CN104031109B - 一种微生物发酵纯化茶皂素的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微生物发酵纯化茶皂素的方法，其特征在于该方法以含茶皂素的水溶液为发酵底物，在该发酵底物中接入含有使茶皂素产生絮凝沉淀的微生物絮凝剂产生菌进行培养，至茶皂素产生絮凝后，离心分离絮凝沉淀，用乙醇提取沉淀中的茶皂素，即得纯化后的茶皂素乙醇溶液，浓缩，干燥得精制茶皂素。采用本发明的纯化方法，不仅能解决茶皂素纯化的问题，而且生产过程安全、生产成本低。本发明的工艺简单、可操作性强、整个纯化过程仅使用到乙醇，产品安全；该工艺生产的茶皂素在日化和保健食品领域具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种茶皂素纯化方法，具体为利用微生物发酵纯化茶皂素的方法。
背景技术
茶皂素又名茶皂甙，是由茶树种子中提取出来的一类醣甙化合物，是一种性能良好的天然表面活性剂，它可广泛应用于轻工、化工、农药、饲料、养殖、纺织、采油、采矿、建材与高速公路建设等领域，制造乳化剂、洗洁剂、农药助剂、饲料添加剂、蟹虾养殖保护剂、纺织助剂、油田泡沫剂、采矿浮选剂以及加气混凝土稳泡剂与混凝土外加剂——防冻剂等。
茶皂甙属于三萜类皂角甙，具有苦辛辣味，刺激鼻腔粘膜引起喷嚏，纯品为白色微细柱状晶体，吸湿性强，对甲基红呈酸性，难溶于无水甲醇、乙醇，不溶于乙醚、丙酮、苯、石油醚等有机溶剂，易溶于含水甲醇、含水乙醇、以及冰醋酸、醋酐、吡啶等。茶皂甙溶液中加入盐酸，酸性时，皂甙就沉淀。熔点：224℃。
目前茶皂素提取工艺主要采用水提醇沉法。水提过程的最佳工艺条件为浸提温度60℃,液固比10:1，浸提时间2h,浸提次数3次。水提所得的茶皂素纯度仅为30%左右，水提取之后再醇沉，纯度可达到70%。醇沉时所用有机溶剂一般为甲醇或乙醇，两者均为易燃易爆品，且甲醇毒性大，安全生产要求高。而采用乙醇时一般使用量极大，存在投资大的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种利用微生物发酵纯化茶皂素的方法，该方法仅用到乙醇有机溶剂，且工艺简单，成本低下，生产安全性高。
为解决上述技术问题，本发明所述的一种微生物发酵纯化茶皂素的方法，以含茶皂素的水溶液为发酵底物，在该发酵底物中接入含有使茶皂素产生絮凝沉淀的微生物絮凝剂产生菌进行培养，至茶皂素产生絮凝后，离心分离絮凝沉淀，用乙醇提取沉淀中的茶皂素，即得纯化后的茶皂素乙醇溶液，浓缩，干燥得精制茶皂素。
进一步地，所述含茶皂素的水溶液为茶皂素的粗提物水溶液。
进一步地，所述使茶皂素产生絮凝沉淀的微生物絮凝剂产生菌为醋酸杆菌或酵母菌中的一种或两者的复合菌种。
进一步地，作为发酵底物的含茶皂素的水溶液中茶皂素质量百分含量为1%-10%。
进一步地，所述微生物发酵采用半连续发酵工艺，具体步骤如下：
A、茶籽饼粕用水浸提，离心去沉淀，得茶皂素粗提物水溶液，为发酵底物，其中水的用量以茶籽饼粕的质量计为10~20mL/g；
B、发酵底物中接种微生物菌种母液发酵24-72小时，出现絮凝沉淀；
C、将发酵液中的上层清液作为微生物菌种发酵母液接入新的茶皂素粗提物水溶液中，继续发酵至产生絮凝沉淀；
D、将步骤B所得下层絮凝沉淀液离心，或将步骤B、C所得下层絮凝沉淀液共同离心得沉淀和上清，沉淀用乙醇浸提，得精制茶皂素，上清加入到茶皂素粗提物水溶液浸提过程，循环使用。
进一步地，所述发酵底物中接入微生物菌种母液后在室温下静置培养或每分钟10-100转转速下动态培养至产生絮凝沉淀。
进一步地，所述絮凝沉淀用纯乙醇或质量浓度≥50%的乙醇溶液进行提取。
本发明采用微生物发酵产生絮凝剂絮凝茶皂素的特点，以茶皂素水溶液为发酵基质，发酵沉淀溶液中的茶皂素，离心分离得到含茶皂素的沉淀，再以高浓度的乙醇溶液浸提，得到高纯度的茶皂素。
