专利名称：一种从油茶籽中提取油茶籽油和茶皂素的方法
一种从油茶籽中提取油茶籽油和茶皂素的方法
技术领域：
本发明属于农业资源利用技术领域。更具体地，本发明涉及一种从油茶籽中提取油茶籽油和茶皂素的方法。
背景技术：
油茶(camellia oleifera)是中国特有的油料作物。全国年产油茶籽60万吨，其中湖南、江西两省产量占全国产量的60%以上。油茶籽的茶皂素含量约为8. 0 12. 0%, 其含油量高达35. 0 60. 0%，油茶籽油的脂肪酸组成与橄榄油相似，特别是油酸和亚油酸的含量高达90 %以上，且还含有多种功能性成分，具有明显的预防心血管硬化、降血压、降血脂等功效，作为高档油发展潜力极大。茶皂素(tea saponin, TS)，又称茶皂苷、茶皂甙， 是一种性能优良的非离子表面活性剂，具有较强的发泡、乳化、分散、湿润等作用，并具有抗渗、消炎、镇痛、抗癌等生理活性，可广泛应用于食品、医药、日化、农药等行业，经济价值较尚ο茶籽油提取方法主要有压榨法和浸提法。压榨法可以保持产品的特殊风味，目前国内销售的花生油一般是采用这种生产工艺。但此法残油率高(7 10% )、劳动强度大、 成本高、动力消耗大，而且饼粕中蛋白质变性严重，只能用作肥料，造成大量优质植物蛋白的浪费。与之相比，浸出法生产效率高而残油率低(1 4%)。但浸出法也有不足之处设备多、投资大；毛油成分复杂，需要严格的精炼处理，油品风味损失大；湿粕在高温脱溶过程中变性大；对于含油率高的油料种籽，采用直接浸出法溶剂回收系统负荷大；使用有机溶剂增加了工艺的繁琐性、降低了生产的安全性、造成了环境的污染；成品油中残留的微量有机溶剂对人类健康不利。也有两种方法同时采用的预榨-浸出法，即将原料中70 80% 的油先用压榨法压出，再将剩余的油用浸出法提取出来。预榨浸出法虽然提油率高(粕残油率以下，粉状料2%以下)，但提油过程不同程度引起蛋白质变性，从而影响其营养价值和功能性质，且溶剂浸出过程需脱溶剂，设备多，投资大，污染重。相比之下，水相提取法条件温和、设备简单、环境友好、油品质高，但因为较易引起大量的乳化导致清油得率不高。茶皂素的提取方法主要有水浸提法、有机溶剂浸提法等。其中，水浸提法的生产工艺、设备简单，但在生产过程中产生大量废水和残渣，后续分离困难，产品纯度低，能耗大。 有机溶剂提取法主要是醇提法，常用甲醇提取和乙醇提取，因甲醇溶剂不仅易燃易爆、沸点低，且毒性大、安全生产要求高。水提醇沉法是水提法和有机溶剂法的改进，吸取了两者的优点。水提法杂质多、纯度低，后处理相当困难；有机溶剂法投资大、成本高、工艺复杂。水提醇沉法克服了两者不足之处。目前，已经报道有关从油茶籽提取油脂和茶皂素的研究包括方学智、王开良、姚小华等(林业科学研究，2010，10，23 (5) :778 781)利用水酶法提取茶籽油，比较了不同酶的加入方式对水酶法提油工艺的影响，该工艺提油率较低，仅为82. 17%。韶关学院张卫国(CN101569329)提出先用有机溶剂提取茶皂素，后采用减压蒸发回收了茶籽残渣中的有机溶剂再进行水酶法提油。该工艺综合利用并回收了油茶籽中的茶籽油及茶皂素，其提油率为85%，相比前期研究有了一定的改进。目前，国内外研究中张卫国等人(CN101569329)提出利用有机溶剂提取茶籽中茶皂素后接着采用水酶法提取茶籽残渣中的油脂，但是在工艺中先进行了有机溶剂的回收再进行下一步的酶法提取，能耗较大。此外，其总游离油收率仅为85%，还未能对油茶籽资源实现高效利用。郭玉宝、屠康、薛正莲等(农业工程学报，2010，9，W26) :362 366)利用盐溶液辅助水代法从油茶籽中提取茶籽油，清油得率较高，达到96. 33%，与浸提法相当，但用盐量极大，每IOOg原料需消耗约85gNa2C03，所用盐无法回收利用，不仅提升成本且容易造成环境污染。
发明内容[要解决的技术问题]本发明的目的是提供一种从油茶籽中提取油茶籽油和茶皂素的方法。[技术方案]本发明是通过下述技术方案实现的。本发明涉及一种从油茶籽中提取油茶籽油和茶皂素的方法。步骤A 油茶籽仁粉碎后，将1重量份粉碎油茶籽仁与3 6重量份水混合均勻， 再加入0. 4 0. 8重量份醇溶液使最终醇的体积百分浓度达到10 25 %，得到油茶籽仁预处理混合物；步骤B 步骤A)得到的油茶籽仁预处理混合物在温度40 70°C与pH7 10的条件下用水提取0. 5 2h，然后进行离心分离，得到茶籽油相、水相和油茶籽残渣相；所述的茶籽油相采用油脂加工的常规方法处理得到一种茶籽油；步骤C :1重量份在步骤B)得到的油茶籽残渣相用5 10重量份水在温度40 70°C的条件下浸提0. 5 3h，然后离心分离得到一种水相和一种渣相，所述的渣相再以与所述油茶籽残渣相相同的方式重复浸提2-4次
