CN110078775A

CN110078775A - 高含量甜茶苷、甜茶多酚的环保生产方法

Info

Publication number: CN110078775A
Application number: CN201910378261.XA
Authority: CN
Inventors: 李伟; 黄华学; 赵冠宇; 刘永胜; 叶桂芳; 陈江林; 黄�俊
Original assignee: Hunan Huacheng Biotech Inc
Current assignee: Hunan Huacheng Biotech Inc
Priority date: 2019-05-08
Filing date: 2019-05-08
Publication date: 2019-08-02
Anticipated expiration: 2039-05-08
Also published as: CN110078775B

Abstract

高含量甜茶苷、甜茶多酚的环保生产方法，包括以下步骤：（1）粉碎、渗漉提取；（2）絮凝、离心；（3）脱盐、脱色；（4）大孔树脂吸附；（5）梯度洗脱；（6）甜茶多酚的分离。利用本发明，可同时获得两种高含量的甜茶天然活性成分，实现甜茶资源综合利用，工艺过程可操作性强，设备要求低，生产成本低，水资源可重复循环利用，全程“零污水”排放，适宜于工业化生产。

Description

高含量甜茶苷、甜茶多酚的环保生产方法

技术领域

本发明涉及高含量甜茶提取物的生产方法，具体涉及高含量甜茶苷、甜茶多酚的环保生产方法。

背景技术

甜茶是一种无毒、高甜度、低热量和具有保健功能的天然甜味植物，是一种理想的糖类替代产品，对避免因长期过量食糖、致使人体发胖和诱发高血压、糖尿病、心血管病、肾脏等疾病的人们具有良好的辅助疗效，是一种极具开发价值的天然植物。

甜茶苷是甜茶中的主要甜味成分，是一种天然的高倍甜味剂，其甜度为蔗糖的300倍，但是热量仅是蔗糖的5%。甜茶苷的分子式C₃₂H₅₀O₁₂，是一种二萜糖体，在化学结构上与甜菊苷近似，它们均由相同的苷元组成，二者的区别仅在甜茶苷中十位碳上少接一分子葡萄糖。

甜茶多酚具有明显的抗氧化、抗突变、防癌、降低胆固醇、降低血液中低密度脂蛋白、抑制血压上升、抑制血糖上升、抑制血小板凝集、抗菌、抗食物过敏、改善胃肠微生物环境、消臭等作用，是目前发现最理想的纯天然抗氧化剂，用途十分广泛。

目前国际市场上甜茶苷的需求量与日俱增，我国甜茶苷的生产规模不断增长，带来巨大的经济效益的同时，该行业产生过多的污水、环境污染问题等消极影响也日益显著。由于工艺落后、用水量过大，传统方法生产甜茶苷的污水中，含有大量多酚等抑菌、抗菌成分。这些成分对污水处理过程中使用到的微生物群落（活性污泥）有严重的抑制作用，能够对污水处理系统造成毁灭性的伤害。行业内，迫切需要一种环保、高效的甜茶苷生产方法。

CN105061526A公开了一种高纯度甜茶苷的提取方法，该方法以干燥的甜茶为原料，通过粉碎、微波逆流提取、离心、大孔树脂吸附分离、超滤、浓缩、结晶与重结晶等步骤得到甜茶苷产品。该方法设备要求极高、产品得率低，污水量大，且只能够得到甜茶苷一种产品，不适合工业化生产。

CN102702284A公开了一种高纯度甜茶苷的生产工艺，该方法以广西甜茶叶为原料，通过热水提取、浓缩、絮凝、离心、大孔树脂吸附解吸、离子交换树脂脱色、脱盐树脂脱盐、复合脱色、浓缩、喷雾干燥等步骤，得到甜茶苷。该方法步骤繁琐、产生的废水和固废量多，污染大，因此不适合工业化生产。

CN105213441A公开了一种同时制备甜茶甙和甜茶总多酚的工艺，该方法以干燥甜茶叶为原料，通过水回流提取、大孔树脂吸附甜茶甙、柱留液再用大孔树脂吸附多酚、洗脱、聚酰胺柱精制、浓缩、干燥等步骤，得到甜茶甙和多酚。该方法获得的甜茶甙和多酚含量和收率都偏低，且仍然有大量的生产污水排放。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种可将甜茶资源综合利用，产品收率高、含量高，工艺过程可操作性强，设备要求低，生产成本低，水资源可重复循环利用，全程“零污水”排放，适宜于工业化生产的高含量甜茶苷、甜茶多酚的环保生产方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：高含量甜茶苷、甜茶多酚的环保生产方法，包括以下步骤：

