1.本发明属于天然产物分离
技术领域：
：，具体涉及一种从油茶粕中提取、纯化茶皂素的方法。
背景技术：
：：2.油茶，山茶科山茶属，与橄榄、椰子、油桐并称为我国四大木本油料树种，至今已有2000余年的种植历史。随着茶油市场逐渐被认可，油茶林种植面积也呈现出逐年增加的趋势，目前我国油茶林面积已达350万公顷。3.油茶粕作为油茶籽提取茶油之后的副产物，年产量达176万吨。但由于油茶粕具有刺激性气味、且味苦，通常在提取完茶油后会将其丢弃，导致利用率较低。茶皂素作为油茶粕主要的活性成分，含量高达18％，具有较强的发泡、乳化、分散、湿润等作用，以及抑菌、消炎、镇痛、抗癌等生理活性。其中，尤以抑菌作用最为显著，可用于开发绿色天然食品防腐剂，也可应用于医药、农药等行业。因此，从油茶粕中提取茶皂素对于提高油茶粕的经济价值、充分利用油茶粕资源，有着重大的现实意义，应用前景广阔。4.茶皂素从1931年首次被分离出来后，经过了长时间的发展，其提取工艺也正在不断的改进和发展。现有技术中油茶粕以水为溶剂的提取方法虽可明显降低提取成本，但茶皂素在冷水中提取得率低，而采用加热的方法易使油茶饼粕中的淀粉等多糖类物质溶出，不仅严重降低产品纯度，而且造成提取液粘度过大，给后续过滤工艺带来很大困难。王佳佳等报道了热水连续多级逆流提取油茶皂素的建立，其在单级提取基础上，确定连续多级逆流提取的优化提取级数为3级，每级优化的提取时间为20min。此工艺绿色环保，但三级提取对设备要求较高、操作较为繁琐，关键节点难以控制，且提取效率较低，生产成本高，不宜工业化生产。因此，本发明旨在对茶皂素的提取方法进行进一步开发，以更好的满足生产需要。技术实现要素：5.本发明所解决的技术问题在于提供一种从油茶粕中提取、纯化茶皂素的方法，以提供一种绿色高效、操作简易且生产成本低的茶皂素提取方法。6.本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：7.一种从油茶粕中提取、纯化茶皂素的方法，包括如下步骤：8.1)原料预处理：将油茶粕粉碎后干燥至水分≤5％备用；9.2)提取：将步骤1)处理后的油茶粕与75～85％乙醇溶液按1g:20～25ml的比例混合，55～60℃恒温提取90～120min，浸提过程中保持搅拌，并采用超声波辅助浸提；10.3)离心分离：将步骤2)处理得到的浸提液离心，然后去除沉淀，获得上清液；11.4)旋蒸、干燥：将所述上清液进行旋蒸处理以去除乙醇，将旋蒸后的溶液冷冻干燥得到固体茶皂素粗提物；12.5)纯化：将所述固体茶皂素粗提物与水混合得到样液，将样液用ab-8大孔吸附树脂柱进行洗脱分离，得到洗脱液；13.6)进一步旋蒸、干燥：将步骤5)得到的洗脱液进行旋蒸处理以去除乙醇，将旋蒸后的溶液冷冻干燥得到产品。14.进一步地，步骤1)中，油茶粕粉碎后过60目筛，然后在60℃的条件下进行恒温干燥。15.进一步地，步骤2)中，超声波功率为300～350w。16.进一步地，步骤3)中，浸提液通过高速冷冻离心机以4000r/min的速度离心，离心时间为15～20min。17.进一步地，步骤4)中，旋蒸温度为55～65℃，旋蒸时转速为35～45r/min。18.进一步地，步骤4)中，冷冻干燥时将旋蒸后的溶液在-80℃的温度下冷冻24h，然后置于冷冻干燥器内，-50℃的温度下冷冻48h得到固体茶皂素粗提物。19.