王瑛

摘 要：我國(guó)是能源和資源消費(fèi)大國(guó)，在龍眼加工產(chǎn)業(yè)鏈中，作為廢棄物的龍眼殼每年達(dá)到幾十萬(wàn)噸，如果能對(duì)其充分利用，不僅具有重要的經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值，而且還有巨大的環(huán)保價(jià)值。作為環(huán)境保護(hù)的重要一方面，利用龍眼殼纖維開發(fā)新型環(huán)保材料并大力推廣具有極其重要的意義。文章著重分析了龍眼殼的化學(xué)組成，并在此基礎(chǔ)上介紹了利用龍眼殼纖維加工成環(huán)保材料的相關(guān)技術(shù)和工藝研究，最后簡(jiǎn)要分析了此項(xiàng)研究的可行性及意義。

關(guān)鍵詞：龍眼殼；纖維；可降解；環(huán)保材料；研究

中圖分類號(hào)：S566.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）34-0171-02

1 龍眼簡(jiǎn)介

龍眼是無(wú)患子科龍眼屬植物。作為著名的食、藥兼用的熱帶特色果樹。其果實(shí)可鮮食也可加工成肉干、罐頭、膏、醬、飲料等。中國(guó)龍眼種植歷史悠久，具有種質(zhì)資源豐富，種植面積大，總產(chǎn)量大等優(yōu)勢(shì)，種植面積和產(chǎn)量分別占世界的70%和50%以上，是世界上最大的龍眼生產(chǎn)國(guó)。

龍眼果實(shí)中存在萜類、脂類、甾體組分、揮發(fā)性組分、酚類物質(zhì)氨基酸和糖類等化學(xué)成分。隨著龍眼加工產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步，龍眼已經(jīng)不僅僅局限于鮮果銷售，產(chǎn)品形式逐漸形成以果肉干、果汁、果醬、飲料等多種系列。在深度加工產(chǎn)業(yè)鏈中，單我國(guó)龍眼殼廢棄量每年高達(dá)到30萬(wàn)噸以上，隨意棄置不僅污染環(huán)境，而且造成資源的浪費(fèi)。

2 龍眼殼化學(xué)組成分析

龍眼殼的最大成分是粗纖維，含量65.7%-79.3%，且其纖維具有很高的活力，膨脹力達(dá)到5.27mL/g，持水力達(dá)到6.63g/g，具備制成可降解包裝材料的物化性能。另外，殼中其他營(yíng)養(yǎng)成分也很豐富，粗蛋白3.2%-6.4%，粗脂肪0.9%-2.1%，糖類如還原糖0.8%-1.9%，雙糖2.7%-2.9%，戊糖13.1%-15.8%，淀粉0.8%，還含有一些礦物質(zhì)，如鈣0.20%、磷0.06%、鎂0.07%、鉀0.57%、氮1.09%、鐵每千克321毫克等。可以根據(jù)這一特點(diǎn)，來(lái)加工可食用的膳食纖維。因此，對(duì)龍眼殼綜合開發(fā)利用可進(jìn)行多領(lǐng)域的研究，如開發(fā)成飼料、紙材、食品等。

為了進(jìn)一步分析龍眼殼化學(xué)組成，并更好地提取其中纖維，我們需要對(duì)龍眼殼的組成成分做下面的兩個(gè)試驗(yàn)：

（1）試驗(yàn)A：首先取新鮮龍眼剝殼處理，得到龍眼殼200g。研磨機(jī)打碎，榨取其中水提物，經(jīng)大孔樹脂吸附。然后用70%乙醇洗脫處理，靜置半小時(shí)后，再用無(wú)水乙醇精制。最終得到龍眼殼的主要成分提取物。

用化學(xué)試劑以及紫外光譜定性分析，可以得知：龍眼殼中含有有機(jī)酸、鞣質(zhì)、多糖、黃酮類、內(nèi)酯和氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)、香豆素等主要成分，而這些物質(zhì)在自然條件下均能夠通過(guò)微生物進(jìn)行降解，并且對(duì)生物環(huán)境無(wú)任何危害影響。

