图1：活性炭的吸附动力学图。

　　活性炭对没食子酸和没食子酸丙酯的吸附等温线

　　在不同的活性炭量下，评估了温度(T=20–40°C)对没食子酸和没食子酸丙酯吸附过程的影响。实验吸附平衡数据拟合到两个等温线模型，Langmuir和Freundlich方程，并评估了拟合优度。图2。在研究的交流范围内获得了非线性图。因此，结果表明该模型不适用于描述没食子酸和没食子酸丙酯在活性炭上的吸附。注意，在任何给定的活性炭质量下，温度的变化都会导致没食子酸和没食子酸丙酯的吸附能力发生非常小的变化，差异小于2%。

　　图2：(A)没食子酸和(B)食子酸丙酯在不同温度下的Langmuir吸附等温线。

　　苔藓植物水提取物中的多酚吸附

　　因为我们已经表明温度的变化仅对没食子酸和没食子酸丙酯的吸附过程有较小的影响，所以我们仅研究了苔藓植物水提取物在单个T(T=20±1°C)上的吸附，从而最大程度地减少了其氧化。抗氧化剂，其可在高温下是明显的。苔藓植物单个化合物的鉴定和定量未进行水提取物的提取是因为这项研究的重点是从植物水提取物中吸附酚类化合物，因此我们计划在未来的某些应用中使用抗氧化剂而不是纯化合物的混合物，例如，旨在分析其在植物体内的效率的研究。尽量减少基于脂质的功能化食品的氧化。根据我们的试验结果，活性炭对于水性提取物的吸附行为是类似于纯化合物，因为它们都符合Freundlich吸附等温线。这样的观察表明，抗氧化剂在水溶液中的溶解度似乎对其在活性炭上的吸附过程起着重要作用。

　　总而言之，在这里活性炭的使用提供了一种从植物提取物中去除多酚的环保方法。纯多酚在活性炭(例如没食子酸和没食子酸丙酯)上的吸附特性可提供有关复杂植物提取物吸附行为的见解。从这个意义上讲，没食子酸和没食子酸丙酯在不同温度下的吸附动力学拟合为拟一阶方程，具有良好的相关系数，并且在接触时间4小时后达到平衡。通过平衡实验，成功地预测了纯化合物和苔藓植物水提取物的实验数据。由于温度不会影响活性炭对所研究的抗氧化剂的吸附能力，因此在可靠的条件下(T=(20±1)°C)分析了苔藓植物提取物的吸附，从而确保了其对多酚成分的化学氧化的保护作用。

　　结果表明，来自苔藓植物水提取物的多酚化合物可成功吸附在活性炭上(在7 mg 活性炭下>99%)。通过避免传统提取和纯化方法的典型缺点，结果可作为将来活性炭在从植物提取物中回收抗氧化剂的应用的起点。一些活性炭在食品工业中使用的，因此它们可以用作食品添加剂，并富含植物提取物中的天然抗氧化剂。然而，解吸过程可能不是一个简单的任务，并且正在研究潜在的解吸过程，以及使用负载有植物提取物中抗氧化剂的活性炭作为脂质类产品中的添加剂，以例如最大程度地减少脂质的氧化。

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