热解-气相吸附联用技术提升白千层残渣木醋液品质及其生物活性研究

本研究针对白千层（Melaleuca leucadendron）残渣热解产生的木醋液（PA）中多环芳烃（PAHs）和焦油等有害成分限制其食品医药应用的问题，创新性地将慢速热解与生物炭（BN/BA）气相吸附技术结合。结果表明，HCl活化生物炭（BA）显著提升PA中乙酸（44.23%）和酚类（6.44%）含量，降低PAHs并增强抗氧化（IC50 2190.07 ppm）和抗菌性能（对金黄色葡萄球菌MIC 1.56%），为天然防腐剂开发提供新策略。

　　

白千层（Melaleuca leucadendron）作为东南亚地区重要的经济作物，其枝叶残渣在传统热解过程中产生的木醋液（Pyroligneous acid, PA）虽具有抗菌、抗氧化等生物活性，但因含有致癌性多环芳烃（PAHs）和焦油等有害成分，难以直接应用于食品和医药领域。现有纯化技术如蒸馏或液相吸附存在效率低、成本高等缺陷，而生物炭（Biochar）作为热解副产物，其高孔隙度和表面活性的特性尚未被充分用于PA的原位纯化。

为解决这一难题，印度尼西亚国家研究创新局的研究团队在《Journal of Analytical and Applied Pyrolysis》发表研究，创新性地将慢速热解与生物炭气相吸附技术联用。该研究以白千层枝条残渣为原料，制备天然生物炭（BN）和HCl活化生物炭（BA），通过热重分析（TGA）、傅里叶红外光谱（FTIR）和比表面积测定（BET）表征材料特性，结合气相色谱-质谱（GC-MS）分析PA成分，并采用ABTS自由基清除实验和微量肉汤稀释法评估其生物活性。

材料与方法
研究采集印度尼西亚Gunungkidul地区的白千层枝条残渣，经晒干后水分降至11.28%。通过500℃慢速热解制备生物炭，其中BA经37-38% HCl活化。PA样品分为未处理（PA）、BN处理（PABN-1/2）和BA处理（PABA-1/2）组，通过定制热解-吸附反应器实现气相纯化。

生物质特性分析
原料的挥发分（67.01%）和纤维素含量（42.15%）表明其适合热解，而低灰分（4.30%）减少了无机杂质干扰。BA比BN具有更高比表面积（218 vs 175 m²
/g）和芳香性，归因于HCl去除灰分并扩大孔隙结构。

PA成分优化
气相吸附使PA中乙酸含量提升至44.23%（PABN-1），酚类达6.44%（PABA-1）。BA处理显著降低2-4环PAHs（如萘、菲）和焦油含量，其机制为π-π相互作用和孔隙截留。

生物活性增强
PABA-1展现最强抗氧化能力（IC₅₀
2190.07 ppm），酚类浓缩是关键；PABA-2对金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和大肠杆菌（Escherichia coli）的MIC分别达1.56%和3.12%，优于商业防腐剂。

该研究证实热解-吸附联用技术能同步实现PA有害成分去除与功能成分富集。HCl活化生物炭通过提升表面特性，使PA满足食品级安全标准的同时，其抗氧化和抗菌性能超越传统纯化产物。这一绿色工艺为生物质高值化利用提供了新范式，尤其为东南亚地区农业废弃物的产业化开发奠定基础。