CN109293728A - 一种高纯茶皂素的绿色低成本制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种高纯茶皂素的绿色低成本制备方法；属于茶皂素提取领域。本发明要解决现有目前茶皂素提取工艺中存在的产品提取率低、纯度差的问题。本发明方法如下：步骤一、将油茶籽粕粉碎，过筛；步骤二、然后加入溶剂，混匀，醇提；步骤三、然后固液分离，分离的固体用无水乙醇冲洗至少2次，冲洗液与分离的液体混合后经过渗透汽化脱水，析出沉淀，取出沉淀后干燥，获得茶皂素。相比于降温而言，本发明方法大大节省了加热和冷却所需的能量，将极大降低产品的生产成本。与原始工艺相比，本发明方法将冷却和脱水两个工段减少为一个工段，既简化了工艺，缩短了工艺路线，又减少了设备投资。

Description

一种高纯茶皂素的绿色低成本制备方法
技术领域
本发明属于茶皂素提取领域；具体涉及一种高纯茶皂素的绿色低成本制备方法。
背景技术
油茶是我国特有的食用油料树种，种植面积大，分布范围广。油茶籽粕为油茶籽经榨油后的渣饼，一般含有10％-16％茶皂素，此外还含有较丰富的多糖和蛋白质，是一种优良的饲料。然而由于茶皂素味苦、有毒，大部分油茶籽饼粕无法被动物直接食用，只能作为清塘剂或肥料使用，造成了很大的资源浪费，更为严重的是积压的菜籽粕发霉生虫，污染环境。而另一方面，茶皂素本身是一种非常重要的工业原材料，广泛用于建材、日用化工、医药和农药等方面。
目前国内大部分企业只能生产出纯度在70％左右的茶皂素，而纯度在90％以上的茶皂素属于高纯度茶皂素，方可用于医学领域。茶皂素的药用价值很高，是一些重要病症用药的主要成分之一，所以高纯茶皂素是许多茶皂素生产商的研发目前和方向之一，市场价也比一般纯度的茶皂素高出几倍甚至十几倍，利润可观。
茶皂素的生产工艺在不断改进，但至今未有大的突破。常规的提取工艺主要包括水提、含水醇类等提取工艺。例如专利CN200410046824.9、CN101497642A、CN101747403A及CN101440117A等都是采用水提或含水醇类提取法。这些提取方法主要存在的问题是产品质量差，茶皂素含量低，色泽深，并有大量的糖类、黄酮苷存在，给产品的进一步纯化带来困难。近些年来，有文献报道了一些提取工艺的改进方法，例如氨法，大孔树脂法和超滤膜技术等，但其中存在的技术上的细节问题未能很好的解决，例如提取液的过滤方法，超滤膜的易堵塞，成本相对较高的问题等等。另外也有研究利用超声或微波等场增强技术来提高茶皂素提取率，缩短提取时间。例如专利CN1706863A，CN101289473A等专利采用了上述技术方法。但是由于目前超声微波等提取的设备还不成熟，尤其是大规模工业化生产设备尚不成熟，因此该方法应用于工业化生产还需进一步研究。总之，目前提取分离技术离生产实践还有一定的距离。
研究发现，提取剂中涉及到水时，不可避免会出现纯度低，杂质难以分离的缺点。因此，一些研究人员提出了用无水醇类作为提取剂的方法。由于甲醇具有毒性，丙醇、丁醇等成本较高，所以，对于无水乙醇浸提茶皂素的研究受到越来越多的关注。例如，全昌云等提出了无水乙醇提取茶皂素的工艺，用液固比5:1的无水乙醇，75℃浸提1小时，冷却结晶析出茶皂素产品，其得率可达到13.87％。但该研究未提到产品纯度数据。张龙等研究了无水乙醇提取茶皂素的工艺，正交实验结果表明，浸提温度55℃，浸提时间40min，料液比1:4的最佳条件下，可得纯度为72.3％，得率为97.4％的茶皂素产品。杨坤国等报道了以无水乙醇为提取剂的茶皂素提取方法，在最优条件下，可得纯度为80.1％的产品，收率为9.7％。通过上述文献可见，无水乙醇提取纯度相对不高(低于90％)，且得率说法不一致。
发明内容
本发明要解决现有目前茶皂素提取工艺中存在的产品提取率低、纯度差的问题，提供了一种高纯茶皂素的绿色低成本制备方法。
为解决上述问题，本发明中茶皂素提取是按下述步骤进行的：
步骤一、将油茶籽粕粉碎，过筛；
步骤二、然后加入溶剂，混匀，醇提；
步骤三、然后固液分离，分离的固体用无水乙醇冲洗至少2次，冲洗液与分离的液体混合后经过渗透汽化脱水，析出沉淀，取出沉淀后干燥，获得茶皂素；
其中步骤二所述溶剂为极性溶剂，或者极性溶剂与非极性溶剂的任意比混合物。
本发明的方法步骤三干燥之前，沉淀可先用冷乙醇清洗。
进一步地限定，上述方法步骤一所述油茶籽粕的含油量低于15％(质量)。
进一步地限定，上述方法所述极性溶剂为无水乙醇和/或水等，极性溶剂为混合物可按任意比进行配制，所述非极性溶剂为绿色植物油和/或甘油等，非极性溶剂为混合物可按任意比进行配制。
进一步地限定，上述方法步骤二按料液重量比为1:(6～15)添加溶剂；所述的醇提是在混匀后，升温至50℃～100℃，保温处理3h～6h。
进一步地限定，上述方法步骤三中渗透汽化处理至料液中水浓度减小到0.1％以下。
