专利名称：一种从油茶饼粕减压沸腾提取高纯度茶皂素的方法
技术领域：
本发明涉及植物提取物技术领域，特别是涉及一种从油茶饼粕减压沸腾提取高纯度茶皂素的方法。
背景技术：
油茶(CamelliaOleiferal Abel.)为山茶科(Theacea)山茶属(Camellia)植物。 我国的油茶资源丰富，主要分布于中国的湖南、湖北、江西、安徽等省。油茶籽榨除脂肪油的渣滓称油茶饼粕，茶皂素主要存在于油茶饼粕中，我国每年至少有100万吨左右的油茶饼粕资源，利用起来每年至少可以生产出20万吨的茶皂素。如能充分提取分离出高纯度的茶皂素，综合利用油茶饼粕，就可以将其变废为宝，增加农民收入，也有益于环境保护，产生可观的社会效益和经济效益。茶皂素是一类结构复杂的糖苷化合物，是齐墩果烷型五环三萜类皂苷的混合物， 其基本结构包括皂苷元、糖体、有机酸3部分。茶皂素为乳白色或淡黄色固体无定形粉末， 具有吸湿性。茶皂素结晶易溶于含水的甲醇、乙醇、正丁醇及冰醋酸中；难溶于冷水、无水乙醇，无水甲醇，但溶于热的乙醇，甲醇中；不溶于乙醚、氯仿、石油醚、丙酮及苯等溶剂。茶皂素是一种优良的非离子型表面活性剂，在乳化、分散、湿润、发泡稳泡、去污以及0/W型乳化等方面具有良好的活性。另外还具有多种生理活性，如抗渗、消炎、镇痛、抗氧化、杀菌、杀虫、溶血、鱼毒、抗高血压、抑制酒精吸收和保护胃肠等药理作用。随着茶皂素药理活性研究和天然表面活性的性质研究进展，目前对茶皂素的提取纯化尤为重要，以便开辟其广阔的应用前景。茶皂素的分析方法主要有重量法，紫外法和HPLC法，其中重量法和紫外法容易受其它成分的干扰，造成分析结果的不准确，HPLC法分析结果可靠准确，但是茶皂素的紫外吸收比较弱，目前大多采用紫外检测器分析，也有用示差检测器，但是方法都不是很完善，因此有必要建立准确可靠的茶皂素的HPLC分析方法。目前国内外专利报道的茶皂素提取方法主要是采用水或含水醇液常压下热提取， 存在提取所消耗的溶剂量大，溶剂回收浓缩困难，提取效率低，提取时间长，能耗高等缺点； 分离纯化方法主要有溶剂萃取法、沉淀法、微生物法，以及采用单一的膜分离或大孔树脂吸附。这些方法存在操作复杂、成本高、使用的试剂毒性大，污染环境，易燃易爆，具有生产安全隐患等缺点，且所得的茶皂素产品色泽深、纯度低，严重影响茶皂素资源的利用和开发。CN200710042332. 6公开了一种用正丁醇萃取纯化茶皂素的方法，以茶油耙为原料，先以低沸点的醇提取，回收溶剂得浸膏，浸膏用无水正丁醇热提茶皂素，回收正丁醇得到茶皂素固体，纯度在90%左右，得率为12.5%。该方法所得的茶皂素纯度相对较高，但是得率偏低，且正丁醇有一定的毒性，其沸点很高，回收不仅费时，对成分也有影响。CN200610050406. 6提出一种以乙醚为沉淀剂制取茶皂素提取物的方法，该方法以茶籽饼粕为原料，以甲醇提取，然后用乙醚沉淀得到絮状的茶皂素。该方法所用的甲醇对人体伤害大，乙醚属于易燃易爆品，安全性低，不适合工业化生产。
CN200510018694. 2公开一种以微生物提取分离茶皂素的方法，先用外源添加的高淀粉类物质与复合酶、酒精酵母混合发酵5天产生酒精，形成醪液，然后将油茶饼粕浸泡到醪液中混勻培养3天，上清液浓缩干燥得茶皂素。所得茶皂素纯度为60%。该方法耗时比较长，操作繁琐，且所得的产品纯度太低。CN1058971C发明了一种用超滤膜法提取精制茶皂素的方法，将脱脂后的油茶饼粕用热水浸提，然后将提取液过超滤膜纯化，浓缩透过液，干燥得茶皂素。