CN115491257A - 富含不饱和脂肪酸及特异性脂类的茶籽精油制备方法及应用 - Google Patents

富含不饱和脂肪酸及特异性脂类的茶籽精油制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种富含不饱和脂肪酸及特异性脂类的茶籽精油制备方法及应用，该制备方法包括以下步骤：以成熟茶籽，经微波真空干燥，脱壳粉碎，复合酶处理，然后进行超临界CO2萃取制油，所得毛油经载银离子大孔吸附树脂特异性吸附，收集获得富含不饱和脂肪酸和特异性脂类伴随物等活性物质的茶籽油；进一步加入医用活性炭脱色、除菌和去除内毒素得到茶籽精油。本发明方法获得的茶籽精油功效和收率显著提高，整个制备过程条件温和、高效便捷、操作工艺简单、适合自动化生产，制备的茶籽精油活性物质含量高，能够预防皮肤屏障的损伤，对皮肤屏障损伤有良好的修复作用。

Description

富含不饱和脂肪酸及特异性脂类的茶籽精油制备方法及应用
【技术领域】
本发明涉及植物油精炼技术领域，具体涉及一种富含不饱和脂肪酸及特异性脂类的茶籽精油制备方法及其应用。
【背景技术】
茶籽油主要是从茶树种子中提炼获得。我国是茶叶之乡，茶树资源丰富，广泛分布于南方丘陵地区，尤以广西、广东、湖南、福建、江西等地为最多。茶籽油具有降低胆固醇、降血脂、防止心脑血管疾病、提高免疫力、抗辐射、清除自由基、预防肿瘤等功效，具有广阔的应用前景。
茶籽油脂肪酸主要由油酸、亚油酸和一定量的饱和脂肪酸组成，其脂肪酸组成与橄榄油极为相似，又被称为“东方橄榄油”。以亚麻酸、亚油酸为主的多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid，PUFA)是人类必需脂肪酸。PUFA具有重要生物学意义并与人类健康密切相关，PUFA具有调节血脂、维持正常生理机能的作用，如促进神经系统发育、调节脂代谢、调节免疫及凝血过程等。而且亚油酸和亚麻酸在功能上相互协调制约，共同调节生物体的生命活动。茶籽油中除了脂肪酸，还有茶多糖、茶皂素，同时还含有多种特异性脂类伴随物，包括茶多酚、植物甾醇、维生素E、角鲨烯、白藜芦醇等，结构上这些脂类化合物含有多个烯键，大量研究表明，这些脂类伴随物具有重要的生理功效。
目前，我国的茶籽油加工业主要以生产食用油为主，随着对茶籽油营养保健价值、经济价值的进一步认识和茶籽油系列产品的深度研究，开发生产高附加值的茶籽油化妆品和医药系列产品具有很大潜力。但是相比较而言，无论在化妆品还是医药产品领域，对茶籽油品质，如功效成分或纯度有更高的要求。茶籽油同橄榄油一样，也是可用于高级化妆品或皮肤性疾病的植物油之一。茶籽油中主要成分是油酸、亚麻酸、亚油酸，还有角鲨烯、Ve和植物甾醇等，对皮肤能很好地融合，无刺激，与皮肤的亲和性好，渗透性强，易于被皮肤吸收，是一种作为油分补给剂的优质油。
现有茶籽油主要是通过油茶籽先通过浸提、蒸炒或冷榨后经脱胶、脱酸、除皂、脱色、脱臭、脱蜡等精制处理获得。该传统的生产方法存在以下不足：(1)油茶籽中含有的大量活性物质如角鲨烯、Ve和植物甾醇等活性物质的提取率低造成茶油品质较低，影响了茶油深度开发；(2)工序繁多，生产周期长。同时茶油中一些天然的功效性组分也在高温处理过程中被破坏，极大地影响了茶油的功效；(3)化学精炼需要添加碱液中和游离脂肪酸，高温脱臭等步骤，会使得成品油中维生素含量、植物甾醇等营养物质含量降至极低，既破坏了茶籽油的功效，碱炼废液的排放又会导致环境污染；(4)茶籽油中多不饱和脂肪酸分离纯化多采用尿素包合(脲包)法，得到的不饱和脂肪酸(酯)纯度较高，但是存在包合时间长、产品收率低等不足。