,,, ,

(江南大學食品科學與技術國家重點實驗室,江蘇無錫 214122)

超濾膜法提取水相中茶皂素的研究

顧姣,楊瑞金*,張文斌,趙偉,華霄

(江南大學食品科學與技術國家重點實驗室,江蘇無錫 214122)

本文以乙醇水提法提取油茶籽油后產生的水相副產物為原料,利用超濾膜法對其中豐富的茶皂素進行分離提純。主要探索了超濾膜材料、膜孔徑、茶皂素濃度、水相pH以及超濾后期加水量對茶皂素透過率以及純度的影響。結果表明:采用截留分子量為10 k的改良纖維素復合膜(PLCGC)進行超濾,同時將水相稀釋4倍至茶皂素濃度為13.13 mg/mL,pH調節(jié)至7.0,超濾后期加3倍體積的水恒容超濾,茶皂素透過率可達64.39%,純度達84.16%。對純化后的茶皂素進行紅外光譜及液質分析,證明超濾法可以有效分離提取水相中茶皂素,實現(xiàn)提油后水相副產物的回收利用。

超濾膜,分離純化,水相,茶皂素

茶皂素是一種天然非離子型表面活性劑[1],具有優(yōu)良的起泡性、穩(wěn)泡性、分散性、乳化性和潤濕性等性能[2-3]。茶皂素主要由糖體、有機酸和皂苷元組成,近年來研究發(fā)現(xiàn),茶皂素還具有抑菌[4-5]、抗?jié)B消炎[6-7]、降低血脂膽固醇[8]、抗癌[9-10]和保護腸胃等生物活性[11],具有廣闊的應用前景和經濟價值。

油茶是世界四大木本油料作物之一,主要種植在我國江西、湖南和福建等地,油茶籽中約含20%～25%茶皂素,是提取茶皂素的主要來源。傳統(tǒng)提取工藝是以壓榨法制油后得到的茶枯餅為原料,用有機溶劑或水浸提,此方法顏色深,提取率低,試劑消耗大,經濟成本高[12],不適合產業(yè)化生產。江南大學酶學課題組率先研究了乙醇水提法提取油茶籽油的新工藝[13],使得油茶籽油提取率提高至96.66%,同時由于乙醇的作用可將茶籽中茶皂素同步提取到水相中,實現(xiàn)油茶和茶皂素的同步提取。因此對水相副產物中茶皂素進行提取純化,不但能減少工藝廢水排放帶來的環(huán)境污染,更能有效的對水相進行回收再利用,增加經濟效益和生態(tài)效益。

膜分離是利用外界能量或者化學位差為推動力,在選擇性透過膜的兩側,根據(jù)物質能否透過膜或者透過速率的不同,實現(xiàn)物質的分離、分級或者濃縮的技術[14]。對比有機溶劑浸提法或硅膠柱層析等分離手段,膜分離過程不會改變物質本身的結構,不產生相變,具有耗能低,工藝簡單,污染小等優(yōu)點,現(xiàn)在被廣泛的應用在食品加工工業(yè)中[15-16]。本研究以乙醇水提法提取油茶籽油過程中產生的水相為原料,利用超濾膜法對茶皂素進行分離純化,并探究了超濾膜材料、超濾膜孔徑、pH、料液濃度、后期加水體積等因素對超濾效果的影響,以期能為皂苷類物質的膜分離提供理論指導。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

油茶籽 江西綠野軒生物和技術有限公司提供;茶皂素標準品(98%),乙醇,氫氧化鈉,鹽酸,香草醛,硫酸,苯酚,硫酸銅,硫酸鉀等均為分析純,乙腈、甲醇、甲酸,均為HPLC級 國藥集團化學試劑有限公司。

在考核上，智慧課堂可以利用教室的人臉自動識別技術對學生的面授課出勤情況進行自動統(tǒng)計，PC和移動終端自動記錄學生的在線學習痕跡，自動統(tǒng)計其參與在線學習活動的情況，并形成報表，供教師參考。教師不僅可以準確了解學生的出勤情況，還可以通過前后數(shù)據(jù)比對，了解全部學生的學習態(tài)度、能力和習慣，并可就此動態(tài)調整課程內容。

Pellicon切向流超濾系統(tǒng)、蠕動泵 美國Millipore公司;改良纖維素超濾膜(截留分子量3、5、10、30 kDa)、聚醚砜超濾膜(截留分子量為10kDa)、pH適用范圍為2～11,溫度適用范圍是4～50 ℃、WK-1000中藥粉碎機 山東省青州市精誠機械有限公司;MP-501A超級恒溫循環(huán)槽 上海一恒科技有限公司;LXJ-IIB離心機 上海安亭科學儀器廠;酶反應器 上海華科玻璃制品公司;磁力攪拌器 上海梅穎浦儀器儀表制造有限公司;UV-1100分光光度計 上海美譜達儀器有限公司;DCAT21全自動表面張力儀 德國德菲公司。