该方法以水为提取溶剂，会将淀粉、多糖、蛋白质等杂质一并提取出来，使得产品的纯度不高，且颜色比较深， 水溶液浓缩困难，会增加生产的成本。CN200710168737. 4发明了一种以大孔树脂纯化茶皂素的方法，以脱脂后的油茶饼粕为原料，以高浓度的醇溶液提取后上大孔树脂吸附，然后直接用醇溶液洗脱，洗脱液回收醇浓缩干燥得茶皂素产品。该方法所得的茶皂素产品纯度较高，达到90%以上，但产品的色泽太深。针对以上发明的不足，本发明提出采用减压沸腾法提取油茶饼粕中茶皂素，然后再通过陶瓷膜、大孔树脂和中低压色谱柱纯化得到高纯度油茶皂素。该方法提取效率高，使用溶剂少，安全无毒，工艺操作简单，所使用的溶剂和大孔树脂均可重复利用，生产成本低， 生产的茶皂素纯度高，达到95%以上，且颜色很淡，为白颜色。可以成为工业上生产茶皂素产品的一种新技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种从油茶饼粕减压沸腾提取高纯度茶皂素的方法，该方法操作简单，生产成本低，所得的茶皂素产品纯度高，颜色淡，适合工业化生产。本发明是通过以下技术方案实现的。一种从油茶饼粕减压沸腾提取高纯度茶皂素的方法，具体步骤如下1. 一种从油茶饼粕减压沸腾提取高纯度茶皂素的方法，其特征在于，其步骤如下(1)减压提取将脱脂后的油茶饼粕，用60 90%乙醇为提取溶剂，减压沸腾提取5 30min， 提取溶剂与油茶饼粕的比例为1 30 1，提取温度为20 70°C，提取压力为0.01 0. 08MPa，提取1 4次，提取液过滤后，配制成浓度为 4%的料液；(2)膜纯化将上述料液用0.05 μ m 0.2 μ m孔径的陶瓷膜过滤，操作压力为0. 15 0. 3MPa， 将过陶瓷膜的茶皂素溶液减压回收乙醇浓缩至含原料1 3g/ml的溶液；(3)树脂吸附浓缩液上树脂吸附，先以水洗至无色，再以0. 05% 0. 3% NaOH溶液洗脱除去杂质，水洗至中性，再以40% 90%乙醇洗脱，收集乙醇洗脱部分，乙醇洗脱液减压回收乙醇浓缩、干燥，得到茶皂素粗品；(4)中低压柱色谱分离将茶皂素粗品用少量水溶解，通过中低压柱色谱分离，先用0 40%的稀醇洗去杂质，再用60 95%的醇液洗脱，洗脱液减压回收溶剂浓缩，经HPLC分析，制备得到纯度为
495%以上的油茶皂素。本专利以脱脂后的油茶饼粕为原料，采用减压沸腾法提取茶皂素，减压沸腾提取为热回热、微波提取或超声波提取中一种，用60 90%乙醇为提取溶剂，提取溶剂与油茶饼粕的比例为1 30 1，优选5 15 1，提取时间为4 30min，优选8 15min，提取温度为20 70°C，优选40 60°C，提取压力为0. 01 0. 08MPa,优选0. 03 0. 06MPa,提取1 4次，优选2 3次，油茶皂素的提取率大于90%。本专利采用膜分离纯化提取液，选择0. 05 μ m 0. 2 μ m孔径的陶瓷膜过滤，膜孔径优选0. 05 μ m,操作压力为0. 15 0. 3MPa，优选压力为0. 15MPa，结果表明，0. 05 μ m孔径的膜通量、茶皂素转移率和除杂率都相对较高。操作压力在0. 15MI^时有最大的膜通量，随着压力的增大，膜通量迅速降低。当压力超过0.3MI^时，几乎没有膜通量，当出样口压力一定时，进样口压力越大，膜通量也越大，但过大的进样口压力会对膜材料有很大的磨损。故优选操作压力为0. 15MPa。将陶瓷膜透过液减压回收乙醇浓缩至含原料1 3g/ml的溶液进行树脂吸附分离。本专利采用大孔树脂吸附，先以水洗至无色，再以0. 05% 0. 