（1）粉碎、渗漉提取：将干燥甜茶叶粉碎，置于渗漉器中，压紧，加入水，渗漉，得渗漉液；

（2）絮凝、离心：往渗漉液中加入絮凝剂，再加入碱液调节pH值，絮凝，离心，得离心清液；离心沉淀即絮凝物，待用；

（3）脱盐、脱色：将离心清液依次通过阴、阳离子交换树脂柱，收集离子交换树脂柱流出液；

（4）大孔树脂吸附：将离子交换树脂柱流出液通过大孔吸附树脂柱，大孔吸附树脂柱上柱流出液可用于下一批次生产中步骤（1）渗漉提取；

（5）梯度洗脱：大孔吸附树脂柱先后用乙醇Ⅰ和乙醇Ⅱ洗脱，将乙醇Ⅱ洗脱液减压浓缩，喷雾干燥，得甜茶苷；

（6）甜茶多酚的分离：将步骤（2）中絮凝物加入酸搅拌，调节pH值至中性，加入乙酸乙酯萃取，分层，取乙酸乙酯层用无水硫酸钠脱水，过滤除去硫酸钠，浓缩，冷冻降温，搅拌析晶，过滤，将晶体真空干燥，得甜茶多酚。

优选地，步骤（1）中，所述甜茶叶粉碎的粒径为2～5mm，水的用量为甜茶叶重量的8～10倍，渗漉的流速为1～1.5 BV/ h，1 BV=1个填装体积。

优选地，步骤（2）中，所述絮凝剂为氯化亚铁或硫酸铝，絮凝剂的用量为甜茶叶原料重量的0.5%～2.5%。所述的碱液为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钙的水溶液，调节pH值为9～11。加入絮凝剂和碱液的目的是生成氢氧化亚铁或氢氧化铝的絮状物，将渗漉液中的多酚、蛋白质、氨基酸和色素等杂质凝聚而沉淀（甜茶苷不会）。若絮凝剂的用量过少，杂质不能完全絮凝除去，将导致甜茶苷产品的含量偏低；若絮凝剂的用量过多，将造成物料的浪费。

优选地，步骤（3）中，所述阴离子交换树脂的型号为D945、LX-T5或LX-T95，阴离子交换树脂的用量为甜茶叶原料用量的0.1～0.2倍，为v/m，单位：L/kg，阴离子交换树脂柱的高径比为1～5:1。所述阳离子交换树脂的型号为001×7、001×8或001×16，阳离子交换树脂的用量为甜茶叶原料用量的0.1～0.2倍，为v/m，单位：L/kg，阳离子交换树脂柱的高径比为1～5:1。所述离心清液通过阴、阳离子交换树脂柱的流速为0.5～1.0BV/h。使用阴、阳离子交换树脂柱的目的之一是脱盐，目的之二是脱色。若阴、阳离子交换树脂的用量过少、高径比过小或上柱流速过快，都将导致脱盐、脱色不彻底，造成甜茶苷产品的含量偏低；若阴、阳离子交换树脂的用量过多、高径比过大或上柱流速过慢，都将造成物料和能源的浪费。

优选地，步骤（4）中，所述大孔吸附树脂的型号为LX-60、LX-T28、LX-T81或LX-T91，大孔吸附树脂柱的高径比为1～5:1，树脂的用量为甜茶叶原料用量的0.3～0.6倍，为v/m，单位：L/kg，上柱的流速为0.5～1.0BV/h。若大孔吸附树脂用量过少、上柱的流速过快或高径比过小，甜茶苷都将无法充分吸附；若大孔吸附树脂用量过多、上柱的流速过慢或高径比过大，都将延长生产的周期并增加生产的成本。

优选地，步骤（5）中，所述乙醇Ⅰ为低度乙醇，体积浓度为10%～20%，低度乙醇的用量为2～3 BV，低度乙醇洗脱的流速为0.5～1.0BV/h。低度乙醇洗脱的目的是除去吸附于大孔树脂上的带苦味的黄酮类化合物等杂质。若低度乙醇的体积浓度过低、用量过少或洗脱的流速过快，都将导致杂质无法去除或去除不彻底；若低度乙醇的体积浓度过高、用量过多或洗脱的流速过慢，都将导致甜茶苷的损失。

优选地，步骤（5）中，所述乙醇Ⅱ为高度乙醇，体积浓度为50%～70%，高度乙醇的用量为2～3 BV，高度乙醇洗脱的流速为0.5～1.0BV/h。高度乙醇洗脱的目的是将吸附于大孔吸附树脂上的甜茶苷解吸。