1.2.4 表面張力的測定 使用DCAT21全自動表面張力儀,采用Wilhelmy Plate法測定不同濃度的茶皂素水相的表面張力[19]。

1.2.1 茶皂素水相提取液的工藝流程 油茶籽→粉碎→乙醇水提法提取油茶籽油→離心(離心力3500 g,10 min)→所得水相即為茶皂素水相提取液。

茶皂素的相對分子質量僅為1.2 kDa左右,但圖1中3 kDa超濾膜可截留75.67%的茶皂素,并且通量極小。最可能的原因是因為茶皂素作為一種天然的非離子型表面活性劑,在溶液中通常以膠束化狀態(tài)存在,膠束使得茶皂素分子聚集在一起,體積變大[24],使得超濾過程中濃差極化的現(xiàn)象變嚴重,透過效果變差。并且,當溶液中還存在蛋白質、多糖等雜質的時候,膠束在形成過程中還會與一些雜質結合,使得膠束的體積更大,更加劇了超濾過程的難度,使得超濾膜孔徑的選擇必須遠遠大于茶皂素單分子的相對分子質量。這與顧春雷[25]、程文娟[26]等的研究結果相似,隨著膜孔徑的增加,茶皂素的透過率不斷增加。因此選擇10 kDa的復合纖維素膜超濾。

1.2.2.1 茶皂素測定 采用香草醛-濃硫酸顯色法測定茶皂素含量[17]。準確稱取茶皂素標準品,用80%的乙醇溶液配成1 mg/mL標準溶液,分別吸取0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mL 加入10 mL具塞試管中,用80%乙醇補充至0.5 mL,冰水浴下加入0.5 mL 8%的香草醛乙醇溶液,再加入4 mL 77%的硫酸溶液,混勻后在60 ℃水浴20 min,冰水浴10 min,在545 nm處測定吸光值。并以茶皂素濃度為橫坐標,以吸光值為縱坐標做茶皂素標準曲線。

1.2.2.3 粗脂肪的測定 索氏抽提法,GB/T 5009.6-2003。

1.2.2.4 總糖的測定 苯酚硫酸法[18]。

1.2.2.5 水分測定 105 ℃烘箱法,GB/T 5009.3-2003。

生物裂解燃油（PBF）與生物柴油同屬于生物質有氧燃料，但組分的碳鏈長度及碳鍵特征差異比較明顯，生物柴油組分的碳鏈長度集中在C16 ～ C18，且碳碳雙鍵（不飽和鍵）組分比例較高。而生物裂解燃油的組分碳鏈長度分布更為廣泛，短鏈組分占有較高比重，且不飽和組分明顯較少。石化柴油組分以烷烯烴為主，不含氧元素，分子結構明顯不同于生物燃料。對包括 WME和JME在內的大部分生物柴油而言，由于其制備工藝的相似性，所獲得的燃料盡管組分類別及含量有一定差異，但均含有較高比重的不飽和成分，可稱為高不飽和度生物燃料[11]。

（2）對于手工滴定分析與色譜分析存在的差距，從化學滴定分析的局限性進行分析和討論，手工滴定的分析原理為：

圖1 超濾系統(tǒng)示意圖Fig.1 Sketch chart of ultrafiltration system注：1:循環(huán)水浴槽;2:料液器;3:蠕動泵;4:進口壓力表; 5:超濾膜;6:透過液接收器;7:出口壓力表;8回流液閥。

1.2.3.1 超濾膜孔徑的確定 茶皂素是一種五環(huán)三萜類皂苷,平均分子式為C57H90O26,相對分子質量在1200左右,因此選擇截留分子量為3、5、10、30 kDa的改良纖維素復合膜以及截留分子量為10 kDa的聚醚砜膜進行實驗。將水相溶液稀釋4倍至茶皂素濃度約13.13 mg/mL后,在自然pH下,控制超濾壓力為0.5 MPa,超濾溫度40 ℃,根據(jù)超濾過程中茶皂素透過率、茶皂素純度以及超濾過程的通量來確定最佳的超濾膜孔徑。