步骤D:将步骤B)和步骤C)得到的所有水相合并，然后加入絮凝剂KAlSO4 ·12Η20 溶解、搅拌混合，再进行离心分离除去杂质沉淀物，离心分离收集的水相进行蒸发浓缩或膜浓缩，得到一种浓缩液；步骤E 往1重量份在步骤D)得到的浓缩液中加入3 5体积乙醇溶液，在温度 60 80°C下进行醇沉1 3h，然后进行离心分离，得到一种水相和一种渣相；所述的渣相返回步骤C)继续处理，而所述的水相进行蒸发浓缩，回收乙醇，其残留物经干燥得到茶皂
素粗品。根据本发明的一种优选实施方式，所述的油茶籽仁粉碎粒度是60 200目。根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤A)中，所述的醇是乙醇或异丙醇。根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤B)中调节pH所用的碱选自氢氧化钠、 氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或碳酸氢钾。根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤D)中，所述絮凝剂的用量是以步骤B) 和步骤C)得到的所有水相重量计为1. 0% -2. 0%。根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤E)中，所述乙醇的重量百分浓度是 85 90%。
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根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤D)和E)中，在温度100 110°C与压力0. 05 0. IMPa的条件下进行蒸发浓缩。下面将更详细地描述本发明。本发明涉及一种从油茶籽中提取油茶籽油和茶皂素的方法。本发明技术方案如下脱壳油茶籽原料经干法粉碎后，用低浓度乙醇水溶液提取， 然后进行离心分离，离心分离得到油茶籽清油、水相和油茶籽残渣相。油茶籽残渣相用水浸提茶皂素，重复浸提2-4次，合并所得到的所有水相，再加入絮凝剂并离心分离去除杂质。 得到的水相经浓缩后，加入乙醇溶液进一步沉淀杂质。离心分离后，对澄清液蒸发回收乙醇，并干燥后制得茶皂素粗品。该方法的步骤如下步骤A 油茶籽仁粉碎后，将1重量份粉碎油茶籽仁与3 6重量份水混合均勻， 再加入0. 4 0. 8重量份醇溶液，所述醇的体积百分浓度最终达到10 25%。使用机械方法将原料粉碎成60 200目浆状物料，将油茶籽原料组织细胞破坏， 例如使用在中草药加工中通常使用的粉碎机进行组织细胞破坏。优选地，粉碎油茶籽仁的粒度是80 160目，更优选地100 140目。发明人观察到，在油茶籽仁原料粉碎过程中不加水可以避免在破碎过程中形成稳定的乳状液。根据本发明，所述的醇应该理解是一种能够将粉碎油茶籽仁中的油茶籽油与茶皂素等油茶籽仁可溶成分提取出来的醇类溶剂。因此，凡是具有这种性质又不给这些溶出成分、工艺过程或环境带来不利影响的醇类溶剂，都可以用于本发明。在本发明的步骤A)中，所述的醇是乙醇或异丙醇。优选地，所述的醇是乙醇。本发明人发现，如果所述醇的最终体积百分浓度低于10%，则破乳效果不够明显，提油率较低；如果所述醇的最终体积百分浓度高于25%，则提油率随浓度上升非常缓慢，为减少乙醇的消耗和回收的困难，本发明人选择了所述醇的最终体积百分浓度为10 25%。步骤B 步骤A)得到的油茶籽仁预处理混合物在温度40 70°C与pH7 10的条件下用水提取0. 5 2h，然后进行离心分离，得到茶籽油相、水相和油茶籽残渣相。在传统油脂的水提工艺中，由子油茶籽仁细胞内油小体被蛋白膜包裹，且在研磨过程中磷脂和蛋白质易造成乳化，会得到乳化程度不同的乳化油，因此破乳是水提工艺的一个重要环节。在本发明中，与传统的水提工艺不同，本发明的方法所产生的乳状液相特别稀薄，甚至几乎没有，因此大大地提高茶籽油清油的得率。