一种高纯度茶皂苷的制备新方法.pdf

一种高纯度茶皂苷的制备新方法，属农、林副产品深加工领域。该工艺可以高效脱去茶皂苷粗品中呈色性强的色素类成分。其技术方案是通过金属离子络合溶解在水饱和正丁醇中的色素类成分，同时利用茶皂苷在碱性水饱和正丁醇萃取相体系中的分配特性，对茶皂苷进行分配萃取，收集上相并浓缩至干后得含量≥85％的茶皂苷粗品，再将其溶解成一定浓度的水溶液，动态通过D280大孔树脂，收集滤出液，干燥后得色泽呈灰白色的干态茶皂苷(含量≥90％)。采用本发明，可以较简便、高效率地从茶籽饼或干态茶皂苷粗品中制备高纯度、色泽佳的茶皂苷产品。?

1.  一种高纯度茶皂苷的制备新方法，其特征在于：从脱去残油后的茶籽饼中提取与纯化所得的茶皂苷含量≥90％，采用步骤如下：
1)将脱去残油后的干茶籽饼，以自来水或一定浓度的有机溶剂进行搅拌提取(重复2～3次)，过滤后(以有机溶剂作为提取剂的，需减压回收有机溶剂)得茶皂苷粗滤液；
2)茶皂苷粗滤液中加入一定质量份数的盐或碱性试剂，溶解后再加入一定体积的水饱和正丁醇溶液，振摇并静置分层，分离出上相，并在上相中加入一定质量份数的Ca²⁺、Mg²⁺、Al³⁺、Zn²⁺、Cu²⁺或Fe²⁺/³⁺与色素类成份进行络合，再将分离出的上相与下相一起振摇并静置分层，取上相并浓缩至干后得含量大于85％的茶皂苷样品；
3)将含量大于85％的茶皂苷样品，用水稀释至一定浓度后，动态通过D280大孔树脂，收集滤出液，干燥后得灰白色且含量大于90％的茶皂苷样品。

2.  一种高纯度茶皂苷的制备新方法，其特征在于：从干态茶皂苷粗品中制备出含量≥90％的茶皂苷样品，采用步骤如下：
1)将干态茶皂苷粗品溶解于水饱和的正丁醇溶液中，同时加入一定质量份数的Ca²⁺、Mg²⁺、Al³⁺、Cu²⁺或Fe²⁺/³⁺，再加入一定质量份数的盐或碱性试剂的水溶液，振摇并静置分层，取上相并浓缩至干后得含量大于85％的茶皂苷样品；
2)将含量大于85％的茶皂苷样品，用水稀释至一定浓度后，动态通过D280大孔树脂，收集滤出液，干燥后得灰白色且含量大于90％的茶皂苷样品。

3.  一种如权利要求1所述的生产方法，其特征是所用茶籽饼原料为山茶籽(Camellia sinesis L.(O).Kzte)或油茶籽(Camellia oleifera Abel.)榨油后的饼粕；

4.  一种如权利要求1所述的生产方法，其特征是所用的有机溶剂为甲醇或乙醇，浓度在40％～95％范围；

5.  一种如权利要求2所述的生产方法，其特征是所述的干态茶皂苷粗品中茶皂苷含量在30～60％；

6.  一种如权利要求1或2所述的生产方法，其特征是所述的盐或碱性试剂为KCL、KAc、NaAc、NaCL、K₂SO₄、Na₂SO₄、KHCO₃、K₂CO₃、NaHCO₃、Na₂CO₃、KOH或NaOH等一种或数种，其所占的质量份数≤5％；

7.  一种如权利要求1或2所述的生产方法，其特征是所述的Ca2+、Mg2+、Al3+、Zn2+、Cu2+或Fe2+/3+金属离子为CaCL₂、CaSO₄、MgCL₂、MgSO₄、AlCL₃、Al₂(SO₄)₃、ZnSO₄、CuSO₄、CuCL₂、FeCL₂、FeCL₃、FeSO₄、Fe₂(SO₄)₃的一种或数种，加入的质量份数≤3％；

