CN103980340A - 一种利用酶法结合膜技术制备高纯度茶皂素的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用酶法结合膜技术制备高纯度茶皂素的方法，其特征在于按以下步骤进行：a、采用超细粉碎技术，粉碎茶籽粕；b、将a步骤中的物质加水酶解；c、将b步骤中得到的酶解液，进行离心；d、将c步骤中得到的上清液，通过超滤膜得到粗皂素；e、将d步骤中浓缩液重新调节为微碱性，使用超滤膜2进行进一步浓缩处理，在过滤过程中，间歇性的加入纯水进行稀释；f、将e步骤中的浓缩液进行喷雾干燥即可得到产品。本发明工艺简单，方案高效，产品安全，可更高效的利用茶籽饼资源，解决现有工艺收率不高、纯度不足、污染环境的问题，为维护环境提出一种安全、可降解的天然表面活性剂来源。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用酶法结合膜技术制备高纯度茶皂素的方法。
背景技术
中国自古就有将茶籽榨油后的茶籽饼用于日常个人生活卫生清洗的传统。现代研究表明，其中起清洗去污作用的核心成分是茶皂素，但由于油茶资源的稀缺性和生产工艺的不成熟导致的高纯度皂素的高成本，造成茶皂素在表面活性剂市场上的表现并不活跃。本技术旨在开发低成本高纯度茶皂素的生产工艺，提升高纯度茶皂素在表面活性剂市场，尤其是日用表面活性剂市场的竞争力。
茶籽粕是在油茶加工成茶籽油后，经压榨法会分离出一种被称之为茶籽粕的副产物。其中含有约35％的淀粉、27％的总糖、13％的茶皂素、11％的蛋白质、8％的残油等物质。提取茶皂素的最佳来源是提取茶籽油后茶籽粕。
茶皂素，我国特有木本油料树种油茶(Camellia oleifera Abel)种籽中一类三萜类皂角甙。茶皂素的基本结构由皂苷元、糖体和有机酸3部分组成。其糖体部分主要有阿拉伯糖、木糖、半乳糖以及葡萄糖醛酸等，有机酸包括当归酸、惕各酸、醋酸和肉桂酸等，已发现的苷元也有近7种。有机酸和苷元上的羟基形成酯。由于糖体、苷元和有机酸3部分的连结组合方式不同，因此茶皂素其实是一系列结构相似的物质的统称。依靠糖体一端的亲水性，和由连接的甙元与有机酸产生的疏水性，茶皂素是一种天然的表面活性剂。而且相对于现在日化市场上流行的石油基和天然油脂基表面活性剂，茶皂素更具优势:来源丰富，而且是可再生资源；茶皂素没有环境危害，茶皂素极易被酶水解生成糖与皂甙单元，产生的降解产物均为无毒物质；茶皂素作为表面活性剂的性能优秀，茶皂素与水振荡后产生蜂窝状泡沫，起泡力强，泡沫具有持久性。
近年来的研究表明，茶皂素还具有一些独特的功能，茶皂素对皮肤病原真菌，如头癣小孢霉菌、絮状表皮癣菌、深红发癣霉菌、白假丝酵母等，都有较为显著的抗菌活性。此外，茶皂素对白色念珠菌、大肠杆菌等也有抑制作用，有治疗浅表真菌感染的效果。具有消炎、祛痰、抗渗透、镇痛、醒酒和健胃等药理作用；具有溶血性、鱼毒性和类生物激素性。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用酶法结合膜技术制备高纯度茶皂素的方法。本发明直接以茶籽粕为原料，采用超细粉碎、低温酶解及膜分离等技术提取制备茶皂素，缩短生产流程、减少成本、减少污染，同时生产出高纯度的茶皂素，不会产生二次污染以及大量废水。
本发明一种利用酶法结合膜技术制备高纯度茶皂素的方法，其特征在于制备高纯度茶皂素的方法按以下步骤进行：
a、采用超细粉碎技术，粉碎茶籽粕；
b、将a步骤中的物质加水酶解；
c、将b步骤中得到的酶解液，进行离心；
d、将c步骤中得到的上清液，通过超滤膜得到粗皂素；
e、将d步骤中浓缩液重新调节为微碱性，使用超滤膜2进行进一步浓缩处理，在过滤过程中，间歇性的加入纯水进行稀释；
f、将e步骤中的浓缩液进行喷雾干燥即可得到产品。
本发明利用生物法结合膜技术提取茶皂素的方法，其特征在于所述的a步骤中茶籽粕粉碎到100-120目。
