茶籽粕中茶皂素的提取及其分离纯化工艺的研究

来源 :上海海洋大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:lintso1101
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我国茶资源丰富,油茶树的种植面积广阔,在采摘油茶果,进行压榨制取茶油之后,剩余的茶渣就是茶籽粕,茶籽粕含有一定的茶皂素是一种非常好的非离子表面活性剂。它不但具有很好的起泡性,优异的乳化性,还具有杀灭细菌,病虫害等功能。因此,茶皂素可以广泛应用于生活日用品、工农业产品当中。目前,国内及国外提取茶皂素的方法有很多种。其中有机溶剂法是目前使用较广泛的提取方法,用有机溶剂进行提取,主要的优点是操作方便,可以使用现有的成熟技术大规模商业化生产。但茶籽粕中含有脂肪、蛋白、糖类、纤维素等多种成分,用有机溶剂提取不能很好去除,加上有机溶剂的成本高和对环境污染作用。因此,经参阅相关文献,本实验采用生物酶法,探讨了脂肪酶、纤维素酶、蛋白酶对茶皂素提取效果的影响,旨在探索这种方法的可行性和最佳提取工艺条件。在水酶法提取的基础之上,随后开展茶皂素的进一步纯化研究。由于油茶皂苷的结构比较复杂,成分众多,形式多样,以及茶皂素粗品和杂质极性相近,难以去除及分离,使得油茶皂苷的单体分离和纯化都比较困难。本实验采用水酶法制得茶皂素粗提液,并用氧化钙对粗提液进行浓缩,经S-8大孔树脂纯化得到茶皂素。试验中,我们对大孔树脂纯化茶皂素以及传统氧化钙综合法提取茶皂素进行了比较,发现将这两种方法结合能够很好的提高茶皂素的得率和纯度。经过对茶皂素的粗提,纯化的研究,实验得到了一定纯度的茶皂素。为了精确的测量和分析,采用高效液相色谱法对茶皂素的含量进行探索,建立了高效液相色谱定量分析茶皂素的方法。在确定了茶皂素的含量之后,实验中对纯度比较高的组分进行红外光谱和质谱鉴定。经分析表明,实验所分离的茶皂素为山茶皂苷B1、B2、A4。最后,实验对茶皂素的起泡性能和去污性能进行了分析,研究表明茶皂素具有丰富的起泡性和较温和的去污能力,可以将茶皂素应用于日用去污洗涤产品中。本研究主要得到以下几个结论:1.用生物酶法提取茶皂素的工艺,以水为浸提液,以茶皂素得率为评价指标,综合脂肪酶、纤维素酶、蛋白酶,经单因素分析选择料液比为1/20(M/V)、酶解时间为60 min,振荡速率为150 r/min,在单因素的基础上重点考察了与茶皂素得率有重要影响的温度、脂肪酶量、纤维素酶量和蛋白酶量等因素。经响应面试验结果表明,茶皂素提取的较优工艺条件为提取温度50℃、时间1 h、脂肪酶量0.31%、纤维素酶量0.32%、蛋白酶量0.36%,此时茶皂素得率为86.86%±0.92%,经S-8大孔树脂纯化回收茶皂素,其纯度为87.04%。2.用大孔树脂对粗茶皂素进行分离纯化,确定其分离纯化的最优条件。主要通过考察不同极性的大孔树脂D-101、AB-8、S-8、X-5、HPD-100的性能,从中筛选出具有代表性的S-8大孔树脂,对其吸附性和解析能力进行综合分析。确定了其饱和吸附量为1.12mg/ml,上样液的最佳流速为3.03ml/min。以茶皂素得率为指标,结合响应面分析法确定了乙醇作为洗脱剂的洗脱条件,其洗脱最佳浓度为91.20%,流速为7.26ml/min,乙醇用量为101.31ml,茶皂素得率为86.30%。根据分析结果,对含量为47.38%的茶皂素进行分离纯化,最终茶皂素得率为81.74%,回收率为78.29%,纯度为85.36%。3.用氧化钙与S-8大孔树脂纯化茶皂素工艺。以水酶法浸提液为原料,以茶皂素得率和纯度为评价指标,综合分析了不同沉淀剂对茶皂素水酶提取液的去杂效果,经单因素分析选择出氧化钙为最佳沉淀剂并结合S-8大孔树脂对提取液进行浓缩纯化,正交分析其氧化钙的最佳用量为溶液中茶皂素含量的2.5倍,转化剂碳酸氢铵的用量为氧化钙用量的2倍;S-8大孔树脂上样量为100ml时,提取液上样量为150ml,最佳洗脱液氢氧化钠浓度为1%,用量为大孔树脂体积的1.5倍,水的用量为大孔树脂体积的1倍,经150ml80%的乙醇洗脱,测得茶皂素得率为76.18%,纯度为87.04%。4.用水酶法制得茶皂素粗提液,经S-8大孔树脂吸附,用不同浓度的洗脱剂乙醇和碱液进行洗脱,旋转蒸发制得茶皂素。经紫外光谱进行匹配性扫描,所得茶皂素与文献报道的光谱类似。以Inertsil ODS C18(250mm×4.6 mm,5μm)作分析柱,以甲醇/水=95/5作流动相,流速控制在0.5ml/min,检测波长215nm,柱温35℃,建立茶皂素的分析方法,并对纯化的茶皂素进行分析。结果表明,此分析方法准确度高,经处理的茶皂素纯度达到97.52%。对不同组分处理结果经过薄层色谱(TLC)分析组分的纯度。最后对分离纯度比较高的一组进行红外光谱及LC-MS分析表明,实验所分离的茶皂素为山茶皂苷B1、B2、A4.5.茶皂素去污能力初步研究表明:茶皂素有优异的起泡,乳化能力。茶皂素在对油污的去除方面也有良好的效果,但对颜色等污渍除去能力较差。因此,茶皂素作为一种天然非离子表面活性剂,可以作为洗洁精的成分,用于对餐具的清洗。或作为洗手液的配方,加以利用。作为一种天然绿色来源,有广阔的应用前景。
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