3% NaOH溶液洗脱除去杂质，水洗至中性，再以40 % 90 %乙醇洗脱，优选为40 % 60 %乙醇，收集乙醇洗脱部分，乙醇洗脱液减压回收乙醇浓缩、干燥，得到茶皂素粗品。洗脱用NaOH溶液和乙醇溶液的用量都为3 6倍的柱体积，优选为3 4倍的柱体积。所述的大孔树脂类型为AB-8、 DlOU DM130或HB60中的一种，本发明考察了不同大孔树脂对茶皂素的静态吸附容量试验和静态吸附-洗脱性能试验。结果表明AB-8和DM130均有较大的吸附容量，并且在解吸附试验中，AB-8树脂的解吸量和洗脱液中茶皂素的纯度均高于DM130树脂，故优选使用AB-8 树脂分离纯化茶皂素。茶皂素是一种非离子型极性物质，混杂的杂质单宁，黄酮及糖类物质也是非离子型化合物，其极性和分子量与茶皂素接近。在使用大孔吸附树脂对其分离时，若只采用醇溶液洗脱，很难将它们与茶皂素彻底分离，致使所得产品颜色很深。考虑到黄酮和单宁属酚类物质，在碱性环境中容易以离子化状态存在，吸附力减弱、容易被洗脱，在洗脱过程中增加碱液洗脱这一步骤，可除去部分单宁与黄酮类物质，提高分离效果。本发明考察不同碱液浓度对除杂的影响，分别选取0.05%、0. 1%,0.2%,0.3%, 0. 5% NaOH溶液洗脱，洗至流出液颜色较淡，收集洗脱液，测A5500结果表明，当碱液浓度高于0.2%时，茶皂素也被部分洗脱下来，损失随碱液浓度的增高而增大，故优选0.2%碱溶液除杂。本发明对大孔树脂的洗脱溶剂进行了考察，取已充分吸附茶皂素的AB-8树脂 IOOml装柱，分别以蒸馏水及20 %、40 %、60 %、80 %、95 %乙醇各400ml恒速洗脱，每个浓度收集为1个流份，分别测定各洗脱液流份中皂苷的质量，结果表明，60%乙醇可将95%以上的茶皂素洗脱下来。故优选60%乙醇为洗脱溶媒。大孔树脂纯化后的茶皂素粗品纯度为75% 85%，且颜色较深，呈褐色，需要对茶皂素进行进一步精制纯化，为了得到颜色淡且纯度在95%以上的茶皂素，本发明采用中低压柱色谱进行纯化，将茶皂素粗品与中低压柱填料按质量比1 15 50吸附，色谱柱填料为C3tl、(^或C8中的一种，洗脱用的醇为甲醇或乙醇中的一种，中压柱柱长为20 300cm， 柱直径为2 30cm，柱压为3 20MPa，紫外(190 220nm)或示差检测器检测，流速为2 200ml/min。先用0 40%的稀醇洗去杂质，再用60 95%的醇液洗脱，洗脱液减压回收溶剂浓缩，经HPLC分析，制备得到纯度为95%以上的油茶皂素。本发明茶皂素的干燥方式为真空干燥、喷雾干燥或冷冻干燥中的一种；真空干燥为普通真空干燥或微波真空干燥，普通真空干燥条件为温度60 90°C，真空度90 IOOKPa,微波真空干燥条件为温度30 60°C，真空度80 lOOKPa，微波功率800 1600w ； 喷雾干燥条件为进风温度160 200°C，进料流量200 400ml/h，出风温度60 100°C ； 冷冻干燥条件为温度-30 -50°C，时间12 Mh。本发明采用HPLC测定茶皂素的纯度，色谱条件为色谱柱 C18ODS (Φ 4. 6mmX 200mm, 5 μ m)，流动相甲醇-水(含0. 05%的冰醋酸)体积比6 4，紫外(190 220nm)或示差检测器检测，流速为lml/min。本发明的有益效果(1)首次采用减压沸腾法提取油茶中茶皂素，该方法提取效率高，提取温度低，提取时间短，可减少杂质的含量，且大大降低了能耗；提取的茶皂素醇溶液不需要脱醇直接过陶瓷膜，不仅可以简化工艺，而且可以降低能耗。(2)首次采用膜分离、大孔树脂分离和中低压柱色谱纯化集成技术，分离纯化效果比一般传统方法要好，纯度可达到95%以上，颜色淡，为白色。(3)本发明采用碱水除杂后再用醇溶液洗脱树脂，可除去大量与茶皂素极性相似的单宁和黄酮类物质，有效提高茶皂素的纯度；建立了茶皂素的HPLC分析方法，可更好地控制茶皂素的质量。(4)本发明工艺操作简单，生产成本低，安全性高，适合工业化生产。
