一種利用酶法結(jié)合膜技術(shù)制備高純度茶皂素的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用酶法結(jié)合膜技術(shù)制備高純度茶皂素的方法，其特征在于按以下步驟進行：a、采用超細粉碎技術(shù)，粉碎茶籽粕；b、將a步驟中的物質(zhì)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(diào)節(jié)為微堿性，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干燥即可得到產(chǎn)品。本發(fā)明工藝簡單，方案高效，產(chǎn)品安全，可更高效的利用茶籽餅資源，解決現(xiàn)有工藝收率不高、純度不足、污染環(huán)境的問題，為維護環(huán)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(jié)合膜技術(shù)制備高純度茶皂素的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用酶法結(jié)合膜技術(shù)制備高純度茶皂素的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]中國自古就有將茶籽榨油后的茶籽餅用于日常個人生活衛(wèi)生清洗的傳統(tǒng)。現(xiàn)代研究表明，其中起清洗去污作用的核心成分是茶皂素，但由于油茶資源的稀缺性和生產(chǎn)工藝的不成熟導(dǎo)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(xiàn)并不活躍。本技術(shù)旨在開發(fā)低成本高純度茶皂素的生產(chǎn)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后，經(jīng)壓榨法會分離出一種被稱之為茶籽柏的副產(chǎn)物。其中含有約35%的淀粉、27%的總糖、13%的茶皂素、11%的蛋白質(zhì)、8%的殘油等物質(zhì)。提取茶皂素的最佳來源是提取茶籽油后茶籽柏。
[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(jié)構(gòu)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(fā)現(xiàn)的苷元也有近7種。有機酸和苷元上的羥基形成酯。由于糖體、苷元和有機酸3部分的連結(jié)組合方式不同，因此茶皂素其實是一系列結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)的統(tǒng)稱。依靠糖體一端的親水性，和由連接的甙元與有機酸產(chǎn)生的疏水性，茶皂素是一種天然的表面活性劑。而且相對于現(xiàn)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(yōu)勢:來源豐富，而且是可再生資源；茶皂素 沒有環(huán)境危害，茶皂素極易被酶水解生成糖與皂甙單元，產(chǎn)生的降解產(chǎn)物均為無毒物質(zhì)；茶皂素作為表面活性劑的性能優(yōu)秀，茶皂素與水振蕩后產(chǎn)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，如頭癬小孢霉菌、絮狀表皮癬菌、深紅發(fā)癬霉菌、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?jié)B透、鎮(zhèn)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(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種利用酶法結(jié)合膜技術(shù)制備高純度茶皂素的方法。本發(fā)明直接以茶籽柏為原料，采用超細粉碎、低溫酶解及膜分離等技術(shù)提取制備茶皂素，縮短生產(chǎn)流程、減少成本、減少污染，同時生產(chǎn)出高純度的茶皂素，不會產(chǎn)生二次污染以及大量廢水。
[0007]本發(fā)明一種利用酶法結(jié)合膜技術(shù)制備高純度茶皂素的方法，其特征在于制備高純度茶皂素的方法按以下步驟進行:
[0008]a、采用超細粉碎技術(shù)，粉碎茶籽柏；
[0009]b、將a步驟中的物質(zhì)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(diào)節(jié)為微堿性，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干燥即可得到產(chǎn)品。
[0014]本發(fā)明利用生物法結(jié)合膜技術(shù)提取茶皂素的方法，其特征在于所述的a步驟中茶籽柏粉碎到100-120目。
[0015]本發(fā)明利用生物法結(jié)合膜技術(shù)提取茶皂素的方法，其特征在于所述的b步驟中加入占茶籽餅重量的8倍水，控制溫度在10-20°C，在pH為pH8.5的條件下加入占茶籽仁重量的0.5% -1%的酶，酶解4h ；
[0016]本發(fā)明利用生物法結(jié)合膜技術(shù)提取茶皂素的方法，其特征在于所述的c步驟中離心液調(diào)pH至6-7后進行離心；
[0017]本發(fā)明利用生物法結(jié)合膜技術(shù)提取茶皂素的方法，其特征在于所述的d步驟中調(diào)pH 至 2-3 ；
[0018]本發(fā)明利用生物法結(jié)合膜技術(shù)提取茶皂素的方法，其特征在于步驟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(fā)明利用生物法結(jié)合膜技術(shù)提取茶皂素的方法，其特征在于步驟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(fā)明利用生物法結(jié)合膜技術(shù)提取茶皂素的方法，其特征在于所述的e步驟在過濾過程中，間歇性的加入純水進行稀釋。
[0021]本發(fā)明利用生物法結(jié)合膜技術(shù)提取茶皂素的方法，其特征在于所述的b步驟中的酶為工業(yè)化生產(chǎn)的蛋白酶。