此外，尿素-脂肪酸包合物对单不饱和脂肪酸(monounsaturated fatty acid，MUFA)与PUFA分离选择性较差。因此，为了开发生产高附加值的茶籽油化妆品和医药系列产品，迫切需要提供一种富含不饱和脂肪酸及特异性脂类的茶籽精油制备方法，既能提高茶籽油中目标成分的活性，又能去除无用或有害的杂质，且耗能低、生产周期短的茶籽精油制备工艺。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题，在于提供一种富含不饱和脂肪酸及特异性脂类的茶籽精油制备方法及其应用，该方法茶籽油出油率高，而且多种特异性脂类伴随物提取率高，同时可高效去除饱和脂肪酸和游离脂肪酸，还具备实现MUFA与PUFA选择性分离的要求，制备的茶籽精油富含不饱和脂肪酸及特异性脂类伴随物等活性物质具有很强的抗氧化能力，可用于预防皮肤屏障的损伤，促进皮肤屏障损伤的修复。
本发明是这样实现的：
一种富含不饱和脂肪酸及特异性脂类的茶籽精油制备方法，包括如下操作步骤：
(1)茶籽籽原料处理：选取成熟茶籽，预先采用微波真空干燥，干燥至含水量1.0～10％后进行脱壳机脱壳；
(2)茶籽油制取：将脱壳后的茶籽，粉碎，100目过筛，复合酶处理，然后进行超临界CO2萃取制油，控制萃取温度40℃～70℃，控制萃取压力20～50MPa，控制萃取时间1～3h；
(3)吸附除杂：超临界CO2萃取制得茶籽油加入低极性溶剂石油醚或正己烷溶解，控制浓度50～200g/L；上载银离子大孔吸附树脂吸附，然后石油醚或正己烷洗脱，除去饱和脂肪酸、游离脂肪酸和脂肪酸过氧化产物，易氧化多酚类物质；最后用石油醚乙酸乙酯混合液解析，其中石油醚乙酸乙酯混合液为石油醚：乙酸乙酯＝10:1～1:1(v/v)，分部收集或合并收集，获得富含不饱和脂肪酸和特异性脂类伴随物等活性物质，然后在温度为50℃下蒸馏，回收乙酸乙酯溶液，得到精制茶籽油；
(4)脱色除菌：将精制的茶籽油，升温至60～80℃，加入医用活性炭脱色、除菌和去除内毒素，在转速为100～200r/min下搅拌，搅拌30～60min，然后冷却至40～60℃，过滤，得到茶籽精油。
进一步地，所述步骤(1)中，控制微波真空干燥的压力，5KPa～10KPa，控制干燥温度在40℃～60℃；控制脱壳机脱壳率大于99％。
进一步地，所述步骤(2)中，所述复合酶为纤维素酶、半纤维素酶、甘露糖聚酶、果胶酶、木瓜蛋白酶、中性蛋白酶、胰蛋白酶和酸性蛋白酶中任意一种或复合。
进一步地，所述步骤(2)中，所述复合酶纤维素酶、木瓜蛋白酶、中性蛋白酶、酸性蛋白酶中任意一种或复合。
进一步地，所述步骤(2)中，所述复合酶处理，酶加入量为按0.5～2.0％茶籽质量；酶解温度为35.0～60.0℃，酶解反应时间为0.5～2.0小时。
进一步地，所述步骤(2)中，超临界CO2萃取制油，萃取温度50℃，控制萃取压力30MPa，控制萃取时间2h。
进一步地，所述步骤(3)中，茶籽油用石油醚或正己烷溶解，控制浓度为100g/L。
进一步地，所述步骤(3)中，载银离子大孔吸附树脂以聚苯乙烯/二乙烯基苯聚合物或以聚二乙烯基苯/丙烯酸酯聚合物为基质。
进一步地，所述步骤(3)中，控制茶籽油上样量占载银离子大孔吸附树脂重量的0.5～2g/g。
进一步地，所述步骤(3)中，石油醚乙酸乙酯混合液为石油醚：乙酸乙酯＝3:1(v/v)。
进一步地，所述步骤(4)中，医用活性炭加入量控制在茶籽油体积的10％～20％(w/v)。