优选地，步骤（6）中，所述的酸为硫酸或盐酸，酸的质量百分比浓度为5%～10%。用酸调节絮凝物PH值至中性的目的，是将絮凝物中与金属离子形成络合物的甜茶多酚转化为游离的多酚。

优选地，步骤（6）中，所述乙酸乙酯的用量为甜茶叶原料用量的0.2～0.5倍，为v/m，单位：L/kg，所述无水硫酸钠的用量为乙酸乙酯用量的3%～5%，为m/v，单位：kg /L。乙酸乙酯萃取的目的是将游离的甜茶多酚浸出。用无水硫酸钠脱水的目的是除去乙酸乙酯层中的水，过多的水存在于乙酸乙酯浓缩液中将影响甜茶多酚的析出。

优选地，步骤（6）中，所述浓缩后的体积为乙酸乙酯原体积的20%～25%，所述冷冻降温的温度为0～10℃，搅拌的速度为30～120r/min，析晶的时间为12～24小时。冷冻降温、搅拌析晶的目的是使乙酸乙酯浓缩液中的杂质少析出、甜茶多酚多析出。若乙酸乙酯浓缩液的体积过小、冷冻降温的温度过低、搅拌的速度过慢或析晶的时间过长，都将导致杂质大量析出，造成甜茶多酚的含量偏低；若乙酸乙酯浓缩液的体积过大、冷冻降温的温度过高、搅拌的速度过快或析晶的时间过短，都将导致甜茶多酚析出不完全，造成甜茶多酚的收率偏低。

本发明方法的原理：甜茶叶用冷水渗漉后，通过絮凝的方法，可以将渗漉液中大量的多酚、氨基酸、蛋白质和大部分色素以固体沉淀物的形式除去，液体物料中剩余的仅有无机盐、甜茶苷和少量黄酮类化合物等无法絮凝的成分。无机盐可以通过阴、阳离子交换树脂除去，甜茶苷和少量黄酮类化合物都可以被大孔吸附树脂吸附，液体物料中剩余的成分都可以被不同的树脂除去或吸附，最后得到的大孔吸附树脂柱流出液中无任何无机物或有机物，因此，完全可以用于下一批次甜茶叶的渗漉提取，此举不但可实现提取用水的循环使用，还实现全程“零污水”排放。

本发明的有益效果如下：

（1）所得甜茶苷的含量高达99.2%，收率高达92.5%；所得甜茶多酚的含量高达96.1%，收率高达91.9%。

（2）可同时获得两种高含量的甜茶天然活性成分，实现甜茶资源综合利用，工艺过程可操作性强，设备要求低，生产成本低，水资源可重复循环利用，全程“零污水”排放，适宜于工业化生产。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

本发明实施例所使用的甜茶叶购于广西，其中，甜茶苷和甜茶多酚的质量含量分别为5.2%、1.9%；本发明实施例所使用的大孔吸附树脂和离子交换树脂均购于西安蓝晓科技新材料股份有限公司；本发明实施例所使用的原料或化学试剂，如无特殊说明，均通过常规商业途径获得。

本发明实施例中，采用高效液相色谱外标法检测甜茶苷和甜茶多酚的含量。

实施例1

（1）粉碎、渗漉提取：取干燥甜茶叶100kg，粉碎至粒径为2mm，置于渗漉器中，压紧，加入800kg冷水，室温下以1BV/h的流速渗漉提取，得渗漉液；

（2）絮凝、离心：往渗漉液中加入氯化亚铁1kg，再用氢氧化钠水溶液调节pH值至10，絮凝，离心，得离心清液；离心沉淀即絮凝物，待用；

（3）脱盐、脱色：将离心清液先通过体积为10L、高径比为3:1的D945型阴离子交换树脂柱，再通过体积为10L、高径比为3:1的001×7型阳离子交换树脂柱；上柱的流速均为0.5BV/h，收集离子交换树脂柱流出液；

（4）大孔树脂吸附：将离子交换树脂柱流出液通过体积为40L、高径比为4:1的LX-60型大孔吸附树脂柱，上柱的流速为0.7BV/h，大孔吸附树脂柱上柱流出液可用于下一批次生产中步骤（1）渗漉提取；

（5）梯度洗脱：大孔吸附树脂柱先用2BV体积浓度为15%的低度乙醇洗脱，低度乙醇洗脱的流速为0.6BV/h；再用2.5BV体积浓度为65%的高度乙醇洗脱，高度乙醇洗脱的流速为0.6BV/h；将高度乙醇洗脱液减压浓缩，喷雾干燥，得高含量甜茶苷4.88kg；