（2）試驗(yàn)B：將上述試驗(yàn)A中龍眼殼的水解液過(guò)濾，然后旋干，再用乙酸乙酯提取出極性較小的部分，通過(guò)硅膠柱層析、薄層制備、種結(jié)晶的試驗(yàn)方法分離純化。經(jīng)光譜分析：乙酸乙酯提取物中極性較小的物質(zhì)組成為槲皮素單體，其殘?jiān)?jīng)過(guò)柱層析、重結(jié)晶等方法，分離出的化合物為沒(méi)食子酸甲酯。龍眼殼精制物經(jīng)化學(xué)檢測(cè)，證實(shí)為6-甲氧基-6-甲基-香豆素。經(jīng)過(guò)硅膠柱層析、重結(jié)晶等試驗(yàn)方法，從龍眼殼中分離出的單體化合物為三萜類化合物，根據(jù)其H-NMR、C-NMR譜數(shù)據(jù)測(cè)定，證實(shí)其為木栓酮。同樣，槲皮素單體、沒(méi)食子酸甲酯以及6-甲氧基-6-甲基-香豆素等成分可在自然條件下通過(guò)微生物而分解掉。

上述試驗(yàn)充分證明了龍眼殼在加工制成可降解環(huán)保材料方面的潛力。

3 龍眼殼纖維提取

龍眼殼纖維提取技術(shù)關(guān)鍵在于既要保持纖維素的提取量，又要盡可能較多地脫除半纖維素和木質(zhì)素，以保證后續(xù)加工后材料的韌性及強(qiáng)度。以龍眼殼為原料，提取得到龍眼殼中的纖維素、半纖維素與木質(zhì)素等可再生物質(zhì)。前期的提取工藝主要是在比較成熟的技術(shù)上實(shí)施，因此操作過(guò)程難度不大，但需要精心操作，保證提取量。

（1）工藝流程

龍眼殼→清洗→干燥→粉碎→過(guò)篩→乙醇和乙酸混合液處理→NaOH溶液處理→紗布過(guò)濾→反復(fù)漂洗→鹽酸提取→漂至中性→烘干→過(guò)篩后備用

首先對(duì)龍眼殼進(jìn)行預(yù)處理：選取質(zhì)地良好、無(wú)霉變腐蝕的龍眼殼，用蒸餾水將其外表雜質(zhì)去除，并通風(fēng)自然干燥。然后用高速自動(dòng)粉碎機(jī)粉碎，將粉碎后的龍眼殼粉末在溫度40℃下用一定pH的乙醇和乙酸混合液浸泡約40min，去除黃色素，并得到龍眼殼中的水溶性纖維素，將提取水溶性纖維后的濾渣置于燒杯中，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的NaOH溶液浸泡1h，紗布過(guò)濾，流動(dòng)水反復(fù)漂洗至中性，再用pH=2.0的鹽酸于60℃水浴中提取2h，漂洗至中性后，過(guò)濾在50℃烘箱內(nèi)烘干，過(guò)100目篩后備用。

（2）pH對(duì)提取率的影響

需要注意的是，在不同pH乙酸提取液下龍眼殼纖維的提取率會(huì)大不相同，因此需要嚴(yán)格控制好混合液的pH值。

（3）溫度對(duì)提取率的影響

在酸性溶液下，浸泡的溫度對(duì)纖維素提取率影響很大。實(shí)驗(yàn)研究表明，提取的溫度和提取率遵從圖1關(guān)系。

當(dāng)提取溫度在40℃時(shí)，提取率達(dá)到最高，為5%。超過(guò)40℃后，提取率降低，因此提取的溫度一般控制在40±5℃范圍內(nèi)，來(lái)保證較高的提取率。

（4）時(shí)間對(duì)提取率的影響

在酸性溶液下，浸泡的時(shí)間不是越長(zhǎng)越好，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，纖維素會(huì)被溶液進(jìn)一步溶解，結(jié)構(gòu)也會(huì)遭到破壞。