发酵采用半连续法，即利用发酵产生的上清液作为种子液，添加新鲜茶皂素水提液作培养基，缩短了微生物的适应期，使微生物生长很快进入对数生长期，提高了絮凝效率，缩短了生产周期，降低生产成本。该纯化工艺简单，生产成本低廉，过程只使用了乙醇试剂，且降低了该试剂的使用量，提高了生产过程和产品的安全性，产品可以在高端日化和保健食品领域广泛使用。在培养基中无需添加其他成分，如蔗糖等糖类物质；分离过程无需进行萃取、柱层析等复杂过程，对应的设备成本，生产资料成本和人力成本均可减少60%以上。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
实施例1：将茶籽饼粕粉粹，过80目筛，称取粉粹后的茶籽粉150g，加入到1500mL的40℃水中超声浸提40分钟，离心去沉淀，上清液接种准备好的微生物发酵母液50mL，盖上纱布，静置培养3天，离心取絮凝沉淀，用质量浓度为80%的乙醇溶液浸提沉淀物，离心，上层清液抽真空旋转蒸发，浓缩液喷雾干燥，测得茶皂素纯度为（80%）。
实施例2：将粉粹后的油茶籽粉按质量（g）：体积（mL）=1：10加水浸提40分钟，过滤取上清，体积比1：1接种准备好的微生物发酵母液，静置培养2天，取上层清液，体积比1：1加入新鲜茶籽粉提取物，继续发酵；如此循环，构成半连续发酵。下层絮凝物离心，得沉淀和上清液，上清液灭菌后加入到茶籽粉粗提过程；沉淀用质量浓度为80%的乙醇溶液浸提沉，离心，上清抽真空旋转蒸发，浓缩液喷雾干燥，测得茶皂素纯度为（85%）。
实施例1和2发酵所用的微生物发酵母液中的菌种主要采用能使茶皂素产生絮凝沉淀的微生物，是一种微生物絮凝剂产生菌，安全无污染，本发明优先选用醋酸杆菌或酵母菌（原料易得，效果理想），可选取其中一种也可以采用复合菌种。所用微生物絮凝剂产生菌在微生物生长过程中，能形成胶状聚合物，该胶状聚合物影响茶皂素的絮凝沉淀，是本发明所必需的。所用菌种中也可以含有乳酸菌等其他菌种。
本发明所用醋酸杆菌、酵母菌、乳酸菌等菌种均可以通过各地工业微生物中心购买。
采用本发明的纯化方法，不仅能解决茶皂素纯化的问题，而且生产过程安全、生产成本低。本发明的工艺简单、可操作性强、整个纯化过程仅使用到乙醇，产品安全；该工艺生产的茶皂素在日化和保健食品领域具有很好的应用前景。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种微生物发酵纯化茶皂素的方法，其特征在于该方法以含茶皂素的水溶液为发酵底物，在该发酵底物中接入含有使茶皂素产生絮凝沉淀的微生物絮凝剂产生菌进行培养，至茶皂素产生絮凝后，离心分离絮凝沉淀，用乙醇提取沉淀中的茶皂素，即得纯化后的茶皂素乙醇溶液，浓缩，干燥得精制茶皂素；
所述使茶皂素产生絮凝沉淀的微生物絮凝剂产生菌为醋酸杆菌或酵母菌中的一种或两者的复合菌种。
2.根据权利要求1所述的微生物发酵纯化茶皂素的方法，其特征在于所述含茶皂素的水溶液为茶皂素的粗提物水溶液。
3.根据权利要求1所述的微生物发酵纯化茶皂素的方法，其特征在于作为发酵底物的含茶皂素的水溶液中茶皂素质量百分含量为1%-10%。
4.根据权利要求3所述的微生物发酵纯化茶皂素的方法，其特征在于所述微生物发酵采用半连续发酵工艺，具体步骤如下：
A、茶籽饼粕用水浸提，离心去沉淀，得茶皂素粗提物水溶液，为发酵底物，其中水的用量以茶籽饼粕的质量计为10~20mL/g；
B、发酵底物中接种微生物菌种母液发酵24-72小时，出现絮凝沉淀；
C、将发酵液中的上层清液作为微生物菌种发酵母液接入新的茶皂素粗提物水溶液中，继续发酵至产生絮凝沉淀；
D、将步骤B所得下层絮凝沉淀液离心，或将步骤B、C所得下层絮凝沉淀液共同离心得沉淀和上清，沉淀用乙醇浸提，得精制茶皂素，上清加入到茶皂素粗提物水溶液浸提过程，循环使用。
5.根据权利要求1或4所述的微生物发酵纯化茶皂素的方法，其特征在于所述发酵底物中接入微生物菌种母液后在室温下静置培养或每分钟10-100转转速下动态培养至产生絮凝沉淀。
6.根据权利要求1或4所述的微生物发酵纯化茶皂素的方法，其特征在于所述絮凝沉淀用纯乙醇或质量浓度≥50%的乙醇溶液进行提取。
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