一種從油茶餅粕減壓沸騰提取高純度茶皂素的方法
2023-10-16 23:51:54
專利名稱：一種從油茶餅粕減壓沸騰提取高純度茶皂素的方法
技術領域：
本發明涉及植物提取物技術領域，特別是涉及一種從油茶餅粕減壓沸騰提取高純度茶皂素的方法。
背景技術：
油茶(CamelliaOleiferal Abel.)為山茶科(Theacea)山茶屬(Camellia)植物。 我國的油茶資源豐富，主要分布於中國的湖南、湖北、江西、安徽等省。油茶籽榨除脂肪油的渣滓稱油茶餅粕，茶皂素主要存在於油茶餅粕中，我國每年至少有100萬噸左右的油茶餅粕資源，利用起來每年至少可以生產出20萬噸的茶皂素。如能充分提取分離出高純度的茶皂素，綜合利用油茶餅粕，就可以將其變廢為寶，增加農民收入，也有益於環境保護，產生可觀的社會效益和經濟效益。茶皂素是一類結構複雜的糖苷化合物，是齊墩果烷型五環三萜類皂苷的混合物， 其基本結構包括皂苷元、糖體、有機酸3部分。茶皂素為乳白色或淡黃色固體無定形粉末， 具有吸溼性。茶皂素結晶易溶於含水的甲醇、乙醇、正丁醇及冰醋酸中；難溶於冷水、無水乙醇，無水甲醇，但溶於熱的乙醇，甲醇中；不溶於乙醚、氯仿、石油醚、丙酮及苯等溶劑。茶皂素是一種優良的非離子型表面活性劑，在乳化、分散、溼潤、發泡穩泡、去汙以及0/W型乳化等方面具有良好的活性。另外還具有多種生理活性，如抗滲、消炎、鎮痛、抗氧化、殺菌、殺蟲、溶血、魚毒、抗高血壓、抑制酒精吸收和保護胃腸等藥理作用。隨著茶皂素藥理活性研究和天然表面活性的性質研究進展，目前對茶皂素的提取純化尤為重要，以便開闢其廣闊的應用前景。茶皂素的分析方法主要有重量法，紫外法和HPLC法，其中重量法和紫外法容易受其它成分的幹擾，造成分析結果的不準確，HPLC法分析結果可靠準確，但是茶皂素的紫外吸收比較弱，目前大多採用紫外檢測器分析，也有用示差檢測器，但是方法都不是很完善，因此有必要建立準確可靠的茶皂素的HPLC分析方法。目前國內外專利報導的茶皂素提取方法主要是採用水或含水醇液常壓下熱提取， 存在提取所消耗的溶劑量大，溶劑回收濃縮困難，提取效率低，提取時間長，能耗高等缺點； 分離純化方法主要有溶劑萃取法、沉澱法、微生物法，以及採用單一的膜分離或大孔樹脂吸附。這些方法存在操作複雜、成本高、使用的試劑毒性大，汙染環境，易燃易爆，具有生產安全隱患等缺點，且所得的茶皂素產品色澤深、純度低，嚴重影響茶皂素資源的利用和開發。CN200710042332. 6公開了一種用正丁醇萃取純化茶皂素的方法，以茶油耙為原料，先以低沸點的醇提取，回收溶劑得浸膏，浸膏用無水正丁醇熱提茶皂素，回收正丁醇得到茶皂素固體，純度在90%左右，得率為12.5%。該方法所得的茶皂素純度相對較高，但是得率偏低，且正丁醇有一定的毒性，其沸點很高，回收不僅費時，對成分也有影響。CN200610050406. 6提出一種以乙醚為沉澱劑製取茶皂素提取物的方法，該方法以茶籽餅粕為原料，以甲醇提取，然後用乙醚沉澱得到絮狀的茶皂素。該方法所用的甲醇對人體傷害大，乙醚屬於易燃易爆品，安全性低，不適合工業化生產。
