CN103864879B

CN103864879B - 一种茶皂素生物酶脱色工艺

Info

Publication number: CN103864879B
Application number: CN201210538063.3A
Authority: CN
Inventors: 王莉
Original assignee: HANGZHOU YIMIN PETOROCHEMICAL Co Ltd
Current assignee: HANGZHOU YIMIN PETOROCHEMICAL Co Ltd
Priority date: 2012-12-13
Filing date: 2012-12-13
Publication date: 2016-08-10
Anticipated expiration: 2032-12-13
Also published as: CN103864879A

Abstract

本发明公开了一种茶皂素生物酶脱色工艺，其目的在于解决现有技术中所存在的或者在强碱条件下会对操作者产生伤害并对环境产生污染，或者由于吸附作用造成茶皂素很大的损失和回收困难的问题。本发明包括漆酶和葡萄糖氧化酶的共固定化、粗品茶皂素溶液的制备、粗品茶皂素的脱色及茶皂素回收等主要步骤。本发明反应条件温和，脱色时间短，脱色效果显著，并且固定化酶可以回收重复利用，茶皂素损失率低，且只需喷雾干燥就可以回收得到低色泽的茶皂素粉末，工艺简单。

Description

一种茶皂素生物酶脱色工艺

技术领域

本发明涉及生物工程领域，特别涉及一种茶皂素生物酶脱色工艺。

背景技术

茶皂素是从山茶科植物中提取得到的五环三萜类糖苷化合物，是一种性能优良的非离子表面活性剂，具有较强的乳化、分散、湿润、起泡、稳泡等作用，可广泛应用于轻工、化工、农药、饲料、纺织、矿产和建筑等领域，用于制造乳化剂、洗涤剂、农药助剂、饲料添加剂、纺织助剂和阻凝剂等。目前使用较多的为茶皂素粗提物经喷雾干燥得到的粉末，其中含有大量的美拉德色素、多酚和黄酮类色素物质，5%的茶皂素粗提物的水溶液为颜色较深的棕褐色，严重影响到了其推广应用，如：茶皂素对草甘膦等多种农药具有良好的增效作用，但由于颜色问题影响了产品的外观，从而导致添加茶皂素的产品无法达到国外产品标准；茶皂素在应用于洗涤用品时对色泽的要求就更为苛刻，尤其是在高档日化用品中的应用更是受到了限制，目前国内有1~2家茶皂素企业尝试打入日本和我国台湾地区日化用品市场，但由于无法做到他们的色泽要求，只能以粗产品形式出售（对方通过自有技术脱色后再利用），产品价格和利润均不理想。

国内对茶皂素的脱色研究主要采用物理和化学方法，如丁姗姗等利用大孔吸附树脂NKA-Ⅱ对茶皂素粗提物进行脱色研究，结果表明NKA-Ⅱ树脂具有较高的吸附和解吸能力，在40℃下NKA-Ⅱ树脂对茶皂素的吸附等温线符合Frundlich方程；经过动态吸附解吸后，提取物中茶皂素含量由600 mg/g提高到861.3 mg/g，脱色后的茶皂素样品在可见光区的吸收强度降低（利用大孔吸附树脂对茶皂素粗提物脱色的研究，丁姗姗等，《食品与机械》2012年第04期）。刘昌盛等采用白土、活性炭、H₂O₂和EDTA四种脱色剂对茶皂素进行脱色比较实验，结果表明白土和活性炭脱色效果要比H₂O₂差，经白土脱色的茶皂素较为浑浊，活性炭脱色后过滤较为困难，且有10%以上的茶皂素损失，H₂O₂和EDTA混合使用效果和单独使用H₂O₂效果相近，而且脱色时仅有0.97%茶皂素损耗；经分析对比，得出最佳脱色条件为：脱色温度70℃、脱色时间90 min、H₂O₂加入量为4%、溶液pH值为10（茶皂素脱色工艺研究，《粮食与油脂》2004年第12期）。孙冀平等采用活性炭、活性白土、H₂O₂、NaClO和NH3·H₂O (10%)进行脱色试验，结果表明，NaClO法脱色时间短，操作条件要求低，但在加热条件下极易回色，且产品有刺激性气味；氨水脱色效果极差，对茶皂素的颜色几乎无任何影响；茶皂素会吸附于活性白土和活性炭，造成损失过大；H₂O₂脱色效果最好，正交实验得出最佳操作条件为：温度60℃，时间90 min，H₂O₂（30%）加入量为5 mL（茶皂素的脱色研究，《中国油脂》2003年第4期）。

