CN110483590B - 一种茶皂素绿色精制的方法 - Google Patents

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Abstract

一种茶皂素绿色精制的方法，属于茶皂素提取领域。为了提高水提法或醇提法制备茶皂素的纯度与得率，本发明提供了一种茶皂素绿色精制的方法，是在茶皂素粗品的水溶液中加入中性盐，将胶束打散成茶皂素单分子，使茶皂素分子量可控，结合膜分离方法依次采用超滤与纳滤，将茶皂素分子与大分子杂质、小分子杂质分开，提高茶皂素的纯度。本发明适用于茶皂素的精制加工。

Description

一种茶皂素绿色精制的方法
技术领域
本发明属于茶皂素提取领域，具体涉及一种茶皂素绿色精制的方法。
背景技术
茶粕作为一种茶油生产行业的废弃物，茶粕中含有10％-16％的茶皂素，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，造成了严重的资源浪费，严重的积压极大地污染了环境，给企业和社会的环境治理带来了压力。
茶粕中的茶皂素属于五环三萜类混合物，是一种性能优良的非离子型天然表面活性剂，并具有溶血性、抗渗消炎、化痰止咳、镇痛、抗菌、抗癌等许多生物活性，广泛用于建材、日用化工、医药和农药等方面。我国生产的茶皂素一半以上销往欧美等发达国家，市场前景非常好。
茶皂素种类繁多，结构复杂且相似，同分异构体多，分离出单一结构的茶皂素纯品异常困难，导致目前国内大部分企业生产的茶皂素产品的纯度普遍不高，只能生产处纯度在70％左右的茶皂素，这些茶皂素用来制造乳化剂、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等，经济效益低。纯度在90％以上的茶皂素属于高纯度茶皂素，可用于医药及化妆品等精细化工领域，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。因此，高纯度茶皂素的高效分离纯化技术是油茶产业化过程中亟待解决的问题。
目前，茶皂素的提取方法仍以水提法或含水醇类的提取方法为主。以脱脂后的油茶饼粕为原料，粉碎、过筛后，用热水或含一定水的小分子醇溶液为溶剂，浸提一段时间，使茶皂素被提取，过滤，滤液旋蒸浓缩，浓缩液干燥后得到茶皂素产品。该方法工艺简单、成本低、投资少、见效快，但此方法得到的茶皂素含量低，杂质多，色泽深，纯度仅在40％-60％，为了得到质量更好的产品，需对粗油茶皂素进行精制，以使其得到更广泛的应用。
膜技术是一门新型分离技术、兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级滤过以及过程简单、易于自动化控制等特性，在天然产物有效成分的精制方面得到了广泛应用。近年来，有研究利用膜孔径的选择性对茶皂素进行精制，但茶皂素的透过率很低，仅为35％-50％。
发明内容
为了提高水提法或醇提法制备茶皂素的纯度与得率，本发明提供了一种茶皂素绿色精制的方法：
(1)将茶皂素粗提品与水混合，配制茶皂素溶液，所述茶皂素溶液质量浓度为0.5％-2％；
(2)将步骤(1)中茶皂素溶液进行微滤预处理，收集透过液，所用微滤膜孔径为0.22μm-0.45μm；
(3)将步骤(2)得到的透过液中加入中性盐混合直至饱和，然后将混合液过滤，得滤液；
(4)将步骤(3)中获得的滤液进行超滤，收集透过液，所用超滤膜截留分子量为5kDa-50kDa；
(5)将步骤(4)中得到的透过液进行纳滤分离，然后将截留液浓缩至纳滤分离前浓度的5-12倍，所用纳滤膜截留分子量为200-600Da；
(6)然后，真空干燥得到高纯度产品。
进一步地限定，步骤(1)所述茶皂素溶液质量浓度为1％。
进一步地限定，步骤(2)所述微滤膜孔径为0.45μm。
进一步地限定，步骤(3)所述中性盐为氯化钠、氯化钾、硫酸钠或氯化钙。
进一步地限定，步骤(4)所述超滤膜截留分子量为10kDa。
进一步地限定，步骤(4)所述超滤，次数为2-3次。
进一步地限定，步骤(5)所述浓缩为浓缩至纳滤分离前浓度的7倍。