本发明利用生物法结合膜技术提取茶皂素的方法，其特征在于所述的b步骤中加入占茶籽饼重量的8倍水，控制温度在10-20℃，在pH为pH8.5的条件下加入占茶籽仁重量的0.5％-1％的酶，酶解4h；
本发明利用生物法结合膜技术提取茶皂素的方法，其特征在于所述的c步骤中离心液调pH至6-7后进行离心；
本发明利用生物法结合膜技术提取茶皂素的方法，其特征在于所述的d步骤中调pH至2-3；
本发明利用生物法结合膜技术提取茶皂素的方法，其特征在于步骤d中所述的超滤膜为拦截分子量为8000Dal的超滤膜，超滤膜的工作条件为：压力0.2-0.4MPa，温度为40-50℃；
本发明利用生物法结合膜技术提取茶皂素的方法，其特征在于步骤e中所述的超滤膜为拦截分子量为15000Dal的超滤膜，超滤膜的工作条件为：压力为0.1-0.3MPa，温度为40-50℃。
本发明利用生物法结合膜技术提取茶皂素的方法，其特征在于所述的e步骤在过滤过程中，间歇性的加入纯水进行稀释。
本发明利用生物法结合膜技术提取茶皂素的方法，其特征在于所述的b步骤中的酶为工业化生产的蛋白酶。
本发明利用生物法结合膜技术提取茶皂素的方法，其特征在于所述的工业化生产的蛋白酶为木瓜蛋白酶或胰蛋白酶。
本发明一种利用酶法结合膜技术制备高纯度茶皂素的方法克服现有工艺的问题和缺陷，本发明充分利用茶籽粕，直接以茶籽粕为原料，采用超细粉碎、低温酶解及膜分离等技术提取制备茶皂素，缩短生产流程、减少成本、减少污染，同时生产出高纯度的茶皂素，不会产生二次污染以及大量废水。
本发明一种从茶籽粕制备茶皂素的方法，包含如下步骤：
(1)采用超细粉碎技术，粉碎茶籽粕；
(2)将(1)步骤中的物质加水酶解；
(3)将(2)步骤中得到的酶解液，调pH至6-7后进行离心；
(4)将(3)步骤中得到的上清液，调pH至2-3,通过超滤膜1得到粗皂素浓缩液；
(5)将(4)步骤中浓缩液重新调节为微碱性，使用超滤膜2进行进一步浓缩处理，在过滤过程中，间歇性的加入纯水进行稀释；
(6)将(5)步骤中的浓缩液进行喷雾干燥即可得到产品。
步骤(1)将茶籽粕粉碎到的颗粒粒径优选为100-120目；
步骤(2)优选加入占茶籽饼重量的8倍水，控制温度在10-20℃，在pH为pH8.5的条件下加入占茶籽仁重量的0.5％-1％的酶，酶解4h；
步骤(4)中所述的超滤膜的拦截分子量优选为8000Dal，超滤膜的工作条件优选为：压力为0.2-0.4MPa，温度为40-50℃；
步骤(5)中所述的超滤膜的拦截分子量优选为15000Dal，超滤膜的工作条件优选为：压力为0.1-0.3MPa，温度为40-50℃；
本发明综合采用超细粉碎、低温酶解及膜分离等多种高科技技术提取生产具有高附加值的茶皂素，方案解决了国内生产高纯度茶皂素技术的缺陷，提高了产品收率和品质，其有益效果是：
(1)工艺简单：本工艺方案没有使用沉淀、萃取或树脂技术，整体工艺步骤清晰、流程较短，便于工业方案的构建和实施。
(2)方案高效：本工艺方案使用低温酶解技术结合膜技术，最终产品的收率在88％左右，产品纯度达到了93％，数据指标均优于现行工艺。而且通过简化工艺流程，提升收率，同时通过控制废水产生量降低排放维护费用，产品的生产成本降低到16000/t，已具有和主流天然油脂基表明活性剂竞争的实力。
(3)产品安全：本工艺方案全程未使用有机溶剂，没有刺激性的化学物品，所得产品无论是用在传统的农药等行业，还是用在日化、医药行业，都不存在安全性问题。而且整体工艺对环境的危害影响极小。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但发明的实施方式不限于此。
实施例1：一种利用生物法结合膜技术提取茶皂素的方法，在于制备高纯度茶皂素的方法按以下步骤进行：
a、采用超细粉碎技术，粉碎茶籽粕；
b、将a步骤中的物质加水酶解；
c、将b步骤中得到的酶解液，进行离心；
d、将c步骤中得到的上清液，通过超滤膜得到粗皂素；