8.  一种如权利要求1或2所述的生产方法，其特征是水饱和的正丁醇萃取体系为偏碱性体系，加入水饱和的正丁醇体积份数为下相水体积分数的1～10倍，最佳为3倍；

9.  一种如权利要求1或2所述的生产方法，其特征是所用的大孔树脂为D280。

一种高纯度茶皂苷的制备新方法
技术领域
本发明涉及一种高纯度茶皂苷的制备新方法，属农、林副产品深加工领域。
背景技术
油茶(C.Oleifera Abel.)属山茶科(Theacea)山茶属(Camellia)植物，为多年生的木本油料作物。主要分布在浙江、安徽、福建、江西、河南、湖北、湖南、广东、广西，等淮河、长江以南的14个省(区、市)的低山丘陵地区，且不与粮棉争地，发展潜力十分巨大，可有效缓解目前食用油供给压力和耕地紧张压力。另外，2007年国家统计局的数据表明，我国油茶籽产量约100万吨，其中湖南、江西两省所占比例最大，约65％；其次为广西，福建，广东，浙江与安徽，分别为11.8％，6.9％，3.2％，3.5％，2.4％。
油茶籽中总皂苷的含量较高，约占12％的质量份数。研究表明，油茶皂苷(图1)具有较强极性，易溶于水，同时具有消炎、抗渗透等药理作用。茶皂苷的HLB(亲水亲油平衡)值在14～16，适宜于作为洗涤剂与水包油型的增溶剂；并且在水中形成O/W型胶束，具有良好的乳化、分散、发泡、湿润等功能，是一种性能优良的植物界“绿色”非离子型天然表面活性剂，既不刺激人体皮肤，也不污染环境，，能够广泛应用于洗涤，毛纺、针织、医药，日用化工等行业。
化妆品生产厂家最重要的目标是生产出受消费者欢迎的产品。除香型外，产品的美感(透明产品的透明度、不透明产品的珠光光泽、颜色、涂抹时的肤感和产品的稠度)亦相当重要。目前我国生产的茶皂苷产品，主要是以水提或醇提后浓缩并喷雾干燥而得的浅黄色粉状茶皂苷，总皂苷含量在50％左右，其余成分包含难以去除的水溶性色苷。此类茶皂苷粗品应用于日用产品，例如洗理香波，净洗剂，尽管洗涤性能优良，但是制备的产品色泽呈现出暗褐色，并且运用于织物洗涤存在沾色问题，不被市场所认可，从而影响了茶皂苷在该领域的应用。
化妆品生产厂家最重要的目标是生产出受消费者欢迎的产品。除香型外，产品的美感(透明产品的透明度、不透明产品的珠光光泽、颜色、涂抹时的肤感和产品的稠度)亦相当重要。目前我国生产的茶皂苷产品，主要是以水提或醇提后浓缩并喷雾干燥而得的浅黄色粉状茶皂苷，总皂苷含量在50％左右，其余成分包含难以去除的水溶性色苷。此类茶皂苷粗品应用于日用产品，例如洗理香波，净洗剂，尽管洗涤性能优良，但是制备的产品色泽呈现出暗褐色，并且运用于织物洗涤存在沾色问题，不被市场所认可，从而影响了茶皂苷在该领域的应用。
因此，去除茶皂苷中的色苷成了该领域的研究热点。近年来，由于吸附树脂类材料发展较快，在天然产物提取分离中的应用也越来越广。相关学者也通过实验将不同类型号的吸附树脂应用于茶籽饼中茶皂苷的分离纯化(《大连工业大学学报，2009，28(2)：84-86》、《化学工业与工程，2008，25(4)：373-376》、《中国油脂，2006，31(3)：43-45》、《粮食与食品工业，2008，15(2)：27-30》)，但是由于茶籽饼粕中的色苷类成分与茶皂苷的分子极性相似度大，选用的吸附树脂富集茶皂苷的同时也大量吸附了色苷类成分，洗脱时亦难以选择性去除，虽然一定程度上去除了部分杂质，提高了茶皂苷的纯度。故后继纯化常以丙酮沉淀法来进一步的进行精制，而此法收率低，耗费量大。
低浓度的双氧水可以氧化降解部分色苷类成分(《氨基酸和生物资源，2006，28(4)：36-38》、《粮食与油脂，2004，12：26-27》、《中国油脂，2003，28(4)：42-45》、《粮油加工，2009，6：71-73》)，但是需要加热处理，增加了能耗；同时本实验室的研究表明(数据未发表)，对于茶皂苷水溶液质量份数在5％以上时，低浓度的双氧水的脱色效果并不理想，直至双氧水的浓度达到15％左右时，呈红褐色色苷成分才被氧化破坏，脱色后的溶液呈浅黄，但是由于双氧水的氧化性使得茶皂苷中亲水性的糖链结构受到破坏，从而影响茶皂苷的起泡性及后继的产品应用，并且双氧水的存在也增加了安全隐患。
中国专利CN101270142A公开了“油茶皂苷的制备方法”该方法以丙酮-水作溶剂提取茶皂苷，同时应用大孔树脂D101对粗提的茶皂苷进行富集，经醇溶液洗脱收集后再次采用D941大孔树脂进行脱色处理。该工艺虽然只需两步纯化，但是存在获取产品的时间较长。并且提取时采用的丙酮为低沸点易燃易挥发类溶剂。