进一步地限定，步骤(6)所述真空干燥条件为：压力-0.1MPa，温度50-60℃，优选为60℃。
有益效果
本发明采用向茶皂素水溶液中加饱和盐溶液的方法，打破茶皂素胶束，将胶束打散成茶皂素单分子，使茶皂素分子量可控(分子量为1207)，茶皂素粗品中含有大分子杂质如胶质、色素、茶多糖等，分子量在几万到十几万，小分子杂质主要为单糖即葡萄糖，分子量为180，基于打破胶束后，溶液中各组分分子量的差别，利用膜的选择性精制茶皂素，耗能低，工艺绿色，操作简便，清洁无污染，微滤膜预处理去除固体悬浮物，超滤精制除去大分子杂质，纳滤除去小分子杂质并浓缩茶皂素溶液，对浓缩液进行喷雾干燥，能够得到的纯度大于95％的高纯度茶皂素，得率大于80％。
具体实施方式
本发明基于饱和盐溶液能够打破茶皂素胶束的原理，在茶皂素水溶液中加入中性盐，将胶束打散成茶皂素单分子，使茶皂素分子量可控，利用膜分离方法与大分子杂质、小分子杂质分开，提高茶皂素的纯度。下面举例描述本发明所述的茶皂素绿色精制的方法。
实施例1：茶皂素绿色精制的方法。
(1)取水提法提取获得的茶皂素粗提品，纯度为40％，20.0g加蒸馏水溶解，定容至2L，溶液质量浓度为1％。
(2)将步骤(1)中2L质量浓度为1％茶皂素溶液进行微滤预处理，微滤膜孔径为0.45μm，操作压力为0.1Mpa，得到透过液，茶皂素透过率为96.3％。
(3)将步骤(2)得到的透过液加入80.0g氯化钠，常温下溶解，使混合液为饱和状态，过滤，得滤液，固体氯化钠可重复利用。
(4)将步骤(3)中获得的滤液进行超滤精制，超滤膜为有机卷式膜，截留分子量选为10kDa，操作压力为0.2Mpa。透过液为目标溶液，可根据纯度要求，将截留液加入水稀释后，进行多次超滤过程，本实施例将截留液单次加入500mL水稀释，添加2次，每次间隔15min，进行多次超滤。透过液体积为3L，茶皂素透过率为93.6％。
(5)步骤(4)中得到的透过液进行纳滤分离，将滤液浓缩至纳滤分离前浓度的5倍，可选截留分子量200-600Da左右过滤，截留液体积为600mL。
(6)步骤(5)得到的浓缩后的截留液在-0.1MPa，温度60℃真空干燥获得成品，得到高纯度产品，固体质量为6.94g，茶皂素纯度为95.3％，得率为82.7％。
步骤(2)、(4)、(5)滤膜使用后将膜清洗、再生后可重复使用。
实施例2：茶皂素绿色精制的方法。
(1)取含水乙醇提取的茶皂素粗提品，纯度为57％，20g加蒸馏水溶解，定容至2L，溶液浓度为1％。
(2)将步骤(1)中2L质量浓度为1％茶皂素溶液进行微滤预处理，微滤膜孔径为0.45μm，操作压力为0.1Mpa，得到透过液，茶皂素透过率为97.7％。
(3)将步骤(2)得到的透过液加入80.0g氯化钠，常温下溶解，使混合液为饱和状态，过滤，得滤液，固体氯化钠可重复利用。
(4)将步骤(3)中获得的滤液进行超滤精制，超滤膜为有机卷式膜，截留分子量选为10kDa，操作压力为2Mpa，透过液为目标溶液，可根据纯度要求，将截留液加入水稀释后，进行多次超滤过程，本实施例将截留液单次加入500mL水稀释，添加3次，每次间隔15min，进行多次超滤过程。透过液体积为3.1L，茶皂素透过率为94.6％。
(5)步骤(4)中得到的透过液进行纳滤分离，将滤液浓缩至纳滤分离前浓度的5倍，可选截留分子量200-600左右过滤，截留液体积为620mL。
(6)步骤(5)得到的浓缩后的截留液体在-0.1MPa，温度60℃真空干燥获得成品，得到高纯度产品，固体质量为9.87g，茶皂素纯度为96.1％，得率为83.2％。
步骤(2)、(4)、(5)滤膜使用后将膜清洗、再生后可重复使用。
实施例3：茶皂素绿色精制的方法。
重复实施例1，与实施例1的不同在于，本实施例中步骤(1)所述的茶皂素质量浓度为0.5％。本实施例得到的茶皂素，固体质量为7.14g，茶皂素纯度为94.3％，得率为84.2％。
实施例4：茶皂素绿色精制的方法。
重复实施例1，与实施例1的不同在于，本实施例中步骤(1)所述的茶皂素质量浓度为2％。本实施例得到的茶皂素，固体质量为6.71g，茶皂素纯度为95.7％，得率为80.3％。
实施例5：茶皂素绿色精制的方法。