CN200510018694. 2公開一種以微生物提取分離茶皂素的方法，先用外源添加的高澱粉類物質與複合酶、酒精酵母混合發酵5天產生酒精，形成醪液，然後將油茶餅粕浸泡到醪液中混勻培養3天，上清液濃縮乾燥得茶皂素。所得茶皂素純度為60%。該方法耗時比較長，操作繁瑣，且所得的產品純度太低。CN1058971C發明了一種用超濾膜法提取精製茶皂素的方法，將脫脂後的油茶餅粕用熱水浸提，然後將提取液過超濾膜純化，濃縮透過液，乾燥得茶皂素。該方法以水為提取溶劑，會將澱粉、多糖、蛋白質等雜質一併提取出來，使得產品的純度不高，且顏色比較深， 水溶液濃縮困難，會增加生產的成本。CN200710168737. 4發明了一種以大孔樹脂純化茶皂素的方法，以脫脂後的油茶餅粕為原料，以高濃度的醇溶液提取後上大孔樹脂吸附，然後直接用醇溶液洗脫，洗脫液回收醇濃縮乾燥得茶皂素產品。該方法所得的茶皂素產品純度較高，達到90%以上，但產品的色澤太深。針對以上發明的不足，本發明提出採用減壓沸騰法提取油茶餅粕中茶皂素，然後再通過陶瓷膜、大孔樹脂和中低壓色譜柱純化得到高純度油茶皂素。該方法提取效率高，使用溶劑少，安全無毒，工藝操作簡單，所使用的溶劑和大孔樹脂均可重複利用，生產成本低， 生產的茶皂素純度高，達到95%以上，且顏色很淡，為白顏色。可以成為工業上生產茶皂素產品的一種新技術。
發明內容
本發明的目的在於提供一種從油茶餅粕減壓沸騰提取高純度茶皂素的方法，該方法操作簡單，生產成本低，所得的茶皂素產品純度高，顏色淡，適合工業化生產。本發明是通過以下技術方案實現的。一種從油茶餅粕減壓沸騰提取高純度茶皂素的方法，具體步驟如下1. 一種從油茶餅粕減壓沸騰提取高純度茶皂素的方法，其特徵在於，其步驟如下(1)減壓提取將脫脂後的油茶餅粕，用60 90%乙醇為提取溶劑，減壓沸騰提取5 30min， 提取溶劑與油茶餅粕的比例為1 30 1，提取溫度為20 70°C，提取壓力為0.01 0. 08MPa，提取1 4次，提取液過濾後，配製成濃度為 4%的料液；(2)膜純化將上述料液用0.05 μ m 0.2 μ m孔徑的陶瓷膜過濾，操作壓力為0. 15 0. 3MPa， 將過陶瓷膜的茶皂素溶液減壓回收乙醇濃縮至含原料1 3g/ml的溶液；(3)樹脂吸附濃縮液上樹脂吸附，先以水洗至無色，再以0. 05% 0. 3% NaOH溶液洗脫除去雜質，水洗至中性，再以40% 90%乙醇洗脫，收集乙醇洗脫部分，乙醇洗脫液減壓回收乙醇濃縮、乾燥，得到茶皂素粗品；(4)中低壓柱色譜分離將茶皂素粗品用少量水溶解，通過中低壓柱色譜分離，先用0 40%的稀醇洗去雜質，再用60 95%的醇液洗脫，洗脫液減壓回收溶劑濃縮，經HPLC分析，製備得到純度為
495%以上的油茶皂素。本專利以脫脂後的油茶餅粕為原料，採用減壓沸騰法提取茶皂素，減壓沸騰提取為熱回熱、微波提取或超聲波提取中一種，用60 90%乙醇為提取溶劑，提取溶劑與油茶餅粕的比例為1 30 1，優選5 15 1，提取時間為4 30min，優選8 15min，提取溫度為20 70°C，優選40 60°C，提取壓力為0. 01 0. 08MPa,優選0. 03 0. 06MPa,提取1 4次，優選2 3次，油茶皂素的提取率大於90%。本專利採用膜分離純化提取液，選擇0. 05 μ m 0. 2 μ m孔徑的陶瓷膜過濾，膜孔徑優選0. 05 μ m,操作壓力為0. 15 0. 3MPa，優選壓力為0. 15MPa，結果表明，0. 05 μ m孔徑的膜通量、茶皂素轉移率和除雜率都相對較高。操作壓力在0. 15MI^時有最大的膜通量，隨著壓力的增大，膜通量迅速降低。當壓力超過0.3MI^時，幾乎沒有膜通量，當出樣口壓力一定時，進樣口壓力越大，膜通量也越大，但過大的進樣口壓力會對膜材料有很大的磨損。故優選操作壓力為0. 15MPa。將陶瓷膜透過液減壓回收乙醇濃縮至含原料1 3g/ml的溶液進行樹脂吸附分離。本專利採用大孔樹脂吸附，先以水洗至無色，再以0. 05% 0. 