[0022]本發(fā)明利用生物法結(jié)合膜技術(shù)提取茶皂素的方法，其特征在于所述的工業(yè)化生產(chǎn)的蛋白酶為木瓜蛋白酶或胰蛋白酶。
[0023]本發(fā)明一種利用酶法結(jié)合膜技術(shù)制備高純度茶皂素的方法克服現(xiàn)有工藝的問題和缺陷，本發(fā)明充分利用茶籽柏，直接以茶籽柏為原料，采用超細粉碎、低溫酶解及膜分離等技術(shù)提取制備茶皂素，縮短生產(chǎn)流程、減少成本、減少污染，同時生產(chǎn)出高純度的茶皂素，不會產(chǎn)生二次污染以及大量廢水。
[0024]本發(fā)明一種從茶籽柏制備茶皂素的方法，包含如下步驟:
[0025](I)采用超細粉碎技術(shù)，粉碎茶籽柏；
[0026](2)將(I)步驟中的物質(zhì)加水酶解；
[0027](3)將⑵步驟中得到的酶解液，調(diào)pH至6-7后進行離心；
[0028](4)將(3)步驟中得到的上清液，調(diào)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(diào)節(jié)為微堿性，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干燥即可得到產(chǎn)品。
[0031]步驟⑴將茶籽柏粉碎到的顆粒粒徑優(yōu)選為100-120目；
[0032]步驟(2)優(yōu)選加入占茶籽餅重量的8倍水，控制溫度在10_20°C，在pH為pH8.5的條件下加入占茶籽仁重量的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(yōu)選為SOOODal，超濾膜的工作條件優(yōu)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(yōu)選為15000Dal，超濾膜的工作條件優(yōu)選為:壓力為0.1-0.3MPa，溫度為40-500C ；
[0035]本發(fā)明綜合采用超細粉碎、低溫酶解及膜分離等多種高科技技術(shù)提取生產(chǎn)具有高附加值的茶皂素，方案解決了國內(nèi)生產(chǎn)高純度茶皂素技術(shù)的缺陷，提高了產(chǎn)品收率和品質(zhì)，其有益效果是:
[0036](I)工藝簡單:本工藝方案沒有使用沉淀、萃取或樹脂技術(shù)，整體工藝步驟清晰、流程較短，便于工業(yè)方案的構(gòu)建和實施。
[0037](2)方案高效:本工藝方案使用低溫酶解技術(shù)結(jié)合膜技術(shù)，最終產(chǎn)品的收率在88%左右，產(chǎn)品純度達到了 93%，數(shù)據(jù)指標均優(yōu)于現(xiàn)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(chǎn)生量降低排放維護費用，產(chǎn)品的生產(chǎn)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(chǎn)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(xué)物品，所得產(chǎn)品無論是用在傳統(tǒng)的農(nóng)藥等行業(yè)，還是用在日化、醫(yī)藥行業(yè)，都不存在安全性問題。而且整體工藝對環(huán)境的危害影響極小。
【具體實施方式】
[0039]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但發(fā)明的實施方式不限于此。
[0040]實施例1:一種利用生物法結(jié)合膜技術(shù)提取茶皂素的方法，在于制備高純度茶皂素的方法按以下步驟進行:
[0041]a、采用超細粉碎技術(shù)，粉碎茶籽柏；
[0042]b、將a步驟中的物質(zhì)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(diào)節(jié)為微堿性，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干燥即可得到產(chǎn)品。
[0047]所述的a步驟中茶籽柏粉碎到100-120目。
[0048]所述的b步驟中加入占茶籽餅重量的8倍水，控制溫度在10_20°C，在pH為pH8.5的條件下加入占茶籽仁重量的0.5% -1%的酶，酶解4h ；
[0049]所述的c步驟中離心調(diào)pH至6-7后進行離心；
[0050]所述的d步驟中調(diào)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(yè)化生產(chǎn)的蛋白酶。
[0055]所述的工業(yè)化生產(chǎn)的蛋白酶為木瓜蛋白酶。
[0056]實施例2:—種利用生物法結(jié)合膜技術(shù)提取茶皂素的方法，在于制備高純度茶皂素的方法按以下步驟進行:
[0057]a、采用超細粉碎技術(shù)，粉碎茶籽柏；
[0058]b、將a步驟中的物質(zhì)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(diào)節(jié)為微堿性，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干燥即可得到產(chǎn)品。
[0063]所述的a步驟中茶籽柏粉碎到100-120目。
[0064]所述的b步驟中加入占茶籽餅重量的8倍水，控制溫度在10_20°C，在pH為pH8.5的條件下加入占茶籽仁重量的0.5% -1%的酶，酶解4h ；
[0065]所述的c步驟中離心調(diào)pH至6-7后進行離心；
[0066]所述的d步驟中調(diào)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(yè)化生產(chǎn)的蛋白酶。
[0071]所述的工業(yè)化生產(chǎn)的蛋白酶為胰蛋白酶。
[0072]實施例3:—種利用生物法結(jié)合膜技術(shù)提取茶皂素的方法，在于制備高純度茶皂素的方法按以下步驟進行:
[0073]a、采用超細粉碎技術(shù)，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(zhì)加水酶解；所述的酶為工業(yè)化生產(chǎn)的蛋白酶。所述的工業(yè)化生產(chǎn)的蛋白酶為木瓜蛋白酶。加入占茶籽餅重量的8倍水，控制溫度在10°C，在pH為pH8.5的條件下加入占茶籽仁重量的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(diào)pH至6-7后進行離心；