重复实施例1，与实施例1的不同在于，本实施例中步骤(2)所用微滤膜孔径为0.22μm。本实施例得到的茶皂素，固体质量为7.07g，茶皂素纯度为91.3％，得率为80.7％。
实施例6：茶皂素绿色精制的方法。
重复实施例1，与实施例1的不同在于，本实施例中步骤(4)所用超滤膜截留分子量为5kDa。本实施例得到的茶皂素，固体质量为7.02g，茶皂素纯度为93.1％，得率为81.7％。
实施例7：茶皂素绿色精制的方法。
重复实施例2，与实施例1的不同在于，本实施例中步骤(4)所用超滤膜截留分子量为50kDa。本实施例得到的茶皂素，固体质量为7.50g，茶皂素纯度为90.3％，得率为84.7％。
对比例1：
(1)含水乙醇提取的茶皂素，纯度为57％，取20g茶皂素粗品加蒸馏水溶解，定容至2L，溶液质量浓度为1％。
(2)将步骤(1)中2L质量浓度为1％茶皂素溶液进行微滤预处理，微滤膜孔径为0.45μm，操作压力为0.1Mpa，得到透过液，茶皂素透过率为97.7％。
(3)将步骤(2)中的溶液进行超滤精制，超滤膜截留分子量选为10kDa，操作压力为2Mpa，透过液为目标溶液。将截留液单次加入50mL水稀释，添加3次，每次间隔15min，进行多次超滤过程。透过液体积为2.94L，茶皂素透过率为45.4％。
(4)步骤(3)中得到的透过液进行纳滤分离、浓缩，可选截留分子量200-600Da左右过滤，截留液体积为588mL，浓缩至纳滤分离前浓度的5倍。
(6)步骤(5)得到的浓缩后的截留液体直接进行真空干燥，得到茶皂素产品，固体质量为4.98g，茶皂素纯度为75.2％，得率为32.9％。
步骤(2)、(4)、(5)滤膜使用后将膜清洗、再生、重复使用。由此可知，本发明利用饱和盐溶液打破茶皂素胶束，在茶皂素水溶液中加入中性盐，将胶束打散成茶皂素单分子，使茶皂素分子量可控，结合膜分离方法与大分子杂质、小分子杂质分开，可明显提高茶皂素的纯度与得率。
虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (8)

1.一种茶皂素绿色精制的方法，其特征在于：步骤如下：
(1)将茶皂素粗提品与水混合，配制茶皂素溶液，所述茶皂素溶液质量浓度为0.5％-2％；
(2)将步骤(1)中茶皂素溶液进行微滤预处理，收集透过液，所用微滤膜孔径为0.22μm-0.45μm；
(3)将步骤(2)得到的透过液中加入中性盐混合直至饱和，然后将混合液过滤，得滤液；所述中性盐为氯化钠、氯化钾、硫酸钠或氯化钙；
(4)将步骤(3)中获得的滤液进行超滤，收集透过液，所用超滤膜截留分子量为5kDa-50kDa；
(5)将步骤(4)中得到的透过液进行纳滤分离，然后将截留液浓缩至纳滤分离前浓度的5-12倍，所用纳滤膜截留分子量为200-600Da；
(6)然后，真空干燥得到产品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述茶皂素溶液质量浓度为1％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述微滤膜孔径为0.45μm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述超滤膜截留分子量为10kDa。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述超滤，次数为2-3次。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)所述浓缩为浓缩至纳滤分离前浓度的7倍。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(6)所述真空干燥条件为：压力-0.1MPa，温度50-60℃。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(6)所述的温度为60℃。
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