进一步地，步骤5)中，ab-8大孔吸附树脂柱使用前需进行预处理，预处理方式为：将柱内ab-8大孔吸附树脂用80％的乙醇浸泡10～12h后用蒸馏水冲洗至中性，再依次用质量浓度5％的naoh溶液和质量浓度5％的hc1溶液各自浸泡5～6h后，用蒸馏水冲洗至中性备用。20.进一步地，步骤5)中，上样后静置36～40h后，依次用2倍柱料体积的蒸馏水、2.5倍柱料体积的2％naoh、2倍柱料体积的15％乙醇以及8倍体积的80％乙醇洗脱，收集80％乙醇洗脱阶段的洗脱液备用。21.进一步地，步骤5)中，洗脱速度为2～2.5ml/min。22.进一步地，步骤6)中，旋蒸温度为55～65℃，旋蒸时转速为35～45r/min。23.有益效果：本发明所述的油茶粕中提取、纯化茶皂素的方法，其利用超声波施加高频振动并利用参数及条件的组合控制，使油茶粕中茶皂素提取效率高，操作简易，关键节点易于控制，降低了生产难度和成本，利于工业化生产和推广。同时，本发明充分利用了废弃的油茶粕，得到的茶皂素产品纯度高达90.05％，最终得率高达4.57％，具有更好的经济价值。附图说明24.图1为本发明的工艺流程图。25.图2为浸提时乙醇体积分数对茶皂素提取率的影响示意图。26.图3为料液比对茶皂素提取率的影响示意图。27.图4为料液比对茶皂素提取率的影响示意图。28.图5为料液比对茶皂素提取率的影响示意图。具体实施方式29.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例进一步阐述本发明。30.(一)单因素试验31.取一定量的油茶粕，粉碎过60目筛，于鼓风干燥箱中在60℃下干燥2h及以上，控制油茶粕的水分≤5％以备用。准确称取处理后的10g油茶粕于150ml锥形瓶中，以一定比例体积分数的乙醇水溶液作为浸提液，在一定温度下恒温水浴浸提一定时间，同时加以超声波辅助浸提，离心分离去除沉淀，经旋转蒸发、冷冻干燥后得到固体茶皂素粗提物。32.以茶皂素得率为试验指标，选取液料比、浸提用乙醇体积分数、浸提温度和浸提时间4个因素进行单因素试验，探究各因素对茶皂素提取率的影响。各因素工艺条件见表1。33.表1单因素试验因素水平表34.tab.1singlefactortestfactorleveltable[0035][0036][0037]乙醇体积分数对茶皂素提取率的影响如图2所示，可知不同体积分数的乙醇水溶液对茶皂素的提取率有明显的影响。随着乙醇体积分数的增加，茶皂素的得率明显提高，在体积分数为75％时，提取率达到最高值7.2％，而更高浓度的乙醇提取反而会降低茶皂素的提取率。[0038]料液比对茶皂素提取率的影响如图3所示，可知茶皂素提取率与料液比成正相关，在料液比为1∶20时，提取率达到最高值。油茶粕经干燥粉碎过筛后，表面积增加，随着料液比增加，与浸提液接触面积不断扩大，混合充分，传质推动力越大，提取速度更快。在当料液比达到一定比例时，提取率逐渐趋于平缓。因此，料液比应选择在1∶20时为宜。[0039]浸提温度对茶皂素提取率的影响如图4所示，在浸提温度为60℃时，油茶粕中茶皂素提取率最高，为6.8％。随温度增高，提取率呈先增加后降低的趋势。温度达到60℃时，提取率达到最大。随温度继续增高，易导致茶皂素结构遭到破坏，同时高温条件下，乙醇易挥发，体积分数下降，导致油茶粕中茶皂素提取率下降。[0040]浸提时间对茶皂素提取率的影响如图5所示，随着浸提时间的增加，油茶粕中茶皂素完全溶解于乙醇水溶液中，因此茶皂素提取率呈上升趋势。当浸提时间为90min时，茶皂素提取率达到最高值，为6.6％。