3% NaOH溶液洗脫除去雜質，水洗至中性，再以40 % 90 %乙醇洗脫，優選為40 % 60 %乙醇，收集乙醇洗脫部分，乙醇洗脫液減壓回收乙醇濃縮、乾燥，得到茶皂素粗品。洗脫用NaOH溶液和乙醇溶液的用量都為3 6倍的柱體積，優選為3 4倍的柱體積。所述的大孔樹脂類型為AB-8、 DlOU DM130或HB60中的一種，本發明考察了不同大孔樹脂對茶皂素的靜態吸附容量試驗和靜態吸附-洗脫性能試驗。結果表明AB-8和DM130均有較大的吸附容量，並且在解吸附試驗中，AB-8樹脂的解吸量和洗脫液中茶皂素的純度均高於DM130樹脂，故優選使用AB-8 樹脂分離純化茶皂素。茶皂素是一種非離子型極性物質，混雜的雜質單寧，黃酮及糖類物質也是非離子型化合物，其極性和分子量與茶皂素接近。在使用大孔吸附樹脂對其分離時，若只採用醇溶液洗脫，很難將它們與茶皂素徹底分離，致使所得產品顏色很深。考慮到黃酮和單寧屬酚類物質，在鹼性環境中容易以離子化狀態存在，吸附力減弱、容易被洗脫，在洗脫過程中增加鹼液洗脫這一步驟，可除去部分單寧與黃酮類物質，提高分離效果。本發明考察不同鹼液濃度對除雜的影響，分別選取0.05%、0. 1%,0.2%,0.3%, 0. 5% NaOH溶液洗脫，洗至流出液顏色較淡，收集洗脫液，測A5500結果表明，當鹼液濃度高於0.2%時，茶皂素也被部分洗脫下來，損失隨鹼液濃度的增高而增大，故優選0.2%鹼溶液除雜。本發明對大孔樹脂的洗脫溶劑進行了考察，取已充分吸附茶皂素的AB-8樹脂 IOOml裝柱，分別以蒸餾水及20 %、40 %、60 %、80 %、95 %乙醇各400ml恆速洗脫，每個濃度收集為1個流份，分別測定各洗脫液流份中皂苷的質量，結果表明，60%乙醇可將95%以上的茶皂素洗脫下來。故優選60%乙醇為洗脫溶媒。大孔樹脂純化後的茶皂素粗品純度為75% 85%，且顏色較深，呈褐色，需要對茶皂素進行進一步精製純化，為了得到顏色淡且純度在95%以上的茶皂素，本發明採用中低壓柱色譜進行純化，將茶皂素粗品與中低壓柱填料按質量比1 15 50吸附，色譜柱填料為C3tl、(^或C8中的一種，洗脫用的醇為甲醇或乙醇中的一種，中壓柱柱長為20 300cm， 柱直徑為2 30cm，柱壓為3 20MPa，紫外(190 220nm)或示差檢測器檢測，流速為2 200ml/min。先用0 40%的稀醇洗去雜質，再用60 95%的醇液洗脫，洗脫液減壓回收溶劑濃縮，經HPLC分析，製備得到純度為95%以上的油茶皂素。本發明茶皂素的乾燥方式為真空乾燥、噴霧乾燥或冷凍乾燥中的一種；真空乾燥為普通真空乾燥或微波真空乾燥，普通真空乾燥條件為溫度60 90°C，真空度90 IOOKPa,微波真空乾燥條件為溫度30 60°C，真空度80 lOOKPa，微波功率800 1600w ； 噴霧乾燥條件為進風溫度160 200°C，進料流量200 400ml/h，出風溫度60 100°C ； 冷凍乾燥條件為溫度-30 -50°C，時間12 Mh。本發明採用HPLC測定茶皂素的純度，色譜條件為色譜柱 C18ODS (Φ 4. 6mmX 200mm, 5 μ m)，流動相甲醇-水(含0. 05%的冰醋酸)體積比6 4，紫外(190 220nm)或示差檢測器檢測，流速為lml/min。本發明的有益效果(1)首次採用減壓沸騰法提取油茶中茶皂素，該方法提取效率高，提取溫度低，提取時間短，可減少雜質的含量，且大大降低了能耗；提取的茶皂素醇溶液不需要脫醇直接過陶瓷膜，不僅可以簡化工藝，而且可以降低能耗。(2)首次採用膜分離、大孔樹脂分離和中低壓柱色譜純化集成技術，分離純化效果比一般傳統方法要好，純度可達到95%以上，顏色淡，為白色。(3)本發明採用鹼水除雜後再用醇溶液洗脫樹脂，可除去大量與茶皂素極性相似的單寧和黃酮類物質，有效提高茶皂素的純度；建立了茶皂素的HPLC分析方法，可更好地控制茶皂素的質量。(4)本發明工藝操作簡單，生產成本低，安全性高，適合工業化生產。
