食品添加剂食品工业用加工助剂-国家食品安全风险评价中心

二产品的通用名称、功能分类、用量和使用范围（一）、通用名称：

通用名称：植物活性炭（稻壳活性炭）

英文名称：Vegetable activated carbon （Rice husk activated carbon）（二）、功能分类：

食品加工助剂

（三）、用量和适用范围：

用量：按生产所需适量使用

拟使用范围：油脂加工工艺

三证明技术上确有必要和使用效果的资料或者文件（一）、植物活性炭（稻壳活性炭）用作油脂加工助剂的必要性1、油脂脱色的必要性

脱色是油脂加工过程中的一个重要环节，在工艺应用初期，这个环节主要是为了降低油脂中的色素，使油脂更为澄清、美观。主要的脱色方法是利用具有吸附能力的加工助剂，如活性白土、凹凸棒粘土和活性炭等。随着研究的深入发现，这些吸附剂在吸附油脂色素的同时，也可以吸附油脂中可能存在的苯并芘、黄曲霉素和过氧化物等食品安全危害因素。而不同的吸附剂，在吸附各类色素和危害物质的效能上有着各自不同的特性。

2、植物活性炭（稻壳活性炭）脱色作用机理

2.1 稻壳作为一种天然粮食作物的组成部分,含有80%的碳及20%的硅，其本身具有多孔结构。在适当的温度及时间控制下燃烧可以消耗掉稻壳中90%的碳成分，保留其本身的多孔结构，使得燃烧产物稻壳灰具有多孔、非晶态的结构，具有很好的吸附、渗透及过滤效果。以稻壳灰为原料生产加工出来的活性炭具有更优良的吸附性能。稻壳灰及植物活性炭（稻壳活性炭）的显微镜下的形态比较见图1。

稻壳灰植物活性炭（稻壳活性炭）

图1 稻壳灰与植物活性炭（稻壳活性炭）显微形态比较

2.2稻壳灰与氢氧化钠反应，大部分硅转化为可溶性硅酸盐，剩余的炭和与炭结合紧密的硅形成多孔的炭硅骨架，且骨架表面被碱性基团侵蚀而产生活性的羟基，从而赋予该炭硅骨架颗粒以较强的吸附活性，特别是对于亲羟基的物质，如类胡萝卜素、重金属等。后续的酸化操作，将附着在炭硅骨架上的游离硅酸根进行缩合反应，形成多孔的水合二氧化硅；该部分硅与硅系列油脂脱色助剂（活性白土、特种硅酸盐等）相似, 同样具备较强的吸附活性；同时，酸化操作将附着在活化的炭硅骨架上的杂质粒子除去，使得羟基活性基团游离出来。

2.3植物活性炭（稻壳活性炭）的吸附活性来源于两个成分：强碱活化的炭及酸化处理的活性硅。两者的活性吸附基团以羟基为主，吸附容量取决于碱溶操作及酸化处理时产生的颗粒孔隙率及表面活性。所以，稻壳活性炭实际是一种碳硅多效吸附剂，吸附效果优于单一吸附剂。

（二）、植物活性炭（稻壳活性炭）的吸附作用及优越性

1.稻壳活性炭吸附色素能力优于木质活性炭

目前国内活性炭行业大体有两个分类：一是煤质活性炭，是以无烟煤、烟煤、褐煤、泥煤为原料生产的，二是植物活性炭，是以木屑、椰壳或果壳等木质材料为原料生产的，食品加工使用的主要为木质活性炭。与木质活性炭相比，稻壳活性炭主要是二氧化硅含量较高，通过不同二氧化硅含量的稻壳活性炭与市售木质活性炭对菜籽油的脱色实验表明，各不同二氧化硅含量的稻壳活性炭的脱色效果要优于市售木质活性炭。

本实验选取了二氧化硅含量分别为20%、30%、40%的稻壳活性炭与市售木质活性炭进行脱色率检测，考察不同二氧化硅含量稻壳活性炭与市售木质活性炭的脱色性能。实验条件是：60℃时加入活性炭样品，105～110℃之间保持30min。脱色结束后趁热过滤油样，于520 nm波长处测定吸光度，同时测定未脱色前的油品的吸光度。实验结果见下表1：