本技术领域的技术人员知道，醇类是一种化学破乳剂，在这种反应体系中醇能降低其反应体系的黏度和界面张力，改变乳状液的类型和界面性质，具有降低液固界面膜强度或破坏其界面膜的性质，使乳状液不稳定或难以形成乳状液，产生了良好的破乳效果，于是提高了茶籽油清油得率。所述水相含有的大量醇不但可以减少乳化现象，而且还可以加以回收循环使用，减少对环境的污染，显著降低加工成本。所述的油茶籽仁预处理混合物用水提取时，其提取温度对提取茶籽油相的影响较大。如果提取温度低于40°C，则提油率较低。如果提取温度高于70°C，则提油率不再继续上升，油脂氧化或水解风险增加。因此，综合考虑能耗、油品质和提油率，本方法所述的油茶籽仁预处理混合物用水提取时所选择的温度是40 70°C。
同样地，所述的油茶籽仁预处理混合物用水提取时，其提取介质的pH对提取茶籽油相的影响较大。如果提取介质的PH低于7或高于10，则提油率较低。因此，优选地，所述的油茶籽仁预处理混合物用水提取时所选择介质的pH是7 10。更优选地，所述的油茶籽仁预处理混合物在温度45 65°C与pH 7. 5 9. 5的条件下用乙醇溶液提取0. 8 1. 5h。非常优选地，所述的油茶籽仁预处理混合物在温度50 60°C与pH8. 0 9. 0的条件下用乙醇溶液提取1. 0 1. 2h。在这个步骤中，控制pH所使用的碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、 碳酸钾或碳酸氢钾。在本发明中，在所述水提取时所使用的设备是在油脂加工技术中通常使用的在目前市场上销售的设备，例如上海精宏实验设备有限公司销售的恒温水浴锅。在本发明中，所述的离心分离是在转速1500-5000转/分的条件下进行的分离。本发明方法进行离心分离所使用的离心机是在油脂加工技术中通常使用的在目前市场上销售的离心机，例如上海医用分析仪器厂销售的离心机。所述的茶籽油相采用油脂加工的常规方法处理得到一种茶籽油。例如本技术领域的技术人员通常可以根据茶籽油相在各精炼工序中的脂肪酸组成和一些理化指标的变化， 很容易确定其较佳的加工参数，像碱炼温度、碱液浓度、脱色温度、脱色时间等加工参数。步骤C :1重量份在步骤B)得到的油茶籽残渣相用5 10重量份水在温度40 70°C的条件下浸提0. 5 3h，然后离心分离得到一种水相和一种渣相，所述的渣相再以与所述油茶籽残渣相相同的方式重复浸提2-4次。优选地，所述的油茶籽残渣相在温度45 65°C的条件下用水提取1. 0 2. ^！。更优选地，所述的油茶籽残渣相在温度50 60°C的条件下用水提取1. 5 2. Oh。在这个步骤使用的水提取设备和离心分离设备与在步骤B)中使用的设备相同， 也可以使用不同的设备，但它们都是在油脂加工技术中通常使用的在目前市场上销售的设备。步骤D 将步骤B)和步骤C)得到的所有水相合并，然后加入絮凝剂KAlSO4 · 12H20 溶解、搅拌混合，再进行离心分离除去杂质沉淀物，离心分离收集的水相进行蒸发浓缩或膜浓缩，得到一种浓缩液。在本发明中，所述的絮凝剂KAlSO4 ·12Η20(明矾)是常用的净水剂，也是油脂加工技术中通常使用的。所述絮凝剂的用量是以步骤B)和步骤C)得到的所有水相重量计为0. 1 2.0%， 优选地0.4 1.6%，更优选地0.8 1.2%。所述的絮凝剂KAlSO4 · 12Η20的粒度和加入方式不是很关键，本技术领域的技术人员可以根据具体情况很容易确定其絮凝剂的粒度和加入方式。在这个步骤使用的设备和离心分离设备与在步骤B)中使用的设备相同，也可以使用不同的设备，但它们都是在油脂加工技术中通常使用的在目前市场上销售的设备。步骤E 往1重量份在步骤D)得到的浓缩液中加入3 5体积乙醇溶液，在温度 60 80°C下进行醇沉1 3h，然后进行离心分离，得到一种水相和一种渣相；所述的渣相返回步骤C)继续处理，而所述的水相进行蒸发浓缩，回收乙醇，其残留物经干燥得到茶皂素粗品。本发明方法中采用了水提醇沉法。水提醇沉法系指茶籽油仁加水浸提，提取出有效成分如茶籽油、有机酸类、氨基酸、多糖类等；同时也提取一些水溶性杂质，如淀粉、蛋白质、色素、无机盐等，然后往浸提液中加入乙醇溶液，改变其浸提液的性质，降低这些各种各样杂质的溶解性能，从而使这些杂质沉淀而被除去。优选地，往1重量份在步骤D)得到的浓缩液中加入3. 2 4. 