一種利用酶法結合膜技術製備高純度茶皂素的方法
2023-08-02 21:48:41 2
一種利用酶法結合膜技術製備高純度茶皂素的方法
【專利摘要】本發明涉及一種利用酶法結合膜技術製備高純度茶皂素的方法，其特徵在於按以下步驟進行：a、採用超細粉碎技術，粉碎茶籽粕；b、將a步驟中的物質加水酶解；c、將b步驟中得到的酶解液，進行離心；d、將c步驟中得到的上清液，通過超濾膜得到粗皂素；e、將d步驟中濃縮液重新調節為微鹼性，使用超濾膜2進行進一步濃縮處理，在過濾過程中，間歇性的加入純水進行稀釋；f、將e步驟中的濃縮液進行噴霧乾燥即可得到產品。本發明工藝簡單，方案高效，產品安全，可更高效的利用茶籽餅資源，解決現有工藝收率不高、純度不足、汙染環境的問題，為維護環境提出一種安全、可降解的天然表面活性劑來源。
【專利說明】一種利用酶法結合膜技術製備高純度茶皂素的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種利用酶法結合膜技術製備高純度茶皂素的方法。
【背景技術】
[0002]中國自古就有將茶籽榨油後的茶籽餅用於日常個人生活衛生清洗的傳統。現代研究表明，其中起清洗去汙作用的核心成分是茶皂素，但由於油茶資源的稀缺性和生產工藝的不成熟導致的高純度皂素的高成本，造成茶皂素在表面活性劑市場上的表現並不活躍。本技術旨在開發低成本高純度茶皂素的生產工藝，提升高純度茶皂素在表面活性劑市場，尤其是日用表面活性劑市場的競爭力。
[0003]茶籽柏是在油茶加工成茶籽油後，經壓榨法會分離出一種被稱之為茶籽柏的副產物。其中含有約35%的澱粉、27%的總糖、13%的茶皂素、11%的蛋白質、8%的殘油等物質。提取茶皂素的最佳來源是提取茶籽油後茶籽柏。
[0004]茶皂素，我國特有木本油料樹種油茶(Camellia oleifera Abel)種籽中一類三萜類皂角甙。茶皂素的基本結構由皂苷元、糖體和有機酸3部分組成。其糖體部分主要有阿拉伯糖、木糖、半乳糖以及葡萄糖醛酸等，有機酸包括當歸酸、惕各酸、醋酸和肉桂酸等，已發現的苷元也有近7種。有機酸和苷元上的羥基形成酯。由於糖體、苷元和有機酸3部分的連結組合方式不同，因此茶皂素其實是一系列結構相似的物質的統稱。依靠糖體一端的親水性，和由連接的甙元與有機酸產生的疏水性，茶皂素是一種天然的表面活性劑。而且相對於現在日化市場上流行的石油基和天然油脂基表面活性劑，茶皂素更具優勢:來源豐富，而且是可再生資源；茶皂素 沒有環境危害，茶皂素極易被酶水解生成糖與皂甙單元，產生的降解產物均為無毒物質；茶皂素作為表面活性劑的性能優秀，茶皂素與水振蕩後產生蜂窩狀泡沫，起泡力強，泡沫具有持久性。
[0005]近年來的研究表明，茶皂素還具有一些獨特的功能，茶皂素對皮膚病原真菌，如頭癬小孢黴菌、絮狀表皮癬菌、深紅髮癬黴菌、白假絲酵母等，都有較為顯著的抗菌活性。此外，茶皂素對白色念珠菌、大腸桿菌等也有抑制作用，有治療淺表真菌感染的效果。具有消炎、祛痰、抗滲透、鎮痛、醒酒和健胃等藥理作用；具有溶血性、魚毒性和類生物激素性。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種利用酶法結合膜技術製備高純度茶皂素的方法。本發明直接以茶籽柏為原料，採用超細粉碎、低溫酶解及膜分離等技術提取製備茶皂素，縮短生產流程、減少成本、減少汙染，同時生產出高純度的茶皂素，不會產生二次汙染以及大量廢水。
[0007]本發明一種利用酶法結合膜技術製備高純度茶皂素的方法，其特徵在於製備高純度茶皂素的方法按以下步驟進行:
[0008]a、採用超細粉碎技術，粉碎茶籽柏；
[0009]b、將a步驟中的物質加水酶解；
[0010]C、將b步驟中得到的酶解液，進行離心；[0011]d、將c步驟中得到的上清液，通過超濾膜得到粗皂素；
[0012] e、將d步驟中濃縮液重新調節為微鹼性，使用超濾膜2進行進一步濃縮處理，在過濾過程中，間歇性的加入純水進行稀釋；
[0013]f、將e步驟中的濃縮液進行噴霧乾燥即可得到產品。
[0014]本發明利用生物法結合膜技術提取茶皂素的方法，其特徵在於所述的a步驟中茶籽柏粉碎到100-120目。
[0015]本發明利用生物法結合膜技術提取茶皂素的方法，其特徵在於所述的b步驟中加入佔茶籽餅重量的8倍水，控制溫度在10-20°C，在pH為pH8.5的條件下加入佔茶籽仁重量的0.5% -1%的酶，酶解4h ；
[0016]本發明利用生物法結合膜技術提取茶皂素的方法，其特徵在於所述的c步驟中離心液調pH至6-7後進行離心；
[0017]本發明利用生物法結合膜技術提取茶皂素的方法，其特徵在於所述的d步驟中調pH 至 2-3 ；
[0018]本發明利用生物法結合膜技術提取茶皂素的方法，其特徵在於步驟d中所述的超濾膜為攔截分子量為8000Dal的超濾膜，超濾膜的工作條件為:壓力0.2-0.4MPa，溫度為40-50 0C ；
[0019]本發明利用生物法結合膜技術提取茶皂素的方法，其特徵在於步驟e中所述的超濾膜為攔截分子量為15000Dal的超濾膜，超濾膜的工作條件為:壓力為0.1-0.3MPa，溫度為 40-50°C。
[0020]本發明利用生物法結合膜技術提取茶皂素的方法，其特徵在於所述的e步驟在過濾過程中，間歇性的加入純水進行稀釋。
[0021]本發明利用生物法結合膜技術提取茶皂素的方法，其特徵在於所述的b步驟中的酶為工業化生產的蛋白酶。
[0022]本發明利用生物法結合膜技術提取茶皂素的方法，其特徵在於所述的工業化生產的蛋白酶為木瓜蛋白酶或胰蛋白酶。
[0023]本發明一種利用酶法結合膜技術製備高純度茶皂素的方法克服現有工藝的問題和缺陷，本發明充分利用茶籽柏，直接以茶籽柏為原料，採用超細粉碎、低溫酶解及膜分離等技術提取製備茶皂素，縮短生產流程、減少成本、減少汙染，同時生產出高純度的茶皂素，不會產生二次汙染以及大量廢水。
[0024]本發明一種從茶籽柏製備茶皂素的方法，包含如下步驟:
[0025](I)採用超細粉碎技術，粉碎茶籽柏；
[0026](2)將(I)步驟中的物質加水酶解；
[0027](3)將⑵步驟中得到的酶解液，調pH至6-7後進行離心；
[0028](4)將(3)步驟中得到的上清液，調pH至2-3，通過超濾膜I得到粗皂素濃縮液；
[0029](5)將(4)步驟中濃縮液重新調節為微鹼性，使用超濾膜2進行進一步濃縮處理，在過濾過程中，間歇性的加入純水進行稀釋；
[0030](6)將(5)步驟中的濃縮液進行噴霧乾燥即可得到產品。
[0031]步驟⑴將茶籽柏粉碎到的顆粒粒徑優選為100-120目；
[0032]步驟(2)優選加入佔茶籽餅重量的8倍水，控制溫度在10_20°C，在pH為pH8.5的條件下加入佔茶籽仁重量的0.5% -1%的酶，酶解4h ；
[0033]步驟(4)中所述的超濾膜的攔截分子量優選為SOOODal，超濾膜的工作條件優選為:壓力為0.2-0.4MPa，溫度為40_50°C ；
[0034]步驟(5)中所述的超濾膜的攔截分子量優選為15000Dal，超濾膜的工作條件優選為:壓力為0.1-0.3MPa，溫度為40-500C ；