圖1油茶皂素的製備方法流程圖
圖2不同膜孔徑下膜通量隨時間的變化
圖3不同膜孔徑對總油茶皂苷轉移率及除雜率的影響
圖4不同操作壓差下膜通量的變化
圖5Na0H溶液濃度對除雜的影響
圖6茶皂素粗品的HPLC (紫外檢測器)圖譜
圖7茶皂素精製品的HPLC(紫外檢測器)圖譜
圖8茶皂素粗品的HPLC (示差檢測器)圖譜
圖9茶皂素精製品的HPLC(示差檢測器)圖譜
具體實施例方式以下實施例對本發明作進一步詳細的描述，本發明不受此限制。實施例1油茶中茶皂素的HPLC分析方法方法一採用紫外檢測方法(1)色譜條件色譜柱C18ODS(04.6mmX200mm，5ym)，流動相甲醇-水(含 0.05%的冰醋酸)體積比6 4，檢測波長210nm，流速為lml/min。
(2)標準曲線繪製取茶皂素標準品0. lg，用80%乙醇溶於IOOml容量瓶中，製成茶皂素標準品溶液濃度為lmg/ml。分別取標準溶液l，2，3，4，5ml於IOml容量瓶中，配製成 0. 1,0. 2,0. 3,0. 4,0. 5mg/ml的標準液。以80 %乙醇溶液為空白，繪製標準曲線，標準曲線方程為 y = 1. 6658x-0. 7123，r = 0. 9995。(3)樣品純度測定分別取茶皂素粗品和精製品0. 5g，用80%乙醇溶於50ml容量瓶中，照上述方法HPLC測定，結果茶皂素粗品的純度為75 85%，茶皂素精製品純度為 95 99%。方法二 採用示差檢測方法(1)色譜條件色譜柱C18ODS(04.6mmX200mm，5ym)，流動相甲醇-水(含 0.05%的冰醋酸)體積比6 4，示差檢測，流速為lml/min。(2)標準曲線繪製取茶皂素標準品0. lg，用80%乙醇溶於IOOml容量瓶中，製成茶皂素標準品溶液濃度為lmg/ml。分別取標準溶液l，2，3，4，5ml於IOml容量瓶中，配製成 0. 1,0. 2,0. 3,0. 4,0. 5mg/ml的標準液。以80 %乙醇溶液為空白，繪製標準曲線，標準曲線方程為 y = 1. 8734x-0. 9667，r = 0. 9998。(3)樣品純度測定分別取茶皂素粗品和精製品0. 5g，用80%乙醇溶於50ml容量瓶中，照上述方法HPLC測定，結果茶皂素粗品的純度為75 85%，茶皂素精製品純度為 95 99%。實施例2減壓提取以脫脂後的油茶餅粕為原料，採用減壓沸騰法提取茶皂素，用60 90%乙醇為提取溶劑，提取溶劑與油茶餅粕的比例為1 30 1，優選5 15 1，提取時間為4 30min， 優選8 15min，提取溫度為20 70°C，優選40 60°C，提取壓力為0. 01 0. 08MPa,優選0. 03 0. 06MPa,提取1 4次，優選2 3次，油茶皂素的提取率大於90 %。本發明研究了提取壓力、醇濃度、料液比和提取時間對茶皂素提取率的影響，設計了 4因素4水平[L16 (44)]正交試驗，以茶皂素的提取率為指標考察減壓沸騰提取工藝，試驗結果見表1，表2。表1正交試驗數據及其計算分析結果
權利要求