上述方法虽然对茶皂素的脱色进行了物理和化学脱色方法的研究，但存在的问题是：或者需要较高的温度和在强碱条件下会对操作者产生伤害并对环境产生污染，或者由于吸附作用造成茶皂素很大的损失和回收困难，这些问题都阻碍了茶皂素脱色的产业化，而对于绿色环保的生物酶脱色茶皂素的工艺仍未见相关报道。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中所存在的或者在强碱条件下会对操作者产生伤害并对环境产生污染，或者由于吸附作用造成茶皂素很大的损失和回收困难的问题，提供一种环境友好的且茶皂素回收简便、损失率低的茶皂素生物酶脱色工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种茶皂素生物酶脱色工艺，所述的茶皂素生物酶脱色工艺步骤如下：

（ 1 ）漆酶和葡萄糖氧化酶的共固定化：将0.05 wt %~0.10 wt %的漆酶水溶液和0.05 wt %~0.10 wt %的的葡萄糖氧化酶水溶液等体积混合均匀，与5~6 wt %的海藻酸钠溶液按照体积比1：7~10混合搅拌，然后加入与海藻酸钠等体积的5~6wt%的明胶溶液均匀混合，调节pH为4~5，搅拌80~100min后，将混合液降温至5~10℃，然后将混合液注进3~5%的氯化钙溶液中形成微球，然后保持温度为4±1℃，硬化8~10h后，将微球取出置入戊二醛溶液中进一步硬化1~2h，再用生理盐水洗涤除去残余戊二醛，得共固定化的漆酶和葡萄糖氧化酶；

（ 2 ）粗品茶皂素溶液的制备：将粗品茶皂素溶解在pH 3.5~5.5的醋酸-醋酸钠缓冲液中配制成5~10 wt %的粗品茶皂素溶液；

（ 3 ）粗品茶皂素的脱色：在步骤（2）的粗品茶皂素溶液中步骤（1）得到的共固定化的漆酶和葡萄糖氧化酶，共固定化的漆酶和葡萄糖氧化酶加入湿重为粗品茶皂素溶液重量的1~4%，摇床上30~40℃脱色4~6 h；

（ 4 ）茶皂素回收：将脱色后的茶皂素过微孔滤膜，滤液喷雾干燥即得低色泽的茶皂素成品。

本发明针对粗品茶皂素中美拉德色素和多酚类物质为主要成色物质的特点，独创性的使用漆酶和葡萄糖氧化酶共固定化复合酶技术进行脱色处理，反应条件温和，脱色时间短，脱色效果显著，并且固定化酶可以回收重复利用，且茶皂素损失率低。

作为优选，步骤（1）中戊二醛溶液温度30±2℃，浓度5~6 wt %。

作为优选，步骤（3）中摇床的转速150~200 r/min。

本发明的有益效果是：

（1）利用共固定化的漆酶和葡萄糖氧化酶做为脱色剂，反应条件温和，脱色时间短，脱色效果显著，并且固定化酶可以回收重复利用。

（2）经共固定化的漆酶和葡萄糖氧化酶脱色后的茶皂素，其润湿、乳化、去污起泡性和持泡性等表面活性无明显影响，损失率低，且只需喷雾干燥就可以回收得到低色泽的茶皂素粉末，工艺简单。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

漆酶、葡萄糖氧化酶：上海研拓生物科技有限公司，分析纯；

海藻酸钠和明胶：温州市化学用料厂，生化试剂；

氯化钙：宁波市化学试剂厂，工业级；

戊二醛：上海三鹰化学试剂公司，工业级；

茶皂素粗提物：杭州益民化工有限公司。

实施例1：

（ 1 ）漆酶和葡萄糖氧化酶的共固定化：将0.05 wt %%的漆酶水溶液和0.05 wt %的的葡萄糖氧化酶水溶液等体积混合均匀，与5 wt %的海藻酸钠溶液按照体积比1：7混合搅拌，然后加入与海藻酸钠等体积的5wt%的明胶溶液均匀混合，调节pH为4，慢速搅拌80min后，将混合液降温至10℃，然后通过注射器的针头将混合液以7cm的高度注进3%的氯化钙溶液中形成微球，然后保持温度为4±1℃，硬化8h后，将微球取出置入30℃，浓度5 wt %戊二醛溶液中进一步硬化1h，再用生理盐水洗涤除去残余戊二醛，得共固定化的漆酶和葡萄糖氧化酶；

（ 2 ）粗品茶皂素溶液的制备：将粗品茶皂素溶解在pH 3.5的醋酸-醋酸钠缓冲液（按常规方法配置，或购买市售产品也可）中配制成7 wt %的粗品茶皂素溶液；

（ 3 ）粗品茶皂素的脱色：在步骤（2）的粗品茶皂素溶液中加入湿重为粗品茶皂素溶液重量的2%的步骤（1）得到的共固定化的漆酶和葡萄糖氧化酶，摇床转速150 r/min，30℃脱色6 h，经721可见分光光度计测定475nm处吸光值，茶皂素脱色率达到72%；