（6）甜茶多酚的分离：将步骤（2）中絮凝物加入质量百分比浓度为5%稀硫酸搅拌，调节pH值至中性，加入30L乙酸乙酯萃取，分层，取乙酸乙酯层用0.9kg无水硫酸钠脱水，过滤除去硫酸钠，将乙酸乙酯层浓缩至6L，降温至5℃，以60r/min的转速搅拌析晶16小时，过滤，将晶体真空干燥，得甜茶多酚1.83kg。

经高效液相色谱（HPLC）外标法检测，本实施例所得甜茶苷的含量为98.6%，甜茶苷的收率为92.5%；本实施例所得甜茶多酚的含量为95.3%，甜茶多酚的收率为91.9%。

实施例2

（1）粉碎、渗漉提取：取干燥甜茶叶150kg，粉碎至粒径为4mm，置于渗漉器中，压紧，加入1500kg实施例1步骤（4）中的大孔吸附树脂柱流出液（体积不足用冷水补充），室温下以1.5BV/h的流速渗漉提取，得渗漉液；

（2）絮凝、离心：往渗漉液中加入硫酸铝3kg，再用氢氧化钙水溶液调节pH值至9，絮凝，离心，得离心清液；离心沉淀即絮凝物，待用；

（3）脱盐、脱色：将离心清液先通过体积为30L、高径比为5:1的LX-T5型阴离子交换树脂柱，再通过体积为30L、高径比为5:1的001×8型阳离子交换树脂柱；上柱的流速均为1 BV/h；收集离子交换树脂柱流出液；

（4）大孔树脂吸附：将离子交换树脂柱流出液通过体积为90L、高径比为3:1的LX-T28型大孔吸附树脂柱，上柱的流速为1BV/h；大孔吸附树脂柱上柱流出液可用于下一批次生产中步骤（1）渗漉提取；

（5）梯度洗脱：大孔吸附树脂柱先用2.5BV体积浓度为20%的低度乙醇洗脱，低度乙醇洗脱的流速为1.0BV/h。再用2BV体积浓度为70%的高度乙醇洗脱，高度乙醇洗脱的流速为0.5BV/h；将高度乙醇洗脱液减压浓缩，喷雾干燥，得高含量甜茶苷7.09kg；

（6）甜茶多酚的分离：将步骤（2）中絮凝物加入质量百分比浓度为8%稀盐酸搅拌，调节pH值至中性，加入60L乙酸乙酯萃取，分层，取乙酸乙酯层用2.4kg无水硫酸钠脱水，过滤除去硫酸钠，将乙酸乙酯层浓缩至12L，降温至10℃，以120r/min的转速搅拌析晶24小时，过滤，将晶体真空干燥，得甜茶多酚2.63kg。

经高效液相色谱（HPLC）外标法检测，本实施例所得甜茶苷的含量为99.2%，甜茶苷的收率为90.2%；本实施例所得甜茶多酚的含量为96.1%，甜茶多酚的收率为88.7%。

实施例3

（1）粉碎、渗漉提取：取干燥甜茶叶200kg，粉碎至粒径为3mm，置于渗漉器中，压紧，加入1800kg实施例2步骤（4）中的大孔吸附树脂柱流出液（体积不足用冷水补充），室温下以1.2BV/h的流速渗漉提取，得渗漉液；

（2）絮凝、离心：往渗漉液中加入氯化亚铁3kg，再用氢氧化钾水溶液调节pH值至11，絮凝，离心，得离心清液；离心沉淀即絮凝物，待用；

（3）脱盐、脱色：将离心清液先通过体积为30L、高径比为4:1的LX-T95型阴离子交换树脂柱，再通过体积为30L、高径比为4:1的001×16型阳离子交换树脂柱；上柱的流速均为0.8BV/h；收集离子交换树脂柱流出液；

（4）大孔树脂吸附：将离子交换树脂柱流出液通过体积为100L、高径比为4:1的LX-T81型大孔吸附树脂柱，上柱的流速为0.7BV/h；大孔吸附树脂柱上柱流出液可用于下一批次生产中步骤（1）渗漉提取；

（5）梯度洗脱：大孔吸附树脂柱先用3BV体积浓度为15%的低度乙醇洗脱，低度乙醇洗脱的流速为0.9BV/h；；再用3BV体积浓度为60%的高度乙醇洗脱，高度乙醇洗脱的流速为1BV/h。将高度乙醇洗脱液减压浓缩，喷雾干燥，得高含量甜茶苷9.67kg；