當(dāng)提取時(shí)間在40min時(shí)，提取率達(dá)到最高，為2.3%。超過(guò)40min后，提取率快速降低，因此在用乙酸溶液浸泡處理時(shí)，提取的時(shí)間一般控制在40±2min范圍內(nèi)，來(lái)保證較高的提取率。

（5）NaOH溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)提取率的影響

NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)提取龍眼殼纖維素的含量影響較小，但對(duì)半纖維素的脫除率具有較大影響，當(dāng)NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%時(shí)，纖維素含量最高，為33.2%，而半纖維素的脫除率僅有72.33%；當(dāng)NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%時(shí)，半纖維素的脫除率最高，達(dá)到了79.22%，而提取的纖維素含量為32.8%，與1%時(shí)的含量相差不大。綜合考慮NaOH溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)選用4%。而浸泡時(shí)間選為1小時(shí)即可。endprint

4 龍眼殼纖維素基本參數(shù)及性能的測(cè)定

按照上文所述的工藝流程制備龍眼纖維素后，用于環(huán)保材料的加工，還需進(jìn)一步對(duì)其基本參數(shù)和性能進(jìn)行分析測(cè)定，包括：纖維素的得率、膨脹力、持水力等。

（1）得率的測(cè)定

龍眼殼纖維素的得率（G）是指在龍眼殼纖維素制備提取過(guò)程中得到的龍眼殼纖維素與龍眼殼的百分比。按照如下計(jì)算公式（1）得到：

G=（m1÷m2）×100% （1）

其中：G為龍眼殼纖維素得率（%）；m1為龍眼殼纖維素的質(zhì)量（g）；m2為龍眼殼的質(zhì)量（g）。

（2）膨脹力的測(cè)定

取一定質(zhì)量的龍眼殼纖維素（80目）置于10mL的刻度試管中，記錄龍眼殼纖維素的體積，加入5mL的去離子水，充分搖勻，室溫環(huán)境下靜置24h，記錄吸水后龍眼殼的體積。按下列公式（2）計(jì)算膨脹力（P）：

P=（V2-V1）÷W （2）

其中：P為龍眼殼纖維素的膨脹力；V1為龍眼殼纖維素的體積；V2為吸水膨脹后龍眼殼纖維素的體積；W為龍眼殼纖維素的質(zhì)量。

（3）持水力的測(cè)定

稱量一定質(zhì)量的龍眼殼纖維素（80目）于離心試管中，并加入15mL去離子水，充分混勻，室溫下靜置24h，在1500/min的轉(zhuǎn)速下離心10min，去掉上清液，對(duì)沉淀物進(jìn)行稱重。持水力（C）的計(jì)算公式（3）如下：

C=（W2-W1）÷W1 （3）

其中：C為龍眼殼纖維素的持水力（g/g）；W1為龍眼殼纖維素的質(zhì)量；W2為洗水后龍眼殼纖維素的質(zhì)量。

實(shí)際生產(chǎn)中，可以根據(jù)上述測(cè)定方法對(duì)所得纖維素進(jìn)行參數(shù)測(cè)定，并由此調(diào)整纖維素提取過(guò)程參數(shù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

龍眼果殼是目前龍眼加工產(chǎn)業(yè)鏈中尚未有效利用的一種農(nóng)作物廢料，來(lái)源充足，有效利用其制備環(huán)保材料，不僅有助于解決焚燒或丟棄時(shí)帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題，而且可以降低環(huán)保材料的原料及制造成本，如果能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，必將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)環(huán)保價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊林.植物纖維理化特性研究[M].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)出版社，2013：82.

[2]李國(guó)芳，常江奇.龍眼果復(fù)合利用研究[M].北京：科學(xué)出版社，2007：133-135，187.

[3]華昌平.農(nóng)作物纖維提取技術(shù)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2013：122.endprint