实施例2：

（ 1 ）漆酶和葡萄糖氧化酶的共固定化：将0.08 wt %%的漆酶水溶液和0.08 wt %的的葡萄糖氧化酶水溶液等体积混合均匀，与5 wt %的海藻酸钠溶液按照体积比1：10混合搅拌，然后加入与海藻酸钠等体积的5wt%的明胶溶液均匀混合，调节pH为4，慢速搅拌90min后，将混合液降温至8℃，然后通过注射器的针头将混合液以10cm的高度注进5%的氯化钙溶液中形成微球，然后保持温度为4℃，硬化10h后，将微球取出置入30℃，浓度5 wt %戊二醛溶液中进一步硬化2h，再用生理盐水洗涤除去残余戊二醛，得共固定化的漆酶和葡萄糖氧化酶；

（ 2 ）粗品茶皂素溶液的制备：将粗品茶皂素溶解在pH 4.5的醋酸-醋酸钠缓冲液（按常规方法配置，或购买市售产品也可）中配制成10 wt %的粗品茶皂素溶液；

（ 3 ）粗品茶皂素的脱色：在步骤（2）的粗品茶皂素溶液中加入湿重为粗品茶皂素溶液重量的4%的步骤（1）得到的共固定化的漆酶和葡萄糖氧化酶，摇床转速200 r/min，40℃脱色4 h，经721可见分光光度计测定475nm处吸光值，茶皂素脱色率达到80%；

实施例3：

（ 1 ）漆酶和葡萄糖氧化酶的共固定化：将0.1 wt %%的漆酶水溶液和0.1 wt %的的葡萄糖氧化酶水溶液等体积混合均匀，与6 wt %的海藻酸钠溶液按照体积比1：9混合搅拌，然后加入与海藻酸钠等体积的6wt%的明胶溶液均匀混合，调节pH为5，慢速搅拌100min后，将混合液降温至5℃，然后通过注射器的针头将混合液以5cm的高度注进5%的氯化钙溶液中形成微球，然后保持温度为4℃，硬化8h后，将微球取出置入30±2℃，浓度6 wt %戊二醛溶液中进一步硬化1h，再用生理盐水洗涤除去残余戊二醛，得共固定化的漆酶和葡萄糖氧化酶；

（ 2 ）粗品茶皂素溶液的制备：将粗品茶皂素溶解在pH 5.5的醋酸-醋酸钠缓冲液（按常规方法配置，或购买市售产品也可）中配制成5 wt %的粗品茶皂素溶液；

（ 3 ）粗品茶皂素的脱色：在步骤（2）的粗品茶皂素溶液中加入湿重为粗品茶皂素溶液重量的1%的步骤（1）得到的共固定化的漆酶和葡萄糖氧化酶，摇床转速180 r/min，35℃脱色5 h，经721可见分光光度计测定475nm处吸光值，茶皂素脱色率达到70%；

茶皂素脱色前后含量测定：

采用香草醛－硫酸比色法测定样品中茶皂素含量，根据茶皂素标准品的吸光度值（Ｙ）和茶皂素浓度（Ｘ，ｍｇ/ｍＬ）拟合得回归方程，根据回归方程计算样品中茶皂素含量，结果茶皂素粗提物中茶皂素含量由520mg/g提高到780mg/g。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims

1.一种茶皂素生物酶脱色工艺，其特征在于：所述的茶皂素生物酶脱色工艺步骤如下：

（ 1 ）漆酶和葡萄糖氧化酶的共固定化：将0.05 wt %~0.10 wt %的漆酶水溶液和0.05 wt %~0.10 wt %的葡萄糖氧化酶水溶液等体积混合均匀，与5~6 wt %的海藻酸钠溶液按照体积比1：7~10混合搅拌，然后加入与海藻酸钠溶液等体积的5~6wt%的明胶溶液均匀混合，调节pH为4~5，搅拌80~100min后，将混合液降温至5~10℃，然后将混合液注进3~5%的氯化钙溶液中形成微球，然后保持温度为4±1℃，硬化8~10h后，将微球取出置入戊二醛溶液中进一步硬化1~2h，再用生理盐水洗涤除去残余戊二醛，得共固定化的漆酶和葡萄糖氧化酶；

（ 3 ）粗品茶皂素的脱色：在步骤（2）的粗品茶皂素溶液中加入湿重为粗品茶皂素溶液重量的1~4%的步骤（1）得到的共固定化的漆酶和葡萄糖氧化酶，摇床上30~40℃脱色4~6 h；

（ 4 ）茶皂素回收：将脱色后的茶皂素过微孔滤膜，滤液喷雾干燥即得茶皂素成品。

2.根据权利要求1所述的一种茶皂素生物酶脱色工艺，其特征在于：步骤（1）中戊二醛溶液温度30±2℃，浓度5~6 wt %。

3.根据权利要求1或2所述的一种茶皂素生物酶脱色工艺，其特征在于：步骤（3）中摇床的转速150~200 r/min。