表1 不同二氧化硅含量稻壳活性炭与市售木质活性炭脱色性能比较

加工助剂20%二氧化硅含

量稻壳活性炭

30%二氧化硅含

量稻壳活性炭

40%二氧化硅含

量稻壳活性炭

市售木质活性炭

脱色率，% 90.0 89.1 86.9 85.7

2.稻壳活性炭吸附黄曲霉毒素能力优于木质活性炭

随着油脂加工研究的深入，发现吸附剂在吸附油脂色素的同时也可以降低油脂中食品安全风险物质的含量，如黄曲霉毒素、苯并芘等。

选取稻壳活性炭和市售活性炭进行吸附黄曲霉毒素的实验。实验用油为花生油，主要实验方法是：油品加热至60℃时加入吸附剂样品，105～110℃之间搅拌保持30min。脱色结束后趁热过滤油样，收集油样检测黄曲霉毒素含量。

黄曲霉毒素检测方法：GB/T 5009.23-2006 食品中黄曲霉毒素B1、B2、G1、G2的测定进行检测。实验结果见下表2：

表2 稻壳活性炭与市售木质活性炭吸附黄曲霉毒素的效果，单位（μg/kg）

检测项目初始值稻壳活性炭处理后市售木质活性炭处理后黄曲霉毒素B

1

残留量8.81 2.03 4.20

黄曲霉毒素总量残留量10.36 2.33 4.94 从上表可以看出，稻壳活性炭与木质活性炭均有很好的吸附黄曲霉毒素的能力，且稻壳活性炭与木质活性炭相比，具有更好的吸附黄曲霉毒素的效果。

3. 活性炭吸附苯并芘能力优于活性白土和凹凸棒粘土

通过在油脂中外源添加苯并芘，对比活性炭、活性白土和凹凸棒粘土等不同吸附剂吸附苯并芘的能力。实验表明，稻壳活性炭和市售木质活性炭与活性白土和凹凸棒粘土相比，有更好的吸附苯并芘能力，且稻壳活性炭最好。如表3：表3 各吸附剂对苯并芘吸附效果的比较，单位（μg/kg）

加工助剂稻壳活性炭市售木质活性炭活性白土凹凸棒粘土苯并芘残留量（初始含量18.20） 1.07 1.63 6.69 16.10

4.稻壳活性炭与活性白土/凹凸棒粘土混合使用有效脱除色素及苯并芘

结合上述实验的结果及生产中的经验，我们将稻壳活性炭与市售木质活性炭分别与活性白土/凹凸棒粘土按照相同比例混合进行脱色率和吸附苯并芘的

实验，实验结果见下表4：

表4 稻壳活性炭与市售木质活性炭与活性白土/凹凸棒粘土混合进行脱色率和

吸附苯并芘的比较实验

检测项目活性

白土

活性白土

+稻壳活

性炭

活性白土

+市售木质

活性炭

凹凸棒

粘土

凹凸粘棒

土+稻壳

活性炭

凹凸粘棒土

+市售木质

活性炭

脱色率，% 94.4 93.5 90.8 86.0 88.3 83.6 苯并芘残留量（初始

含量 18.20），μg/kg

6.69 0.92 1.09 16.10 1.45 2.28

由上表可以看出，活性白土和凹凸棒粘土在添加稻壳活性炭和市售木质活性炭后，吸附苯并芘的效果增强；活性白土添加稻壳活性炭后，脱色效果与单独

使用活性白土相当，添加市售木质活性炭后脱色率降低；凹凸棒粘土添加稻壳

活性炭后脱色效果增强，添加市售木质活性炭后脱色率降低。

5、国内文献资料中对植物活性炭（稻壳活性炭）脱色性能的研究

5.1 论文《由稻壳灰制备活性炭的工艺及应用研究》中对植物活性炭（稻壳活

性炭）制备及应用性能进行了研究，实验结果表明植物活性炭（稻壳活性炭）

不仅比木质活性炭具有更好的脱色效果，而且对油脂中的游离脂肪酸也具有很

好的吸附作用。（附件1 《由稻壳灰制备活性炭的工艺及应用研究》）

论文主要试验结果节选