随着浸提时间的持续增加，油茶粕中的多糖、蛋白质等水溶性杂质溶出，溶液中溶质浓度趋于饱和，浸提速率减慢，茶皂素得率下降。因此，浸提时间控制尤为重要，并非如常规提取方法中浸提时间越长得率越高。[0041](二)正交试验[0042]根据正交试验设计原则，对液料比、乙醇体积分数、浸提温度和浸提时间4个因素选用l9(34)正交表设计正交试验，见表2。[0043]表2正交试验因素水平表[0044]tab.2orthogonaltestfactorleveltable[0045][0046][0047]正交试验结果分析如表3。[0048]表3正交试验结果[0049][0050]根据正交试验结果可知，影响茶皂素提取率的因素主次顺序为a＞c＞d＞b，即乙醇体积分数为主要影响因素，其次分别为浸提温度、浸提时间、料液比，并得到最佳提取工艺为a2b2c2d2，即料液比1∶15，乙醇浓度75％，浸提温度60℃，浸提时间90min。在此条件下进行试验验证，得到茶皂素提取率为7.62％。[0051](三)将确定的最优提取条件进行进一步试验，从油茶粕中提取、纯化茶皂素的方法包括如下步骤：[0052]1)原料预处理：将油茶粕粉碎后过60目筛，然后在60℃的条件下进行恒温干燥干燥至水分≤5％备用；[0053]2)提取：将步骤1)处理后的油茶粕与75％乙醇溶液按1g:20ml的比例混合，60℃恒温提取900min，浸提过程中保持搅拌，并采用超声波辅助浸提，超声波功率为300w；[0054]3)离心分离：将步骤2)处理得到的浸提液通过高速冷冻离心机以4000r/min的速度离心，离心时间为15min，然后去除沉淀，获得上清液；[0055]4)旋蒸、干燥：将所述上清液进行旋蒸处理以去除乙醇，旋蒸温度为60℃，旋蒸时转速为40r/min，将旋蒸后的溶液冷冻干燥，冷冻干燥时将旋蒸后的溶液在-80℃的温度下冷冻24h，然后置于冷冻干燥器内，-50℃的温度下冷冻48h得到固体茶皂素粗提物；[0056]5)纯化：将所述固体茶皂素粗提物与水混合得到样液，将样液用ab-8大孔吸附树脂柱进行洗脱分离，得到洗脱液；其中ab-8大孔吸附树脂柱使用前需进行预处理，预处理方式为：将柱内ab-8大孔吸附树脂用80％的乙醇浸泡12h后用蒸馏水冲洗至中性，再依次用质量浓度5％的naoh溶液和质量浓度5％的hc1溶液各自浸泡6h后，用蒸馏水冲洗至中性备用。[0057]上样时，将柱内蒸馏水液面下降至0.5cm处，用20ml注射器贴柱壁缓慢将样液推入柱内，样液加至树脂上层5cm时，打开阀门，控制流速为2ml/min，继续加入样液，当最下层离柱底6cm左右，关闭阀门。柱子上方用保鲜膜封口，静置36h后依次用2倍柱料体积的蒸馏水、2.5倍的2％naoh和2倍的15％乙醇以及8倍体积的80％乙醇洗脱，收集80％乙醇洗脱阶段的洗脱液备用。[0058]6)进一步旋蒸、干燥：将步骤5)得到的洗脱液进行旋蒸处理以去除乙醇，将旋蒸后的溶液冷冻干燥得到产品。旋蒸温度为55～65℃，旋蒸时转速为35～45r/min，冷冻方式参考步骤4)。[0059]产品最终得率为4.57％，产品纯度为90.05％。[0060]本发明中，提取率(％)＝(茶皂素粗提物质量/油茶粕质量)*100％。[0061]本发明中，得率(％)＝(产品质量/油茶粕质量)*100％。[0062]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。当前第1页12当前第1页12
技术领域：
：，具体涉及一种从油茶粕中提取、纯化茶皂素的方法。