e、将d步骤中浓缩液重新调节为微碱性，使用超滤膜2进行进一步浓缩处理，在过滤过程中，间歇性的加入纯水进行稀释；
f、将e步骤中的浓缩液进行喷雾干燥即可得到产品。
所述的a步骤中茶籽粕粉碎到100-120目。
所述的b步骤中加入占茶籽饼重量的8倍水，控制温度在10-20℃，在pH为pH8.5的条件下加入占茶籽仁重量的0.5％-1％的酶，酶解4h；
所述的c步骤中离心调pH至6-7后进行离心；
所述的d步骤中调pH至2-3；
所述的超滤膜为拦截分子量为8000Dal的超滤膜，超滤膜的工作条件为：压力0.2-0.4MPa，温度为40-50℃；
所述的超滤膜为拦截分子量为15000Dal的超滤膜，超滤膜的工作条件为：压力为0.1-0.3MPa，温度为40-50℃。
所述的e步骤在过滤过程中，间歇性的加入纯水进行稀释。
所述的b步骤中的酶为工业化生产的蛋白酶。
所述的工业化生产的蛋白酶为木瓜蛋白酶。
实施例2：一种利用生物法结合膜技术提取茶皂素的方法，在于制备高纯度茶皂素的方法按以下步骤进行：
a、采用超细粉碎技术，粉碎茶籽粕；
b、将a步骤中的物质加水酶解；
c、将b步骤中得到的酶解液，进行离心；
d、将c步骤中得到的上清液，通过超滤膜得到粗皂素；
e、将d步骤中浓缩液重新调节为微碱性，使用超滤膜2进行进一步浓缩处理，在过滤过程中，间歇性的加入纯水进行稀释；
f、将e步骤中的浓缩液进行喷雾干燥即可得到产品。
所述的a步骤中茶籽粕粉碎到100-120目。
所述的b步骤中加入占茶籽饼重量的8倍水，控制温度在10-20℃，在pH为pH8.5的条件下加入占茶籽仁重量的0.5％-1％的酶，酶解4h；
所述的c步骤中离心调pH至6-7后进行离心；
所述的d步骤中调pH至2-3；
所述的超滤膜为拦截分子量为8000Dal的超滤膜，超滤膜的工作条件为：压力0.2-0.4MPa，温度为40-50℃；
所述的超滤膜为拦截分子量为15000Dal的超滤膜，超滤膜的工作条件为：压力为0.1-0.3MPa，温度为40-50℃。
所述的e步骤在过滤过程中，间歇性的加入纯水进行稀释。
所述的b步骤中的酶为工业化生产的蛋白酶。
所述的工业化生产的蛋白酶为胰蛋白酶。
实施例3：一种利用生物法结合膜技术提取茶皂素的方法，在于制备高纯度茶皂素的方法按以下步骤进行：
a、采用超细粉碎技术，粉碎茶籽粕；所述的茶籽粕粉碎到100-120目。
b、将a步骤中的物质加水酶解；所述的酶为工业化生产的蛋白酶。所述的工业化生产的蛋白酶为木瓜蛋白酶。加入占茶籽饼重量的8倍水，控制温度在10℃，在pH为pH8.5的条件下加入占茶籽仁重量的0.5％的酶，酶解4h；
c、将b步骤中得到的酶解液，进行离心；所述的离心液调pH至6-7后进行离心；
d、将c步骤中得到的上清液，通过超滤膜得到粗皂素液；调pH至2-3；所述的超滤膜为拦截分子量为8000Dal的超滤膜，超滤膜的工作条件为：压力0.2-0.4MPa，温度为40℃；
e、将d步骤中浓缩液重新调节为微碱性，使用超滤膜2进行进一步浓缩处理，在过滤过程中，间歇性的加入纯水进行稀释；所述的超滤膜为拦截分子量为15000Dal的超滤膜，超滤膜的工作条件为：压力为0.1-0.3MPa，温度为40℃。在过滤过程中，间歇性的加入纯水进行稀释。
f、将e步骤中的浓缩液进行喷雾干燥即可得到产品。
实施例4：一种利用生物法结合膜技术提取茶皂素的方法，在于制备高纯度茶皂素的方法按以下步骤进行：
a、采用超细粉碎技术，粉碎茶籽粕；所述的茶籽粕粉碎到100-120目。
b、将a步骤中的物质加水酶解；所述的酶为工业化生产的蛋白酶。所述的工业化生产的蛋白酶为木瓜蛋白酶。加入占茶籽饼重量的8倍水，控制温度在20℃，在pH为pH8.5的条件下加入占茶籽仁重量的1％的酶，酶解4h；
c、将b步骤中得到的酶解液，进行离心；所述的离心液调pH至6-7后进行离心；
d、将c步骤中得到的上清液，通过超滤膜得到粗皂素液；调pH至2-3；所述的超滤膜为拦截分子量为8000Dal的超滤膜，超滤膜的工作条件为：压力0.2-0.4MPa，温度为50℃；