1.一種從油茶餅粕減壓沸騰提取高純度茶皂素的方法，其特徵在於，其步驟如下(1)減壓提取將脫脂後的油茶餅粕，用60 90%乙醇為提取溶劑，減壓沸騰提取5 30min，提取溶劑與油茶餅粕的比例為1 30 1，提取溫度為20 70°C，提取壓力為0.01 0.08MPa， 提取1 4次，提取液過濾後，配製成濃度為 4%的料液；(2)膜純化將上述料液用0. 05 μ m 0. 2 μ m孔徑的陶瓷膜過濾，操作壓力為0. 15 0. 3MPa,將過陶瓷膜的茶皂素溶液減壓回收乙醇濃縮至含原料1 3g/ml的溶液；(3)樹脂吸附濃縮液上樹脂吸附，先以水洗至無色，再以0. 05% 0.3% NaOH溶液洗脫除去雜質，水洗至中性，再以40% 90%乙醇洗脫，收集乙醇洗脫部分，乙醇洗脫液減壓回收乙醇濃縮、 乾燥，得到茶皂素粗品；(4)中低壓柱色譜分離將茶皂素粗品用少量水溶解，通過中低壓柱色譜分離，先用0 40%的稀醇洗去雜質， 再用60 95%的醇液洗脫，洗脫液減壓回收溶劑濃縮，經HPLC分析，製備得到純度為95% 以上的油茶皂素。
2.如權利要求1所述的一種從油茶餅粕減壓沸騰提取高純度茶皂素的方法，其特徵在於步驟(1)中所述油茶餅粕油脂含量低於3%，水份低於6%。
3.如權利要求1所述的一種從油茶餅粕減壓沸騰提取高純度茶皂素的方法，其特徵在於步驟(1)中所述減壓沸騰提取為熱回熱、微波提取或超聲波提取中的一種。
4.如權利要求1所述的一種從油茶餅粕減壓沸騰提取高純度茶皂素的方法，其特徵在於步驟⑵、(3)、⑷中所述減壓濃縮的溫度為60 70°C，濃縮壓力為0. 06 0. IOMPa0
5.如權利要求1所述的一種從油茶餅粕減壓沸騰提取高純度茶皂素的方法，其特徵在於步驟(3)中所述的樹脂類型為大孔樹脂AB-8、D101、DM130或HB60中的一種。
6.如權利要求1所述的一種從油茶餅粕減壓沸騰提取高純度茶皂素的方法，其特徵在於步驟(3)中所述的洗脫用NaOH溶液和乙醇溶液的用量都為3 6倍的柱體積。
7.如權利要求1所述的一種從油茶餅粕減壓沸騰提取高純度茶皂素的方法，其特徵在於步驟(3)中所述的乾燥為真空乾燥、噴霧乾燥或冷凍乾燥中的一種。
8.如權利要求1所述的一種從油茶餅粕中製備高純度茶皂素的方法，其特徵在於步驟⑷中所述HPLC分析，色譜條件為色譜柱(: 8( 5(Φ4.6πιπιΧ200πιπι，5μπι)，流動相甲醇-水(含0.05%的冰醋酸)體積比6 4，紫外(190 220nm)或示差檢測器檢測，流速 lml/min。
9.如權利要求1所述的一種從油茶餅粕中製備高純度茶皂素的方法，其特徵在於步驟0)中所述中低壓色譜分離是將茶皂素粗品與中低壓柱填料按質量比1 15 50吸附，色譜柱填料為C3(I、C18或C8中的一種，洗脫用的醇為甲醇或乙醇中的一種，中壓柱柱長為 20 300cm，柱直徑為2 30cm，柱壓為3 20MPa，紫外(190 220nm)或示差檢測器檢測，流速為2 200ml/min。
全文摘要
本發明涉及一種從油茶餅粕減壓沸騰提取高純度茶皂素的方法，以脫脂後的油茶餅粕為原料，用含水乙醇為提取溶劑，採用減壓沸騰提取，提取液過濾後，過陶瓷膜，將過陶瓷膜的茶皂素溶液回收乙醇濃縮，濃縮液再經過大孔樹脂吸附和中低壓柱色譜分離，製備得到高純度的油茶皂苷。採用該技術製得的茶皂素顏色淡，純度高，可達到95％以上，可以成為工業上生產茶皂素產品的一種新技術。
文檔編號C07H1/08GK102276679SQ20111017457
公開日2011年12月14日 申請日期2011年6月27日 優先權日2011年6月27日
發明者周昊, 王成章 申請人:中國林業科學研究院林產化學工業研究所