[0035]本發明綜合採用超細粉碎、低溫酶解及膜分離等多種高科技技術提取生產具有高附加值的茶皂素，方案解決了國內生產高純度茶皂素技術的缺陷，提高了產品收率和品質，其有益效果是:
[0036](I)工藝簡單:本工藝方案沒有使用沉澱、萃取或樹脂技術，整體工藝步驟清晰、流程較短，便於工業方案的構建和實施。
[0037](2)方案高效:本工藝方案使用低溫酶解技術結合膜技術，最終產品的收率在88%左右，產品純度達到了 93%，數據指標均優於現行工藝。而且通過簡化工藝流程，提升收率，同時通過控制廢水產生量降低排放維護費用，產品的生產成本降低到16000/t，已具有和主流天然油脂基表明活性劑競爭的實力。
[0038](3)產品安全:本工藝方案全程未使用有機溶劑，沒有刺激性的化學物品，所得產品無論是用在傳統的農藥等行業，還是用在日化、醫藥行業，都不存在安全性問題。而且整體工藝對環境的危害影響極小。
【具體實施方式】
[0039]下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但發明的實施方式不限於此。
[0040]實施例1:一種利用生物法結合膜技術提取茶皂素的方法，在於製備高純度茶皂素的方法按以下步驟進行:
[0041]a、採用超細粉碎技術，粉碎茶籽柏；
[0042]b、將a步驟中的物質加水酶解；
[0043]C、將b步驟中得到的酶解液，進行離心；
[0044]d、將c步驟中得到的上清液，通過超濾膜得到粗皂素；
[0045]e、將d步驟中濃縮液重新調節為微鹼性，使用超濾膜2進行進一步濃縮處理，在過濾過程中，間歇性的加入純水進行稀釋；
[0046]f、將e步驟中的濃縮液進行噴霧乾燥即可得到產品。
[0047]所述的a步驟中茶籽柏粉碎到100-120目。
[0048]所述的b步驟中加入佔茶籽餅重量的8倍水，控制溫度在10_20°C，在pH為pH8.5的條件下加入佔茶籽仁重量的0.5% -1%的酶，酶解4h ；
[0049]所述的c步驟中離心調pH至6-7後進行離心；
[0050]所述的d步驟中調pH至2-3 ；
[0051]所述的超濾膜為攔截分子量為SOOODal的超濾膜，超濾膜的工作條件為:壓力0.2-0.4MPa，溫度為 40-50°C ；
[0052]所述的超濾膜為攔截分子量為15000Dal的超濾膜，超濾膜的工作條件為:壓力為0.1-0.3MPa，溫度為 40-500C ο
[0053]所述的e步驟在過濾過程中，間歇性的加入純水進行稀釋。[0054]所述的b步驟中的酶為工業化生產的蛋白酶。
[0055]所述的工業化生產的蛋白酶為木瓜蛋白酶。
[0056]實施例2:—種利用生物法結合膜技術提取茶皂素的方法，在於製備高純度茶皂素的方法按以下步驟進行:
[0057]a、採用超細粉碎技術，粉碎茶籽柏；
[0058]b、將a步驟中的物質加水酶解；
[0059]C、將b步驟中得到的酶解液，進行離心；
[0060]d、將c步驟中得到的上清液，通過超濾膜得到粗皂素；
[0061]e、將d步驟中濃縮液重新調節為微鹼性，使用超濾膜2進行進一步濃縮處理，在過濾過程中，間歇性的加入純水進行稀釋；
[0062]f、將e步驟中的濃縮液進行噴霧乾燥即可得到產品。
[0063]所述的a步驟中茶籽柏粉碎到100-120目。
[0064]所述的b步驟中加入佔茶籽餅重量的8倍水，控制溫度在10_20°C，在pH為pH8.5的條件下加入佔茶籽仁重量的0.5% -1%的酶，酶解4h ；
[0065]所述的c步驟中離心調pH至6-7後進行離心；
