[發明專利]一種具有高吸附性能的茶源纖維素、其加工方法及應用

有效

• 申請號: 202111131294.8
• 申請日: 2021-09-26
• 公開（公告）號: CN113668277B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 繆銘;李玉坤;張濤;李德祥;陳龍;支朝暉;葉蕾
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: D21C5/00
• 分類號: D21C5/00;D21H11/12;D21C9/18
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 彭素琴

本發明公開了一種具有高吸附性能的茶源纖維素的加工方法，屬于農副產品綜合利用領域。本發明以茶加工廢棄物為原料，通過超聲協同復合酶解法一步式得到茶渣纖維素。所提取的纖維素具有高吸附性能，具有良好的結構和應用前景。本發明解決了工農業生產中大量茶加工廢棄物堆積造成的資源浪費和環境壓力問題，降低了纖維素生產成本，簡化了提取工藝，其應用范圍可涉及到功能食品、醫藥載體、生物材料、環境處理等領域。

技術領域

本發明涉及一種具有高吸附性能的茶源纖維素、其加工方法及應用，屬于農副產品綜合利用領域。

背景技術

在過去的幾十年里，不可再生資源的過度使用和不可降解材料的大量堆積導致了社會嚴重的經濟和環境危機。源自環保和可持續生物質的產品的開發和應用，引起了研究者的興趣。纖維素以其廉價、無毒、可生物降解和高生物相容性成為近幾十年來最重要的生物基材料之一，廣泛應用于食品、造紙、制藥、化工、能源和紡織工業。

木本植物和棉花通常被認為是不同行業使用的纖維素和纖維素衍生物的良好來源。然而，考慮到經濟和環境影響，近年來研究人員和利益相關者傾向于尋找成本更低、可用性強且更容易獲得的潛在替代品，例如工農業生產的副產品和聯產品。人類的工農業生產活動每年會產生大量廢棄物，價廉易得，用途廣泛。目前，文獻中已經報道了一些可靠的纖維素來源，它們被認為是木材和棉花的良好替代品，例如小麥秸稈、玉米秸稈、咖啡殼、菠蘿皮、甘蔗渣、薯渣等。然而，關于從茶加工廢棄物中提取纖維素的報道很少。茶葉加工過程中會產生大量的茶渣，其中一部分用作飼料、肥料，而大多數茶渣被廢棄，通過堆肥、填埋、焚燒處理，資源利用率極低。從茶加工廢棄物中提取纖維素，不僅能合理利用農副產品，同時有益于環境保護。

從木質纖維素資源中分離纖維素通常需要自上而下的方法，例如機械、化學，酶法和化學-機械聯合提取過程。傳統方法中最常采用氫氧化鈉，酸性亞氯酸鈉溶液分步處理植物源木質纖維素材料，以獲得纖維素。劇烈的反應條件能有效除去原料表面的蠟質層，果膠等物質以及與纖維素纏結的木質素，半纖維素，同時也會對纖維素本身造成破壞，嚴重損害纖維的管狀結構，經過處理后的纖維素雖然粗糙度和比表面積有一定程度變化，但吸附性能很差。目前亟需一種更安全可靠綠色的方法來獲得一種高吸附性的植物源纖維素。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種便捷、高效、適用范圍廣的茶源纖維素的提取方法。本發明提供的方法提高了茶加工廢棄物的利用率，能耗較低，加工過程中僅使用物理方法聯合清潔的生物酶制劑，降低了目前常用的堿法提取纖維素工藝中濃堿對環境和設備造成的污染。同時，該處理方式下，產品具有相對粗糙的表面以及高比表面積，有效增強了其吸附性能。

本發明采用如下技術方案：

本發明的第一目的在于提供一種具有高吸附性能的茶源纖維素的加工方法，以茶加工廢棄物為原料，所述方法包括如下步驟：

(1)將茶加工廢棄物粉碎，按質量體積比(1:10)-(1:50)g/mL與弱堿性緩沖液混勻，得到混合物；

(2)向步驟(1)所得混合物中添加復合酶液，在恒溫超聲場條件下酶解處理一定時間；酶解結束后，過濾所得混合物并收集濾渣；其中，所述復合酶液至少包括漆酶、木聚糖酶和果膠酶，且漆酶：木聚糖酶：果膠酶的酶活比例為1:(1-5):(1-7)；

(3)將步驟(2)所得濾渣依次經洗滌、干燥和粉碎劑得到產物——具有高吸附性能的茶源纖維素，所述茶源纖維素比表面積為7-10m²/g，對水分吸附能力大于15g/g。

作為本發明的其中一種實施方式，步驟(2)中添加的所述復合酶液相對于步驟(1)所得混合物的混合體積比為(1:20)-(1:50)。

作為本發明的其中一種實施方式，步驟(2)中添加的所述復合酶液的酶活為2.0-5.0U/mL。

作為本發明的其中一種實施方式，步驟(2)的酶解處理的超聲場條件為超聲功率為200-500W。