进一步地，所述步骤(4)中，制备的茶籽精油的酸值≤0.1mgKOH/g，过氧化值≤0.2mmoL/kg，Ve值≥50(mg/100g)，角鲨烯值≥50(mg/100g)，饱和脂肪酸≤50mg/g，接近无色无味无酸败，对皮肤无刺激性。
进一步地，上述一种富含不饱和脂肪酸及特异性脂类的茶籽精油制备方法制备得到的茶籽精油用于制备预防皮肤屏障损伤与抗氧化的产品。
本发明具有如下优点：
首先，微波真空获得低含水量的茶籽籽，通过复合酶处理可以破坏油滴外层的蛋白和磷脂膜，极大提高出油率和生物活性物质的释放，采用超临界CO2萃取制油，避免压榨过程中较高的温度生成反式脂肪酸等有害物质，使得茶籽可以在较低的温度下出油，既保护了茶籽油中营养物质的破坏又保证茶籽油的品质，又在一定萃取压力下提高油的流动性而使出油效率提高，同时保证茶籽中特异性类脂物如角鲨烯、Ve和植物甾醇的大量提取。
其次，基于配位化学吸附原理，利用载银离子大孔吸附树脂与不饱和脂肪酸、角鲨烯、Ve和植物甾醇等多烯类化合物的特异性吸附，实现茶籽油主要功效成分与其他杂质如饱和脂肪酸、过氧化产物、游离有机污染物、苯并(a)芘、色素等的高选择性分离，最大程度地保存和分离茶籽油中的生物活性物质和营养成分，获得的茶籽油品质和收率显著提高，收率大于95％；避开现有工艺化学精炼需要的碱炼、脱胶、高温脱臭等步骤，极大简化操作工艺，整个制备过程条件温和、高效便捷、适合自动化生产，具有很高的经济效益。
【附图说明】
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1是本发明富含不饱和脂肪酸及特异性脂类的茶籽精油制备方法的流程图。
图2为本发明实施例4中不同浓度茶籽精油对HaCaT细胞生长的影响的柱状图。
图3为本发明实施例4中不同浓度茶籽精油对H2O2诱导HaCaT细胞损伤的保护作用柱状图。
【具体实施方式】
下面将结合附图1-3和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例一
选取50kg成熟茶籽，微波真空干燥，压力80KPa，温度50℃，干燥至含水量5％(质量含量)后脱壳；将脱壳后的茶籽，粉碎，100目过筛，加入0.5％木瓜蛋白酶和0.5％酸性蛋白酶处理，酶解温度为40℃，酶解反应时间为2.0小时，然后进行超临界CO2萃取制油，控制萃取温度55℃，控制萃取压力40MPa，控制萃取时间2h。超临界CO2萃取制得茶籽油加入石油醚溶解，上载银离子大孔吸附树脂吸附，然后先石油醚洗脱，除去饱和脂肪酸、游离脂肪酸和脂肪酸过氧化产物，易氧化多酚类物质。最后用石油醚：乙酸乙酯＝2:1混合液解析，分部收集，获得富含不饱和脂肪酸和特异性脂类伴随物等活性物质，然后在温度为50℃下蒸馏，回收有机溶剂溶液，得到精制茶籽油；继续升温至60℃，加入5％医用活性炭，转速为200r/min下搅拌，搅拌60min，然后冷却至40℃，过滤得到的茶籽精油。
测定所得的茶籽精油为无色透明外观，色泽黄0、红0，无气味，相对密度(4℃)为0.9208，折光指数(25℃)为1.485，不饱和脂肪酸油酸含量为91.5％，酸价0.05，过氧化值0.1mmoL/kg，VE含量71(mg/100g)，角鲨烯含量55(mg/100g)，水分及挥发物含量(％)0.01，含皂量(％)为0，内毒素、黄曲霉毒素含量为0，收率(不饱和脂肪酸、角鲨烯、Ve等成分)达97.2％。
实施例二