[0066]所述的d步驟中調pH至2-3 ;
[0067]所述的超濾膜為攔截分子量為SOOODal的超濾膜，超濾膜的工作條件為:壓力
0.2-0.4MPa，溫度為 40-50°C ；
[0068]所述的超濾膜為攔截分子量為15000Dal的超濾膜，超濾膜的工作條件為:壓力為
0.1-0.3MPa，溫度為 40-500C ο
[0069]所述的e步驟在過濾過程中，間歇性的加入純水進行稀釋。
[0070]所述的b步驟中的酶為工業化生產的蛋白酶。
[0071]所述的工業化生產的蛋白酶為胰蛋白酶。
[0072]實施例3:—種利用生物法結合膜技術提取茶皂素的方法，在於製備高純度茶皂素的方法按以下步驟進行:
[0073]a、採用超細粉碎技術，粉碎茶籽柏；所述的茶籽柏粉碎到100-120目。
[0074]b、將a步驟中的物質加水酶解；所述的酶為工業化生產的蛋白酶。所述的工業化生產的蛋白酶為木瓜蛋白酶。加入佔茶籽餅重量的8倍水，控制溫度在10°C，在pH為pH8.5的條件下加入佔茶籽仁重量的0.5%的酶，酶解4h ；
[0075]C、將b步驟中得到的酶解液，進行離心；所述的離心液調pH至6-7後進行離心；
[0076]d、將c步驟中得到的上清液，通過超濾膜得到粗皂素液；調pH至2-3 ;所述的超濾膜為攔截分子量為8000Dal的超濾膜，超濾膜的工作條件為:壓力0.2-0.4MPa，溫度為40 0C ；
[0077]e、將d步驟中濃縮液重新調節為微鹼性，使用超濾膜2進行進一步濃縮處理，在過濾過程中，間歇性的加入純水進行稀釋；所述的超濾膜為攔截分子量為15000Dal的超濾膜，超濾膜的工作條件為:壓力為0.1-0.3MPa，溫度為40°C。在過濾過程中，間歇性的加入純水進行稀釋。
[0078]f、將e步驟中的濃縮液進行噴霧乾燥即可得到產品。
[0079]實施例4:一種利用生物法結合膜技術提取茶皂素的方法，在於製備高純度茶皂素的方法按以下步驟進行:
[0080]a、採用超細粉碎技術，粉碎茶籽柏；所述的茶籽柏粉碎到100-120目。
[0081]b、將a步驟中的物質加水酶解；所述的酶為工業化生產的蛋白酶。所述的工業化生產的蛋白酶為木瓜蛋白酶。加入佔茶籽餅重量的8倍水，控制溫度在20°C，在pH為pH8.5的條件下加入佔茶籽仁重量的1%的酶，酶解4h ；
[0082]C、將b步驟中得到的酶解液，進行離心；所述的離心液調pH至6-7後進行離心；
[0083]d、將c步驟中得到的上清液，通過超濾膜得到粗皂素液；調pH至2-3 ;所述的超濾膜為攔截分子量為8000Dal的超濾膜，超濾膜的工作條件為:壓力0.2-0.4MPa，溫度為50 0C ；
[0084]e、將d步驟中濃縮液重新調節為微鹼性，使用超濾膜2進行進一步濃縮處理，在過濾過程中，間歇性的加入純水進行稀釋；所述的超濾膜為攔截分子量為15000Dal的超濾膜，超濾膜的工作條件為:壓力為0.1-0.3MPa，溫度為50°C。在過濾過程中，間歇性的加入純水進行稀釋。
[0085]f、將e步驟中的濃縮液進行噴霧乾燥即可得到產品。
[0086]實施例5:使用茶籽餅100kg，茶皂素含量為13%，即原料茶皂素為13kg ;低溫酶解水用量為原料的8倍，酶用量為原料的0.5%，酶解條件為15°C、pH8.5，4h，酶解後經離心所得上清液約800kg，其中茶皂素含量約為12.8kg，即水提過程茶皂素的提取率為98.3% ；超濾I後，得到濃縮液80kg，其中茶皂素含量約為12.3kg，超濾2後，得到濃縮液59kg，其中茶皂素含量約為12.1k g，兩級膜處理後茶皂素的總損失為7.0%;經乾燥後共得到茶皂素11.8kg，即整個過程茶皂素得率為90.6%，IOOkg茶籽餅原料可得到12.7kg茶皂素產品，此時茶皂素的純度為93%。