背景技术：
：：2.油茶，山茶科山茶属，与橄榄、椰子、油桐并称为我国四大木本油料树种，至今已有2000余年的种植历史。随着茶油市场逐渐被认可，油茶林种植面积也呈现出逐年增加的趋势，目前我国油茶林面积已达350万公顷。3.油茶粕作为油茶籽提取茶油之后的副产物，年产量达176万吨。但由于油茶粕具有刺激性气味、且味苦，通常在提取完茶油后会将其丢弃，导致利用率较低。茶皂素作为油茶粕主要的活性成分，含量高达18％，具有较强的发泡、乳化、分散、湿润等作用，以及抑菌、消炎、镇痛、抗癌等生理活性。其中，尤以抑菌作用最为显著，可用于开发绿色天然食品防腐剂，也可应用于医药、农药等行业。因此，从油茶粕中提取茶皂素对于提高油茶粕的经济价值、充分利用油茶粕资源，有着重大的现实意义，应用前景广阔。4.茶皂素从1931年首次被分离出来后，经过了长时间的发展，其提取工艺也正在不断的改进和发展。现有技术中油茶粕以水为溶剂的提取方法虽可明显降低提取成本，但茶皂素在冷水中提取得率低，而采用加热的方法易使油茶饼粕中的淀粉等多糖类物质溶出，不仅严重降低产品纯度，而且造成提取液粘度过大，给后续过滤工艺带来很大困难。王佳佳等报道了热水连续多级逆流提取油茶皂素的建立，其在单级提取基础上，确定连续多级逆流提取的优化提取级数为3级，每级优化的提取时间为20min。此工艺绿色环保，但三级提取对设备要求较高、操作较为繁琐，关键节点难以控制，且提取效率较低，生产成本高，不宜工业化生产。因此，本发明旨在对茶皂素的提取方法进行进一步开发，以更好的满足生产需要。技术实现要素：5.本发明所解决的技术问题在于提供一种从油茶粕中提取、纯化茶皂素的方法，以提供一种绿色高效、操作简易且生产成本低的茶皂素提取方法。6.本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：7.一种从油茶粕中提取、纯化茶皂素的方法，包括如下步骤：8.1)原料预处理：将油茶粕粉碎后干燥至水分≤5％备用；9.2)提取：将步骤1)处理后的油茶粕与75～85％乙醇溶液按1g:20～25ml的比例混合，55～60℃恒温提取90～120min，浸提过程中保持搅拌，并采用超声波辅助浸提；10.3)离心分离：将步骤2)处理得到的浸提液离心，然后去除沉淀，获得上清液；11.4)旋蒸、干燥：将所述上清液进行旋蒸处理以去除乙醇，将旋蒸后的溶液冷冻干燥得到固体茶皂素粗提物；12.5)纯化：将所述固体茶皂素粗提物与水混合得到样液，将样液用ab-8大孔吸附树脂柱进行洗脱分离，得到洗脱液；13.6)进一步旋蒸、干燥：将步骤5)得到的洗脱液进行旋蒸处理以去除乙醇，将旋蒸后的溶液冷冻干燥得到产品。14.进一步地，步骤1)中，油茶粕粉碎后过60目筛，然后在60℃的条件下进行恒温干燥。15.进一步地，步骤2)中，超声波功率为300～350w。16.进一步地，步骤3)中，浸提液通过高速冷冻离心机以4000r/min的速度离心，离心时间为15～20min。17.进一步地，步骤4)中，旋蒸温度为55～65℃，旋蒸时转速为35～45r/min。18.进一步地，步骤4)中，冷冻干燥时将旋蒸后的溶液在-80℃的温度下冷冻24h，然后置于冷冻干燥器内，-50℃的温度下冷冻48h得到固体茶皂素粗提物。19.进一步地，步骤5)中，ab-8大孔吸附树脂柱使用前需进行预处理，预处理方式为：将柱内ab-8大孔吸附树脂用80％的乙醇浸泡10～12h后用蒸馏水冲洗至中性，再依次用质量浓度5％的naoh溶液和质量浓度5％的hc1溶液各自浸泡5～6h后，用蒸馏水冲洗至中性备用。