图1油茶皂素的制备方法流程图
图2不同膜孔径下膜通量随时间的变化
图3不同膜孔径对总油茶皂苷转移率及除杂率的影响
图4不同操作压差下膜通量的变化
图5Na0H溶液浓度对除杂的影响
图6茶皂素粗品的HPLC (紫外检测器)图谱
图7茶皂素精制品的HPLC(紫外检测器)图谱
图8茶皂素粗品的HPLC (示差检测器)图谱
图9茶皂素精制品的HPLC(示差检测器)图谱
具体实施例方式以下实施例对本发明作进一步详细的描述，本发明不受此限制。实施例1油茶中茶皂素的HPLC分析方法方法一采用紫外检测方法(1)色谱条件色谱柱C18ODS(04.6mmX200mm，5ym)，流动相甲醇-水(含 0.05%的冰醋酸)体积比6 4，检测波长210nm，流速为lml/min。
(2)标准曲线绘制取茶皂素标准品0. lg，用80%乙醇溶于IOOml容量瓶中，制成茶皂素标准品溶液浓度为lmg/ml。分别取标准溶液l，2，3，4，5ml于IOml容量瓶中，配制成 0. 1,0. 2,0. 3,0. 4,0. 5mg/ml的标准液。以80 %乙醇溶液为空白，绘制标准曲线，标准曲线方程为 y = 1. 6658x-0. 7123，r = 0. 9995。(3)样品纯度测定分别取茶皂素粗品和精制品0. 5g，用80%乙醇溶于50ml容量瓶中，照上述方法HPLC测定，结果茶皂素粗品的纯度为75 85%，茶皂素精制品纯度为 95 99%。方法二 采用示差检测方法(1)色谱条件色谱柱C18ODS(04.6mmX200mm，5ym)，流动相甲醇-水(含 0.05%的冰醋酸)体积比6 4，示差检测，流速为lml/min。(2)标准曲线绘制取茶皂素标准品0. lg，用80%乙醇溶于IOOml容量瓶中，制成茶皂素标准品溶液浓度为lmg/ml。分别取标准溶液l，2，3，4，5ml于IOml容量瓶中，配制成 0. 1,0. 2,0. 3,0. 4,0. 5mg/ml的标准液。以80 %乙醇溶液为空白，绘制标准曲线，标准曲线方程为 y = 1. 8734x-0. 9667，r = 0. 9998。(3)样品纯度测定分别取茶皂素粗品和精制品0. 5g，用80%乙醇溶于50ml容量瓶中，照上述方法HPLC测定，结果茶皂素粗品的纯度为75 85%，茶皂素精制品纯度为 95 99%。实施例2减压提取以脱脂后的油茶饼粕为原料，采用减压沸腾法提取茶皂素，用60 90%乙醇为提取溶剂，提取溶剂与油茶饼粕的比例为1 30 1，优选5 15 1，提取时间为4 30min， 优选8 15min，提取温度为20 70°C，优选40 60°C，提取压力为0. 01 0. 08MPa,优选0. 03 0. 06MPa,提取1 4次，优选2 3次，油茶皂素的提取率大于90 %。本发明研究了提取压力、醇浓度、料液比和提取时间对茶皂素提取率的影响，设计了 4因素4水平[L16 (44)]正交试验，以茶皂素的提取率为指标考察减压沸腾提取工艺，试验结果见表1，表2。表1正交试验数据及其计算分析结果
权利要求