[0087]實施例6:使用茶籽餅100kg，茶皂素含量為13%，即原料茶皂素為13kg ;低溫酶解水用量為原料的8倍，酶用量為原料的I %，酶解條件為20°C、pH8.5，4h，酶解後經離心所得上清液約800kg,其中茶阜素含量約為12.4kg,即水提過程茶阜素的收率為95.3% ;超濾I後，得到濃縮液82kg，其中茶皂素含量約為12.0kg,超濾2後，得到濃縮液60kg，其中茶皂素含量約為11.9kg，兩級膜處理過程後茶皂素的總損失為8.5% ;經乾燥後共得到茶皂素
11.9kg，即整個過程茶皂素得率為91.5%, IOOkg茶籽餅原料可得到12.8kg茶皂素產品，此時茶皂素的純度為93.3%。
【權利要求】
1.一種利用生物法結合膜技術提取茶皂素的方法，其特徵在於製備高純度茶皂素的方法按以下步驟進行: a、採用超細粉碎技術，粉碎茶籽柏； b、將a步驟中的物質加水酶解； C、將b步驟中得到的酶解液，進行離心； d、將c步驟中得到的上清液，通過超濾膜得到粗皂素； e、將d步驟中濃縮液重新調節為微鹼性，使用超濾膜2進行進一步濃縮處理，在過濾過程中，間歇性的加入純水進行稀釋； f、將e步驟中的濃縮液進行噴霧乾燥即可得到產品。
2.根據權利要求1所述的利用生物法結合膜技術提取茶皂素的方法，其特徵在於所述的a步驟中茶籽柏粉碎到100-120目。
3.根據權利要求1所述的利用生物法結合膜技術提取茶皂素的方法，其特徵在於所述的b步驟中加入佔茶籽餅重量的8倍水，控制溫度在10-20°C，在pH為pH8.5的條件下加入佔茶籽仁重量的0.5% -1%的酶，酶解4h。
4.根據權利要求1所述的利用生物法結合膜技術提取茶皂素的方法，其特徵在於所述的c步驟中離心液調pH至6 -7後進行離心。
5.根據權利要求1所述的利用生物法結合膜技術提取茶皂素的方法，其特徵在於所述的d步驟中調pH至2-3。
6.根據權利要求1所述的利用生物法結合膜技術提取茶皂素的方法，其特徵在於步驟d中所述的超濾膜為攔截分子量為SOOODal的超濾膜，超濾膜的工作條件為:壓力0.2-0.4MPa，溫度為 40-50°C。
7.根據權利要求1所述的利用生物法結合膜技術提取茶皂素的方法，其特徵在於步驟e中所述的超濾膜為攔截分子量為15000Dal的超濾膜，超濾膜的工作條件為:壓力為0.1-0.3MPa，溫度為 40-500C O
8.根據權利要求1所述的利用生物法結合膜技術提取茶皂素的方法，其特徵在於所述的e步驟在過濾過程中，間歇性的加入純水進行稀釋。
9.根據權利要求1所述的利用生物法結合膜技術提取茶皂素的方法，其特徵在於所述的b步驟中的酶為工業化生產的蛋白酶。
10.根據權利要求9所述的利用生物法結合膜技術提取茶皂素的方法，其特徵在於所述的工業化生產的蛋白酶為木瓜蛋白酶或胰蛋白酶。
【文檔編號】C07H15/256GK103980340SQ201410215711
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月21日 優先權日:2014年5月21日
【發明者】萬端極, 吳楚銀, 湯亞傑, 吳正奇, 李猷, 田遠政, 徐國念, 高林霞, 李祝, 趙春玲, 吳登輝, 李潔, 田瑞, 歐陽海燕 申請人:湖北宜恆茶油產業科技有限責任公司, 湖北工業大學