鉴于我国茶籽(油茶籽(Camellia oleifera Abel.)与山茶籽(Camellia sinesis L.(O).Kzte))资源丰富，有效富集制备高纯度茶皂苷，扩大茶皂苷的应用领域，对于提高人们的生活水平，与富裕当地农民都具有显著的社会效益。
发明内容
为了克服上述缺点，本发明所采用的技术方案为：①直接以茶籽饼为原料。将盐或碱性试剂加入至水饱和的正丁醇-茶皂苷粗提水溶液的分配萃取体系中，改变色素与茶皂苷在上下两相中的传统分配系数(使得茶皂苷更多富集于上相中，而色素类成分更多溶解于下相水溶液中)，振摇、静置分层后，分离出上相，并在上相中加入一定质量分数的金属离子对色素类成分进行络合(增加了色苷类成分在下相水溶液中的溶解度)，再与分离出的下相水溶液进行振摇分层后，收集上相并浓缩至干后，用水溶解呈一定质量浓度，动态通过D280大孔树脂进行精脱色，收集滤液，干燥后得高纯度茶皂苷；②以干态茶皂苷粗品为原料。先用水饱和正丁醇溶解，再加入一定质量浓度的金属离子后与偏碱性的盐水溶液振摇分层后，收集上相并浓缩至干后，用水溶解呈一定质量浓度，动态通过D280大孔树脂进行精脱色，收集滤液，干燥后得高纯度茶皂苷脱色后的液体浓缩干燥并制备成高纯度茶皂苷产品。由于正丁醇回收性能好，降低了产品成本，并且正丁醇不易燃烧，毒性低。而且所用树脂主要是富集去除产品中的色素，因而降低了制备时间与成本。
其中，所述的盐或碱性试剂为KCL、KAc、NaAc、NaCL、K2SO4、Na2SO4、KHCO3、K2CO3、NaHCO3、Na2CO3、KOH或NaOH等一种或数种，其所占的质量份数≤5％；所述的金属离子为CaCL2、CaSO4、MgCL2、MgSO4、AlCL3、Al2(SO4)3、ZnSO4、CuSO4、CuCL2、FeCL2、FeCL3、FeSO4、Fe2(SO4)3的一种或数种，加入的质量份数≤3％。与水饱和的正丁醇分配的体积比为1∶1～1∶10，所述的特异性大孔阴离子交换树脂为D280。
附图说明
图1是油茶皂苷的结构式图；
图2是同质量浓度的茶皂苷粗品(上)与精脱色干燥后高纯度茶皂苷产品(下)的甲醇溶液中的紫外-可见扫描光谱图；
图3是一种高纯度茶皂苷的制备新方法工艺流程图。
具体实施方式
本发明具体工艺流程为：
1)，将脱脂后的茶籽饼与50℃自来水或30％～90％(v/v)有机溶剂水溶液以1∶5～1∶20(w/v){优选50％(v/v)乙醇溶液}，室温下超声提取30min，重复2次，合并过滤液的水溶液备用(以有机溶剂提取的，需低压回收有机溶剂)；
2)，上述制备的水溶液加入水饱和的正丁醇(体积比为1∶1～1∶10)，同时加入一定质量份数的盐或碱性试剂(质量份数≤5％)，进行液液分配萃取；
3)，在分离出的上相中加入金属离子(质量份数≤3％)，再与分离出的下相水溶液进行振摇分层后，分离并收集上相待用；
4)，步聚3中萃取上相的制备若是以干态茶皂苷粗品为原料，则先以一定质量份数的金属离子(质量份数≤3％)水饱和的正丁醇溶解茶皂苷粗品，再以一定质量份数的盐或碱性试剂(质量份数≤5％)，进行液液分配萃取，得上相。上相低压下回收正丁醇后，以自来水将茶皂苷配制成5％～20％(w/v)，同时以一定流速通过大孔阴离子交换树脂为D280；
5)，步聚4中流出的脱色水溶液直接干燥，制备成高纯度的茶皂苷(得率约为30％)。
以下通过实施例进一步说明本发明，但不受实施例限制。
实施例1
以脱脂茶籽饼为原料，称取1kg脱脂茶籽饼，加入5L自来水(50℃)，超声提取30min后，用纱布过滤，重复两次，合并提取液得7L粗提液，并加入350碳酸钠使之溶解，同时加入21L水饱和正丁醇萃取后，在分离出的上相中加入5g金属盐使之溶解，再次与分离出的下相振摇分层后，上相萃取的正丁醇相低压下回收正丁醇后，将其配成约15％质量份数的水溶液，以“成滴不成流”的流速通过柱内径5cm装有D280的树脂柱层析进行进一步的精脱色，流出液进行干燥得茶皂苷约70g。
实施例2
本例以市场购得的茶皂苷粗品(茶皂苷含量在50％左右)为纯化对像，以水饱和的正丁醇溶液12L溶解1kg粗品茶皂苷，同时加入20g金属盐，并与4L自来水(含5％质量份数的碳酸钠)进行液液分配萃取；上相萃取的正丁醇相低压下回收正丁醇后，将其配成约15％质量份数的水溶液，以“成滴不成流”的流速通过柱内径5cm装有D280的树脂柱层析进行进一步的精脱色，流出液进行干燥得茶皂苷约200g。
茶皂苷的含量测定采用浓硫酸-香草醛比色法。下图为茶皂苷粗品与精脱色干燥后的茶皂苷产品的紫外-可见扫描光谱图。