20.进一步地，步骤5)中，上样后静置36～40h后，依次用2倍柱料体积的蒸馏水、2.5倍柱料体积的2％naoh、2倍柱料体积的15％乙醇以及8倍体积的80％乙醇洗脱，收集80％乙醇洗脱阶段的洗脱液备用。21.进一步地，步骤5)中，洗脱速度为2～2.5ml/min。22.进一步地，步骤6)中，旋蒸温度为55～65℃，旋蒸时转速为35～45r/min。23.有益效果：本发明所述的油茶粕中提取、纯化茶皂素的方法，其利用超声波施加高频振动并利用参数及条件的组合控制，使油茶粕中茶皂素提取效率高，操作简易，关键节点易于控制，降低了生产难度和成本，利于工业化生产和推广。同时，本发明充分利用了废弃的油茶粕，得到的茶皂素产品纯度高达90.05％，最终得率高达4.57％，具有更好的经济价值。附图说明24.图1为本发明的工艺流程图。25.图2为浸提时乙醇体积分数对茶皂素提取率的影响示意图。26.图3为料液比对茶皂素提取率的影响示意图。27.图4为料液比对茶皂素提取率的影响示意图。28.图5为料液比对茶皂素提取率的影响示意图。具体实施方式29.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例进一步阐述本发明。30.(一)单因素试验31.取一定量的油茶粕，粉碎过60目筛，于鼓风干燥箱中在60℃下干燥2h及以上，控制油茶粕的水分≤5％以备用。准确称取处理后的10g油茶粕于150ml锥形瓶中，以一定比例体积分数的乙醇水溶液作为浸提液，在一定温度下恒温水浴浸提一定时间，同时加以超声波辅助浸提，离心分离去除沉淀，经旋转蒸发、冷冻干燥后得到固体茶皂素粗提物。32.以茶皂素得率为试验指标，选取液料比、浸提用乙醇体积分数、浸提温度和浸提时间4个因素进行单因素试验，探究各因素对茶皂素提取率的影响。各因素工艺条件见表1。33.表1单因素试验因素水平表34.tab.1singlefactortestfactorleveltable[0035][0036][0037]乙醇体积分数对茶皂素提取率的影响如图2所示，可知不同体积分数的乙醇水溶液对茶皂素的提取率有明显的影响。随着乙醇体积分数的增加，茶皂素的得率明显提高，在体积分数为75％时，提取率达到最高值7.2％，而更高浓度的乙醇提取反而会降低茶皂素的提取率。[0038]料液比对茶皂素提取率的影响如图3所示，可知茶皂素提取率与料液比成正相关，在料液比为1∶20时，提取率达到最高值。油茶粕经干燥粉碎过筛后，表面积增加，随着料液比增加，与浸提液接触面积不断扩大，混合充分，传质推动力越大，提取速度更快。在当料液比达到一定比例时，提取率逐渐趋于平缓。因此，料液比应选择在1∶20时为宜。[0039]浸提温度对茶皂素提取率的影响如图4所示，在浸提温度为60℃时，油茶粕中茶皂素提取率最高，为6.8％。随温度增高，提取率呈先增加后降低的趋势。温度达到60℃时，提取率达到最大。随温度继续增高，易导致茶皂素结构遭到破坏，同时高温条件下，乙醇易挥发，体积分数下降，导致油茶粕中茶皂素提取率下降。[0040]浸提时间对茶皂素提取率的影响如图5所示，随着浸提时间的增加，油茶粕中茶皂素完全溶解于乙醇水溶液中，因此茶皂素提取率呈上升趋势。当浸提时间为90min时，茶皂素提取率达到最高值，为6.6％。随着浸提时间的持续增加，油茶粕中的多糖、蛋白质等水溶性杂质溶出，溶液中溶质浓度趋于饱和，浸提速率减慢，茶皂素得率下降。