进一步地限定，上述方法步骤三的干燥在50℃～100℃条件下真空干燥1～4小时。
本发明步骤三冲洗后的固体经干燥处理后得到皂茶粕，作为饲料或其他用途，可根据需求确定是否回收溶剂。
本发明中，将冷却降温工艺改为渗透汽化工艺，本发明工艺通过脱除乙醇中的水分来使茶皂素析出。相比于降温而言，本发明方法大大节省了加热和冷却所需的能量，将极大降低产品的生产成本。例如：水含量为1％时，渗透汽化步骤比冷却加热步骤节约接近90％的能耗。其次，与原始工艺相比，本发明方法将冷却和脱水两个工段减少为一个工段，既简化了工艺，缩短了工艺路线，又减少了设备投资。
附图说明
图1为茶皂素在不同水含量的乙醇溶液中的溶解度。
具体实施方式
实施例1：本实施例中茶皂素提取是按下述步骤进行的：
步骤一、将脱脂油茶籽粕(含油量为2％(质量))粉碎，过筛，取50目～60目的粉末，备用；
步骤二、然后称取10g，再加入100mL无水乙醇，搅拌均匀，升温至80℃，保温醇提4小时；
步骤三、然后趁热过滤，滤渣用80℃的无水乙醇冲洗至少2次，合并冲洗液，每次冲洗用的无水乙醇用量为20mL，再与滤液混合后进行渗透汽化脱水，随着水分脱除，茶皂素析出，待溶液中水含量达到0.1％后，停止渗透汽化过程，将处理后的溶液静置分层，可见上层清液与下层固相沉淀，上层清液可作为浸提溶剂直接回用，下层沉淀即为茶皂素粗产品，将下层沉淀直接进行真空干燥，真空干燥条件为80℃，干燥1小时。得到灰白色茶皂素产品，最终产品得率为90％，纯度为85％。
步骤三冲洗后的滤渣，放入105℃烘箱干燥，得到脱皂茶粕，干燥后直接作为饲料或其他用途，可根据需求确定是否回收有机溶剂。
对比例1：重复实施例1，本对比例与实施例1的不同在于，本对比例中所用的原料经过105℃高温脱水处理，整个体系严格保持无水，该对比例中得到灰白色茶皂素产品。最终产品得率为40％，纯度为95％。
无水乙醇对于茶皂素的溶解度极低，随着乙醇中水含量增加，茶皂素的溶解度迅速提高。在乙醇的沸点下，含水1％的乙醇溶液溶解度是含水0.1％溶液的接近3倍，见图1。
采取的无水乙醇不含水，因原料油茶籽粕含有水，将存在的少量水脱除，达到析出茶皂素的目的。
实施例2：本实施例与实施例1的不同在于，步骤三中将下层沉淀先经过冷乙醇(冷乙醇是温度为4℃的无水乙醇)清洗，然后再将沉淀进行真空干燥，得到白色茶皂素产品。其它步骤和参数与实施例1相同。
本实施例最终产品得率为89％，纯度为96％。
实施例3：与实施例2的不同在于，步骤二中加入100mL无水乙醇与5mL水，搅拌均匀。
本实施例最终产品得率为90％，纯度为80％。

Claims (10)

1.一种高纯茶皂素的绿色低成本制备方法，其特征在于所述制备方法是按下述步骤进行的：
步骤一、将油茶籽粕粉碎，过筛；
步骤二、然后加入溶剂，混匀，醇提；
步骤三、然后固液分离，分离的固体用无水乙醇冲洗至少2次，冲洗液与分离的液体混合后经过渗透汽化脱水，析出沉淀，取出沉淀后干燥，获得茶皂素；
其中步骤二所述溶剂为极性溶剂，或者极性溶剂与非极性溶剂的任意比混合物。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤三沉淀先用冷乙醇清洗后干燥。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于步骤一所述油茶籽粕的含油量低于15％(质量)。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述极性溶剂为无水乙醇和/或水。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述极性溶剂为体积比为100:5的无水乙醇和水混合物。
6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述非极性溶剂为绿色植物油和/或甘油。
7.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于步骤二中按料液重量比为1:(6～15)添加溶剂。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于步骤二中醇提温度为50℃～100℃，时间为3h～6h。
9.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于步骤三中渗透汽化处理至料液中水浓度减小到0.1％以下。
10.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于步骤三的干燥在50℃-100℃条件下真空干燥1～4小时。
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