选取50kg成熟茶籽，微波真空干燥，压力100KPa，温度45℃，干燥至含水量8％(质量含量)后脱壳；将脱壳后的茶籽，粉碎，100目过筛，加入0.5％纤维素酶和0.5％中性蛋白酶处理，酶解温度为45℃，酶解反应时间为2.0小时，然后进行超临界CO2萃取制油，控制萃取温度55℃，控制萃取压力50MPa，控制萃取时间2h。超临界CO2萃取制得茶籽油加入石油醚溶解，上载银离子大孔吸附树脂吸附，然后先石油醚洗脱，除去饱和脂肪酸、游离脂肪酸和脂肪酸过氧化产物，易氧化多酚类物质。最后用石油醚：乙酸乙酯＝2:1混合液解析，分部收集，获得富含不饱和脂肪酸和特异性脂类伴随物等活性物质，然后在温度为50℃下蒸馏，回收有机溶剂溶液，得到精制茶籽油；继续升温至60℃，加入5％医用活性炭，转速为200r/min下搅拌，搅拌60min，然后冷却至40℃，过滤得到的茶籽精油。
测定所得的茶籽精油为无色透明外观，色泽黄1、红0，无气味，相对密度(4℃)为0.9412，折光指数(25℃)为1.528，不饱和脂肪酸油酸含量为88.6％，酸价0.05，过氧化值0.1mmoL/kg，VE含量72(mg/100g)，角鲨烯含量68(mg/100g)，水分及挥发物含量(％)0.01，含皂量(％)为0，内毒素、黄曲霉毒素含量为0，收率(不饱和脂肪酸、角鲨烯、Ve等成分)达96.5％。
实施例三、体外实验探讨茶籽精油对紫外线照射下皮肤成纤维细胞的保护作用
实验方法：用10％FBS的DMEM培养基培养HSf人皮肤成纤维细胞株，设立正常对照组、紫外线照射组(UV组)，和紫外线照射+茶籽精油(100ug/ml)组，用日光模拟器SUV-1000照射连续照射7天，每天30min，照射量1J/cm2，总累计照射量7J/cm2，用细胞免疫组化法观察紫外线照射下成纤维细胞衰老标志物β-半乳糖糖苷酶以及胶原降解酶MMP-1的变化，如表1所示。结果显示，与UV组相比，茶籽精油可以显著抑制成纤维细胞衰老标志物β-半乳糖糖苷酶以及胶原降解酶MMP-1的表达，表明茶籽精油对紫外线照射下皮肤成纤维细胞的保护作用。
表1 β-半乳糖糖苷酶和MMP-1的变化(*P<0.05)
Figure BDA0003810733960000071
实施例四、体外实验探讨茶籽精油对H2O2诱导HaCaT细胞氧化损伤的的保护作用
实验方法：通过细胞毒性检测，考察茶籽精油对H2O2损伤的HaCaT细胞活性的影响。用10％FBS的DMEM培养基培养HaCaT细胞株，设立正常对照组、不同浓度本工艺制得茶籽精油组，取对数生长期的HaCaT细胞，消化计数，接种于96孔板，每孔100μL，细胞贴壁后以无血清培养基静置24h，换含药培养基(质量浓度分别为50、100、200、400、600、800、1000μg/mL)，各组均设6复孔培养24h后。吸出保护液后再加入100μmol/L H2O2诱导损伤作用24h，用完全培养基替换，每孔加入5mg/mL MTT 20μL，37℃、5％CO2继续培养4h，弃上清，加入二甲基亚砜150μL/孔，轻摇，于酶标仪490nm处检测吸光度A，计算细胞存活率，具体图1和图2所示，其中图1为不同浓度茶籽精油对HaCaT细胞生长的影响的柱状图，图2为不同浓度茶籽精油对H2O2诱导HaCaT细胞损伤的保护作用柱状图。图1结果显示，茶籽精油在0.05-1mg/ml的浓度下细胞活性均在90％-110％之间，可见上述质量浓度茶籽精油对HaCaT细胞无毒副作用。图2结果显示，不同浓度本工艺制得茶籽精油对100μmol/L H2O2诱导的HaCaT细胞氧化损伤有显著的保护作用，其中0.6mg/ml茶籽精油保护效果最佳。
由此可见，表明茶籽精油预防紫外线照射对皮肤成纤维细胞造成的损害，以及预防H2O2诱导HaCaT细胞损伤。