[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(diào)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(diào)節(jié)為微堿性，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干燥即可得到產(chǎn)品。
[0079]實施例4:一種利用生物法結(jié)合膜技術(shù)提取茶皂素的方法，在于制備高純度茶皂素的方法按以下步驟進行:
[0080]a、采用超細粉碎技術(shù)，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(zhì)加水酶解；所述的酶為工業(yè)化生產(chǎn)的蛋白酶。所述的工業(yè)化生產(chǎn)的蛋白酶為木瓜蛋白酶。加入占茶籽餅重量的8倍水，控制溫度在20°C，在pH為pH8.5的條件下加入占茶籽仁重量的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(diào)pH至6-7后進行離心；
[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(diào)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(diào)節(jié)為微堿性，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干燥即可得到產(chǎn)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，酶解后經(jīng)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后，得到濃縮液80kg，其中茶皂素含量約為12.3kg，超濾2后，得到濃縮液59kg，其中茶皂素含量約為12.1k g，兩級膜處理后茶皂素的總損失為7.0%;經(jīng)干燥后共得到茶皂素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(chǎn)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，酶解后經(jīng)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后，得到濃縮液82kg，其中茶皂素含量約為12.0kg,超濾2后，得到濃縮液60kg，其中茶皂素含量約為11.9kg，兩級膜處理過程后茶皂素的總損失為8.5% ;經(jīng)干燥后共得到茶皂素
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(chǎn)品，此時茶皂素的純度為93.3%。
【權(quán)利要求】
1.一種利用生物法結(jié)合膜技術(shù)提取茶皂素的方法，其特征在于制備高純度茶皂素的方法按以下步驟進行: a、采用超細粉碎技術(shù)，粉碎茶籽柏； b、將a步驟中的物質(zhì)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(diào)節(jié)為微堿性，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干燥即可得到產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用生物法結(jié)合膜技術(shù)提取茶皂素的方法，其特征在于所述的a步驟中茶籽柏粉碎到100-120目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用生物法結(jié)合膜技術(shù)提取茶皂素的方法，其特征在于所述的b步驟中加入占茶籽餅重量的8倍水，控制溫度在10-20°C，在pH為pH8.5的條件下加入占茶籽仁重量的0.5% -1%的酶，酶解4h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用生物法結(jié)合膜技術(shù)提取茶皂素的方法，其特征在于所述的c步驟中離心液調(diào)pH至6 -7后進行離心。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用生物法結(jié)合膜技術(shù)提取茶皂素的方法，其特征在于所述的d步驟中調(diào)pH至2-3。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用生物法結(jié)合膜技術(shù)提取茶皂素的方法，其特征在于步驟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(jù)權(quán)利要求1所述的利用生物法結(jié)合膜技術(shù)提取茶皂素的方法，其特征在于步驟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(jù)權(quán)利要求1所述的利用生物法結(jié)合膜技術(shù)提取茶皂素的方法，其特征在于所述的e步驟在過濾過程中，間歇性的加入純水進行稀釋。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用生物法結(jié)合膜技術(shù)提取茶皂素的方法，其特征在于所述的b步驟中的酶為工業(yè)化生產(chǎn)的蛋白酶。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的利用生物法結(jié)合膜技術(shù)提取茶皂素的方法，其特征在于所述的工業(yè)化生產(chǎn)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(yōu)先權(quán)日:2014年5月21日
【發(fā)明者】萬端極, 吳楚銀, 湯亞杰, 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:湖北宜恒茶油產(chǎn)業(yè)科技有限責任公司, 湖北工業(yè)大學(xué)