e、将d步骤中浓缩液重新调节为微碱性，使用超滤膜2进行进一步浓缩处理，在过滤过程中，间歇性的加入纯水进行稀释；所述的超滤膜为拦截分子量为15000Dal的超滤膜，超滤膜的工作条件为：压力为0.1-0.3MPa，温度为50℃。在过滤过程中，间歇性的加入纯水进行稀释。
f、将e步骤中的浓缩液进行喷雾干燥即可得到产品。
实施例5：使用茶籽饼100kg，茶皂素含量为13％，即原料茶皂素为13kg；低温酶解水用量为原料的8倍，酶用量为原料的0.5％，酶解条件为15℃、pH8.5，4h，酶解后经离心所得上清液约800kg，其中茶皂素含量约为12.8kg，即水提过程茶皂素的提取率为98.3％；超滤1后，得到浓缩液80kg，其中茶皂素含量约为12.3kg，超滤2后，得到浓缩液59kg，其中茶皂素含量约为12.1kg，两级膜处理后茶皂素的总损失为7.0％；经干燥后共得到茶皂素11.8kg，即整个过程茶皂素得率为90.6％，100kg茶籽饼原料可得到12.7kg茶皂素产品，此时茶皂素的纯度为93％。
实施例6：使用茶籽饼100kg，茶皂素含量为13％，即原料茶皂素为13kg；低温酶解水用量为原料的8倍，酶用量为原料的1％，酶解条件为20℃、pH8.5，4h，酶解后经离心所得上清液约800kg，其中茶皂素含量约为12.4kg，即水提过程茶皂素的收率为95.3％；超滤1后，得到浓缩液82kg，其中茶皂素含量约为12.0kg，超滤2后，得到浓缩液60kg，其中茶皂素含量约为11.9kg，两级膜处理过程后茶皂素的总损失为8.5％；经干燥后共得到茶皂素11.9kg，即整个过程茶皂素得率为91.5％，100kg茶籽饼原料可得到12.8kg茶皂素产品，此时茶皂素的纯度为93.3％。
Claims (10)
1.一种利用生物法结合膜技术提取茶皂素的方法，其特征在于制备高纯度茶皂素的方法按以下步骤进行：
a、采用超细粉碎技术，粉碎茶籽粕；
b、将a步骤中的物质加水酶解；
c、将b步骤中得到的酶解液，进行离心；
d、将c步骤中得到的上清液，通过超滤膜得到粗皂素；
e、将d步骤中浓缩液重新调节为微碱性，使用超滤膜2进行进一步浓缩处理，在过滤过程中，间歇性的加入纯水进行稀释；
f、将e步骤中的浓缩液进行喷雾干燥即可得到产品。
2.根据权利要求1所述的利用生物法结合膜技术提取茶皂素的方法，其特征在于所述的a步骤中茶籽粕粉碎到100-120目。
3.根据权利要求1所述的利用生物法结合膜技术提取茶皂素的方法，其特征在于所述的b步骤中加入占茶籽饼重量的8倍水，控制温度在10-20℃，在pH为pH8.5的条件下加入占茶籽仁重量的0.5％-1％的酶，酶解4h。
4.根据权利要求1所述的利用生物法结合膜技术提取茶皂素的方法，其特征在于所述的c步骤中离心液调pH至6-7后进行离心。
5.根据权利要求1所述的利用生物法结合膜技术提取茶皂素的方法，其特征在于所述的d步骤中调pH至2-3。
6.根据权利要求1所述的利用生物法结合膜技术提取茶皂素的方法，其特征在于步骤d中所述的超滤膜为拦截分子量为8000Dal的超滤膜，超滤膜的工作条件为：压力0.2-0.4MPa，温度为40-50℃。
7.根据权利要求1所述的利用生物法结合膜技术提取茶皂素的方法，其特征在于步骤e中所述的超滤膜为拦截分子量为15000Dal的超滤膜，超滤膜的工作条件为：压力为0.1-0.3MPa，温度为40-50℃。
8.根据权利要求1所述的利用生物法结合膜技术提取茶皂素的方法，其特征在于所述的e步骤在过滤过程中，间歇性的加入纯水进行稀释。
9.根据权利要求1所述的利用生物法结合膜技术提取茶皂素的方法，其特征在于所述的b步骤中的酶为工业化生产的蛋白酶。
10.根据权利要求9所述的利用生物法结合膜技术提取茶皂素的方法，其特征在于所述的工业化生产的蛋白酶为木瓜蛋白酶或胰蛋白酶。
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