以上实施例采用《中华人民共和国国家标准GB 11765-2003油茶籽油》和《中华人民共和国国家标准GB 16629茶叶籽油的检测指标》中的测定方法，测定外观，色泽，相对密度(4℃)，折光指数(25℃)，油酸含量，酸价，水分及挥发物含量，含皂量等指标。采用《中华人民共和国食品安全国家标准GB5009.22-2016食品中黄曲霉毒素B族和G族的测定》中的第一法同位素稀释液相色谱-串联质谱法测定茶籽油产品的内毒素、黄曲霉毒素含量；采用《中华人民共和国国家标准GB/T 39665-2020含植物提取物类化妆品中55种禁用农药残留量的测定》中的方法测定，所得茶籽油产品的55种禁用农药残留量为0。
综上，本发明原理和有益之处在于：
一、微波真空干燥，粉碎，复合酶处理，这样既可以破坏种仁中油滴外层包裹的蛋白和磷脂膜，提高出油率和生物活性物质的释放，利用在超临界状态下超临界流体CO2溶解油脂和特异性类脂物质，可以将整个操作工序控制在较低的温度，减少高温和氧气造成的游离脂肪酸含量提高和油脂过氧化产物增加，提高后续精炼工艺的效率；
二、基于配位化学吸附原理，过渡金属离子可以和不饱和化合物形成络合物，二者络合作用的强弱，与碳-碳双键的个数以及碳-碳双键的位置相关：双键个数越多络合能力越强；不同位置双键的络合作用力强弱顺序为末端双键>顺式双键>反式双键。利用载银离子大孔吸附树脂与不饱和脂肪酸、角鲨烯、Ve和植物甾醇等多烯类化合物的特异性吸附，实现茶籽油主要功效成分与其他杂质如饱和脂肪酸、过氧化产物、游离有机污染物、苯并(a)芘、色素等的高选择性分离，最大程度地保存和分离茶籽油中的生物活性物质和营养成分，获得的茶籽油品质和收率显著提高；
三、替代传统的脱胶、脱酸、脱色、脱臭等工艺，减少了精炼工序，缩短生产周期，提高精制茶籽油的得油率，并最大程度地保存茶籽油中的生物活性物质和营养成分。该工艺制得茶籽油对紫外线照射下皮肤成纤维细胞和对H2O2诱导HaCaT细胞氧化损伤有显著的保护作用，在高级化妆品领域中具有广泛的应用前景。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (13)

1.一种富含不饱和脂肪酸及特异性脂类的茶籽精油制备方法，其特征在于：包括如下操作步骤：
(1)茶籽籽原料处理：选取成熟茶籽，预先采用微波真空干燥，干燥至含水量1.0～10％后进行脱壳机脱壳；
(2)茶籽油制取：将脱壳后的茶籽，粉碎，100目过筛，复合酶处理，然后进行超临界CO2萃取制油，控制萃取温度40℃～70℃，控制萃取压力20～50MPa，控制萃取时间1～3h；
(3)吸附除杂：超临界CO2萃取制得茶籽油加入低极性溶剂石油醚或正己烷溶解，控制浓度50～200g/L；上载银离子大孔吸附树脂吸附，然后石油醚或正己烷洗脱，除去饱和脂肪酸、游离脂肪酸和脂肪酸过氧化产物，易氧化多酚类物质；最后用石油醚乙酸乙酯混合液解析，其中石油醚乙酸乙酯混合液为石油醚：乙酸乙酯＝10:1～1:1(v/v)，分部收集或合并收集，获得富含不饱和脂肪酸和特异性脂类伴随物等活性物质，然后在温度为50℃下蒸馏，回收乙酸乙酯溶液，得到精制茶籽油；
(4)脱色除菌：将精制的茶籽油，升温至60～80℃，加入医用活性炭脱色、除菌和去除内毒素，在转速为100～200r/min下搅拌，搅拌30～60min，然后冷却至40～60℃，过滤，得到茶籽精油。
2.根据权利要求1所述一种富含不饱和脂肪酸及特异性脂类的茶籽精油制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，控制微波真空干燥的压力，5KPa～10KPa，控制干燥温度在40℃～60℃；控制脱壳机脱壳率大于99％。