（6）甜茶多酚的分离：将步骤（2）中絮凝物加入质量百分比浓度为10%稀盐酸搅拌，调节pH值至中性，加入70L乙酸乙酯萃取，分层，取乙酸乙酯层用3.5kg无水硫酸钠脱水，过滤除去硫酸钠，将乙酸乙酯层浓缩至14L，降温至2℃，以90r/min的转速搅拌析晶20小时，过滤，将晶体真空干燥，得甜茶多酚3.51kg。

经高效液相色谱（HPLC）外标法检测，本实施例所得甜茶苷的含量为98.5%，甜茶苷的收率为91.6%；本实施例所得甜茶多酚的含量为94.7%，甜茶多酚的收率为87.5%。

Claims

1.高含量甜茶苷、甜茶多酚的环保生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

（4）大孔树脂吸附：将离子交换树脂柱流出液通过大孔吸附树脂柱，大孔吸附树脂柱上柱流出液用于下一批次生产中步骤（1）渗漉提取；

2.根据权利要求1所述的高含量甜茶苷、甜茶多酚的环保生产方法，其特征在于：步骤（1）中，所述甜茶叶粉碎的粒径为2～5mm，水的用量为甜茶叶重量的8～10倍，渗漉的流速为1～1.5 BV/ h，1 BV=1个填装体积。

3.根据权利要求1或2所述的高含量甜茶苷、甜茶多酚的环保生产方法，其特征在于：步骤（2）中，所述絮凝剂为氯化亚铁或硫酸铝，絮凝剂的用量为甜茶叶原料重量的0.5%～2.5%；所述的碱液为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钙的水溶液，调节pH值为9～11。

4.根据权利要求1或2所述的高含量甜茶苷、甜茶多酚的环保生产方法，其特征在于：步骤（3）中，所述阴离子交换树脂的型号为D945、LX-T5或LX-T95，阴离子交换树脂的用量为甜茶叶原料用量的0.1～0.2倍，为v/m，单位：L/kg，阴离子交换树脂柱的高径比为1～5:1；所述阳离子交换树脂的型号为001×7、001×8或001×16，阳离子交换树脂的用量为甜茶叶原料用量的0.1～0.2倍，为v/m，单位：L/kg，阳离子交换树脂柱的高径比为1～5:1；所述离心清液通过阴、阳离子交换树脂柱的流速为0.5～1.0BV/h。

5.根据权利要求1或2所述的高含量甜茶苷、甜茶多酚的环保生产方法，其特征在于：步骤（4）中，所述大孔吸附树脂的型号为LX-60、LX-T28、LX-T81或LX-T91，大孔吸附树脂柱的高径比为1～5:1，树脂的用量为甜茶叶原料用量的0.3～0.6倍，为v/m，单位：L/kg，上柱的流速为0.5～1.0BV/h。

6.根据权利要求1或2所述的高含量甜茶苷、甜茶多酚的环保生产方法，其特征在于：步骤（5）中，所述乙醇Ⅰ为低度乙醇，体积浓度为10%～20%，低度乙醇的用量为2～3 BV，低度乙醇洗脱的流速为0.5～1.0BV/h。

7.根据权利要求1或2所述的高含量甜茶苷、甜茶多酚的环保生产方法，其特征在于：步骤（5）中，所述乙醇Ⅱ为高度乙醇，体积浓度为50%～70%，高度乙醇的用量为2～3 BV，高度乙醇洗脱的流速为0.5～1.0BV/h。

8.根据权利要求1或2所述的高含量甜茶苷、甜茶多酚的环保生产方法，其特征在于：步骤（6）中，所述的酸为硫酸或盐酸，酸的质量百分比浓度为5%～10%。

9.根据权利要求1或2所述的高含量甜茶苷、甜茶多酚的环保生产方法，其特征在于：步骤（6）中，所述乙酸乙酯的用量为甜茶叶原料用量的0.2～0.5倍，为v/m，单位：L/kg，所述无水硫酸钠的用量为乙酸乙酯用量的3%～5%，为v/m，单位：kg /L。

10.根据权利要求1或2所述的高含量甜茶苷、甜茶多酚的环保生产方法，其特征在于：步骤（6）中，所述浓缩后的体积为乙酸乙酯原体积的20%～25%，所述冷冻降温的温度为0～10℃，搅拌的速度为30～120r/min，析晶的时间为12～24小时。