1.一种从油茶饼粕减压沸腾提取高纯度茶皂素的方法，其特征在于，其步骤如下(1)减压提取将脱脂后的油茶饼粕，用60 90%乙醇为提取溶剂，减压沸腾提取5 30min，提取溶剂与油茶饼粕的比例为1 30 1，提取温度为20 70°C，提取压力为0.01 0.08MPa， 提取1 4次，提取液过滤后，配制成浓度为 4%的料液；(2)膜纯化将上述料液用0. 05 μ m 0. 2 μ m孔径的陶瓷膜过滤，操作压力为0. 15 0. 3MPa,将过陶瓷膜的茶皂素溶液减压回收乙醇浓缩至含原料1 3g/ml的溶液；(3)树脂吸附浓缩液上树脂吸附，先以水洗至无色，再以0. 05% 0.3% NaOH溶液洗脱除去杂质，水洗至中性，再以40% 90%乙醇洗脱，收集乙醇洗脱部分，乙醇洗脱液减压回收乙醇浓缩、 干燥，得到茶皂素粗品；(4)中低压柱色谱分离将茶皂素粗品用少量水溶解，通过中低压柱色谱分离，先用0 40%的稀醇洗去杂质， 再用60 95%的醇液洗脱，洗脱液减压回收溶剂浓缩，经HPLC分析，制备得到纯度为95% 以上的油茶皂素。
2.如权利要求1所述的一种从油茶饼粕减压沸腾提取高纯度茶皂素的方法，其特征在于步骤(1)中所述油茶饼粕油脂含量低于3%，水份低于6%。
3.如权利要求1所述的一种从油茶饼粕减压沸腾提取高纯度茶皂素的方法，其特征在于步骤(1)中所述减压沸腾提取为热回热、微波提取或超声波提取中的一种。
4.如权利要求1所述的一种从油茶饼粕减压沸腾提取高纯度茶皂素的方法，其特征在于步骤⑵、(3)、⑷中所述减压浓缩的温度为60 70°C，浓缩压力为0. 06 0. IOMPa0
5.如权利要求1所述的一种从油茶饼粕减压沸腾提取高纯度茶皂素的方法，其特征在于步骤(3)中所述的树脂类型为大孔树脂AB-8、D101、DM130或HB60中的一种。
6.如权利要求1所述的一种从油茶饼粕减压沸腾提取高纯度茶皂素的方法，其特征在于步骤(3)中所述的洗脱用NaOH溶液和乙醇溶液的用量都为3 6倍的柱体积。
7.如权利要求1所述的一种从油茶饼粕减压沸腾提取高纯度茶皂素的方法，其特征在于步骤(3)中所述的干燥为真空干燥、喷雾干燥或冷冻干燥中的一种。
8.如权利要求1所述的一种从油茶饼粕中制备高纯度茶皂素的方法，其特征在于步骤⑷中所述HPLC分析，色谱条件为色谱柱(: 8( 5(Φ4.6πιπιΧ200πιπι，5μπι)，流动相甲醇-水(含0.05%的冰醋酸)体积比6 4，紫外(190 220nm)或示差检测器检测，流速 lml/min。
9.如权利要求1所述的一种从油茶饼粕中制备高纯度茶皂素的方法，其特征在于步骤0)中所述中低压色谱分离是将茶皂素粗品与中低压柱填料按质量比1 15 50吸附，色谱柱填料为C3(I、C18或C8中的一种，洗脱用的醇为甲醇或乙醇中的一种，中压柱柱长为 20 300cm，柱直径为2 30cm，柱压为3 20MPa，紫外(190 220nm)或示差检测器检测，流速为2 200ml/min。
全文摘要
本发明涉及一种从油茶饼粕减压沸腾提取高纯度茶皂素的方法，以脱脂后的油茶饼粕为原料，用含水乙醇为提取溶剂，采用减压沸腾提取，提取液过滤后，过陶瓷膜，将过陶瓷膜的茶皂素溶液回收乙醇浓缩，浓缩液再经过大孔树脂吸附和中低压柱色谱分离，制备得到高纯度的油茶皂苷。采用该技术制得的茶皂素颜色淡，纯度高，可达到95％以上，可以成为工业上生产茶皂素产品的一种新技术。
文档编号C07H1/08GK102276679SQ20111017457
公开日2011年12月14日 申请日期2011年6月27日 优先权日2011年6月27日
发明者周昊, 王成章 申请人:中国林业科学研究院林产化学工业研究所