3.根据权利要求1所述一种富含不饱和脂肪酸及特异性脂类的茶籽精油制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述复合酶为纤维素酶、半纤维素酶、甘露糖聚酶、果胶酶、木瓜蛋白酶、中性蛋白酶、胰蛋白酶和酸性蛋白酶中任意一种或复合。
4.根据权利要求3所述一种富含不饱和脂肪酸及特异性脂类的茶籽精油制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述复合酶纤维素酶、木瓜蛋白酶、中性蛋白酶、酸性蛋白酶中任意一种或复合。
5.根据权利要求1所述一种富含不饱和脂肪酸及特异性脂类的茶籽精油制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述复合酶处理，酶加入量为按0.5～2.0％茶籽质量；酶解温度为35.0～60.0℃，酶解反应时间为0.5～2.0小时。
6.根据权利要求1所述一种富含不饱和脂肪酸及特异性脂类的茶籽精油制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，超临界CO2萃取制油，萃取温度50℃，控制萃取压力30MPa，控制萃取时间2h。
7.根据权利要求1所述一种富含不饱和脂肪酸及特异性脂类的茶籽精油制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，茶籽油用石油醚或正己烷溶解，控制浓度为100g/L。
8.根据权利要求1所述一种富含不饱和脂肪酸及特异性脂类的茶籽精油制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，载银离子大孔吸附树脂以聚苯乙烯/二乙烯基苯聚合物或以聚二乙烯基苯/丙烯酸酯聚合物为基质。
9.根据权利要求1所述一种富含不饱和脂肪酸及特异性脂类的茶籽精油制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，控制茶籽油上样量占载银离子大孔吸附树脂重量的0.5～2g/g。
10.根据权利要求1所述一种富含不饱和脂肪酸及特异性脂类的茶籽精油制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，石油醚乙酸乙酯混合液为石油醚：乙酸乙酯＝3:1(v/v)。
11.根据权利要求1所述一种富含不饱和脂肪酸及特异性脂类的茶籽精油制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，医用活性炭加入量控制在茶籽油体积的10％～20％(w/v)。
12.根据权利要求1所述一种富含不饱和脂肪酸及特异性脂类的茶籽精油制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，制备的茶籽精油的酸值≤0.1mgKOH/g，过氧化值≤0.2mmoL/kg，Ve值≥50(mg/100g)，角鲨烯值≥50(mg/100g)，饱和脂肪酸≤50mg/g，接近无色无味无酸败，对皮肤无刺激性。
13.一种如权利要求1-12任意项所述的一种富含不饱和脂肪酸及特异性脂类的茶籽精油制备方法制备得到的茶籽精油用于制备预防皮肤屏障损伤与抗氧化的产品。
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