因此，浸提时间控制尤为重要，并非如常规提取方法中浸提时间越长得率越高。[0041](二)正交试验[0042]根据正交试验设计原则，对液料比、乙醇体积分数、浸提温度和浸提时间4个因素选用l9(34)正交表设计正交试验，见表2。[0043]表2正交试验因素水平表[0044]tab.2orthogonaltestfactorleveltable[0045][0046][0047]正交试验结果分析如表3。[0048]表3正交试验结果[0049][0050]根据正交试验结果可知，影响茶皂素提取率的因素主次顺序为a＞c＞d＞b，即乙醇体积分数为主要影响因素，其次分别为浸提温度、浸提时间、料液比，并得到最佳提取工艺为a2b2c2d2，即料液比1∶15，乙醇浓度75％，浸提温度60℃，浸提时间90min。在此条件下进行试验验证，得到茶皂素提取率为7.62％。[0051](三)将确定的最优提取条件进行进一步试验，从油茶粕中提取、纯化茶皂素的方法包括如下步骤：[0052]1)原料预处理：将油茶粕粉碎后过60目筛，然后在60℃的条件下进行恒温干燥干燥至水分≤5％备用；[0053]2)提取：将步骤1)处理后的油茶粕与75％乙醇溶液按1g:20ml的比例混合，60℃恒温提取900min，浸提过程中保持搅拌，并采用超声波辅助浸提，超声波功率为300w；[0054]3)离心分离：将步骤2)处理得到的浸提液通过高速冷冻离心机以4000r/min的速度离心，离心时间为15min，然后去除沉淀，获得上清液；[0055]4)旋蒸、干燥：将所述上清液进行旋蒸处理以去除乙醇，旋蒸温度为60℃，旋蒸时转速为40r/min，将旋蒸后的溶液冷冻干燥，冷冻干燥时将旋蒸后的溶液在-80℃的温度下冷冻24h，然后置于冷冻干燥器内，-50℃的温度下冷冻48h得到固体茶皂素粗提物；[0056]5)纯化：将所述固体茶皂素粗提物与水混合得到样液，将样液用ab-8大孔吸附树脂柱进行洗脱分离，得到洗脱液；其中ab-8大孔吸附树脂柱使用前需进行预处理，预处理方式为：将柱内ab-8大孔吸附树脂用80％的乙醇浸泡12h后用蒸馏水冲洗至中性，再依次用质量浓度5％的naoh溶液和质量浓度5％的hc1溶液各自浸泡6h后，用蒸馏水冲洗至中性备用。[0057]上样时，将柱内蒸馏水液面下降至0.5cm处，用20ml注射器贴柱壁缓慢将样液推入柱内，样液加至树脂上层5cm时，打开阀门，控制流速为2ml/min，继续加入样液，当最下层离柱底6cm左右，关闭阀门。柱子上方用保鲜膜封口，静置36h后依次用2倍柱料体积的蒸馏水、2.5倍的2％naoh和2倍的15％乙醇以及8倍体积的80％乙醇洗脱，收集80％乙醇洗脱阶段的洗脱液备用。[0058]6)进一步旋蒸、干燥：将步骤5)得到的洗脱液进行旋蒸处理以去除乙醇，将旋蒸后的溶液冷冻干燥得到产品。旋蒸温度为55～65℃，旋蒸时转速为35～45r/min，冷冻方式参考步骤4)。[0059]产品最终得率为4.57％，产品纯度为90.05％。[0060]本发明中，提取率(％)＝(茶皂素粗提物质量/油茶粕质量)*100％。[0061]本发明中，得率(％)＝(产品质量/油茶粕质量)*100％。[0062]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。当前第1页12当前第1页12
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