8体积乙醇溶液，在温度64 75 °C下进行醇沉1. 5 2. 5h。更优选地，往1重量份在步骤D)得到的浓缩液中加入3. 4 4. 6体积乙醇溶液， 在温度68 70°C下进行醇沉1. 8 2. 2h。在这个步骤所使用的乙醇溶液的重量百分浓度是80 95%。所述的水相进行蒸发浓缩，回收乙醇，其残留物经干燥得到茶皂素粗品。在本发明的步骤D)和E)中，在温度100 110°C与压力0.01 0. IMPa的条件下进行蒸发浓缩。在这两个个步骤使用的蒸发浓缩设备都是在油脂加工技术中通常使用的在目前市场上销售的设备，例如西安太康生物科技集团销售的旋转蒸发仪。在本发明中，所得到茶皂素粗品的茶皂素含量是以茶皂素粗品总重量计为35 56%。采用本发明方法所得到的茶籽油与茶皂素粗品的分析方法如下在茶籽油中脂肪含量的测定方法是索氏抽提法(GB/T 5009. 6-2003)。在茶皂素粗品中茶皂素含量的测定方法是香草醛硫酸法，该方法是茶皂素含量测定的基本方法。可以按照下式由测定得到的脂肪含量和茶皂素含量计算提油率(清油得率)和茶皂素回收率。提油率定义如下
权利要求
1.一种从油茶籽仁中提取油茶籽油和茶皂素的方法，其特征在于该方法的步骤如下步骤A 油茶籽仁粉碎后，将1重量份粉碎油茶籽仁与3 6重量份水混合均勻，再加入0. 4 0. 8重量份醇溶液使所述醇的体积百分浓度最终达到10 25%，得到油茶籽仁预处理混合物；步骤B 步骤A)得到的油茶籽仁预处理混合物在温度40 70°C与pH7 10的条件下用水提取0. 5 2h，然后进行离心分离，得到茶籽油相、水相和油茶籽残渣相；所述的茶籽油相采用油脂加工的常规方法处理得到一种茶籽油；步骤C :1重量份在步骤B)得到的油茶籽残渣相用5 10重量份水在温度40 70°C 的条件下浸提0. 5 3h，然后离心分离得到一种水相和一种渣相，所述的渣相再以与所述油茶籽残渣相相同的方式重复浸提2-4次；步骤D 将步骤B)和步骤C)得到的所有水相合并，然后加入絮凝剂KAlSO4 · 12H20溶解、搅拌混合，再进行离心分离除去杂质沉淀物，离心分离收集的水相进行蒸发浓缩或膜浓缩，得到一种浓缩液；步骤E 往1重量份在步骤D)得到的浓缩液中加入3 5体积乙醇溶液，在温度60 80°C下进行醇沉1 池，然后进行离心分离，得到一种水相和一种渣相；所述的渣相返回步骤C)继续处理或作废弃物抛弃，而所述的水相进行蒸发浓缩，回收乙醇，其残留物经干燥得到茶皂素粗品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的油茶籽仁粉碎粒度是60 200目。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤A)中，所述的醇是乙醇或异丙醇。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤B)中调节pH所用的碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或碳酸氢钾。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤D)中，所述絮凝剂的用量是以步骤 B)和步骤C)得到的所有水相重量计为0. 1 2. 0%。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤E)中，醇沉所用的乙醇重量百分浓度是80 95%。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤D)和E)中，在温度100-110°C与压力0. 01 0. IMPa的条件下进行蒸发浓缩。
全文摘要
本发明涉及一种从油茶籽中提取油茶籽油和茶皂素的方法，该方法包括油茶籽仁预处理、水相提取油茶籽油、茶皂素提取和溶剂回收等步骤。本发明方法的提油率可以达到95％以上，茶皂素回收率达到85％以上，茶籽油油品质优良。本发明使用乙醇或异丙醇为溶剂，安全无毒，且沸点较低，易于回收重复利用，能降低生产成本，环境友好，具有非常广泛的应用前景。
文档编号C11B1/00GK102250681SQ20111016590
公开日2011年11月23日 申请日期2011年6月20日 优先权日2011年6月20日
发明者华霄, 张文斌, 李强, 杨瑞金, 赵伟 申请人:江南大学