1.2.3.2 初始茶皂素濃度的確定 將初始水相提取液分別稀釋2、3、4、5、6倍后,在自然pH下,保持超濾壓力0.5 MPa,控制超濾溫度為40 ℃,過10 kDa超濾膜(膜材料:改良纖維素復合膜),根據(jù)茶皂素透過率、透過液的純度以及超濾通量的大小確定最佳的初始料液濃度。

由上述可以發(fā)現(xiàn)，在很多情形下，用典論總是與宗經與否聯(lián)系在一起的。一般說來，宗經派不會簡單否定用典，而是強調用典的雅正與恰當；且其倡揚之用典，所指大多還不是詩文等文學作品。如前述劉勰《文心雕龍·隸事》所謂“緣古證今”“據(jù)事類義”，大多皆為論說類理論文章。其實就這一點而言，鐘嶸與劉勰并沒有多大區(qū)別，鐘氏亦云“經國文符，應資博古；撰德駁奏，宜窮往烈”。因此，在吟詠情性的詩文之中，究竟是否應該用典，用典與吟詠情性知否構成矛盾？才是南朝用典論爭執(zhí)之焦點。

1.2.3.3 超濾過程pH的確定 將水相提取液稀釋4倍至茶皂素濃度約13.13 mg/mL后,調節(jié)pH分別為4、5、6、7、8、9、10,保持超濾壓力0.5 MPa,控制超濾溫度40 ℃,過10 kDa超濾膜(改良纖維素復合膜),根據(jù)茶皂素透過率,透過液純度以及超濾通量的大小確定最佳的初始料液濃度。

1.2.3.4 超濾后期加水量的確定 前期實驗發(fā)現(xiàn),在超濾后期加水會將部分吸附在超濾膜上的茶皂素洗脫下來,增加茶皂素的得率,因此在超濾后期分別加1、2、3、4倍水相體積的水來回收茶皂素,繼續(xù)收集透過液,根據(jù)茶皂素透過率選擇合適的加水量。

1.2實驗方法

以上是8極電機定子沖片6拼(重疊數(shù)為2，圓周共12條拼縫)產生軸電流的機理。如果把扇形片拼數(shù)改為8拼(重疊數(shù)為2，圓周共16條拼縫)，此時磁通路徑示意圖則如圖3所示。

屋外，雨還在淅淅瀝瀝地下著，透過雨幕可以清晰地看到枝頭綻開的蓓蕾，在雨絲的飛舞中頑強地支撐起綠色的生命。竹韻心想，自己在這淅瀝春雨中已走進了陪伴英雄的第九個春天，這個春將給她帶來什么呢？

為便于問題的分析，本文進行如下形式化描述.計算資源VMi={Mi1，Mi2，Mi3，…}，其中Mi1，Mi2，Mi3，…分別表示內存大小、CPU數(shù)目、運行成本、CPU執(zhí)行的指令數(shù)目等.假設系統(tǒng)中用戶提交的任務記為TKj={Kj1，Kj2，Kj3，…}，其中Kj1，Kj2，Kj3，…為任務的多個屬性，如任務長度、輸入文件大小、輸出文件大小等.對于第j個任務TKj和第i個資源VMi任務的執(zhí)行時間為TimeCost(TKj→VMi).則一個完整的云計算資源調度方案S，其總完成時間為

1.2.5 純化后茶皂素紅外光譜的測定 將純化后茶皂素粉末用KBr壓片法壓片,進行紅外光譜的測定。在瑪瑙研缽中加入適量茶皂素粉末和KBr,在紅外燈下將其磨成細粉,在壓片機中壓成圓形透明的薄片后,在紅外光譜測定儀中測定,波長范圍300～4000 cm-1。

向南就是易非的大弟弟。他在外面晃著，搞攝影，看上去是風光無限，微博和空間頻繁更新，不是香車就是美女，再就是美食，可就是沒拿一分錢回家，反倒隔三差五的找媽要。最近在易非的阻止下，他沒找媽要，倒找鄉(xiāng)親們借上了。

1.2.6 LC-MS 測定方法 色譜條件:色譜柱:BEH C18柱(2.1 mm×100 mm,1.7 μm);流動相:A:乙腈;B:2%的甲酸水溶液;流速:0.3 mL/min;梯度洗脫:0 min:10% A,90% B;15 min:30% A,70% B;16 min:100% A,0% B;17.1 min:10% A,90% B;20 min 10% A,90% B;紫外檢測器,檢測波長:210 nm;柱溫:室溫。

質譜條件:數(shù)據(jù)采用電噴霧負離子模式(ES-);毛細管電壓3.0 kV;錐孔電壓:20 V;碰撞能量:20 Volt;質譜掃描范圍:m/z 20～2000。

綜上所述，新時期，小學語文教師在實際展開教學活動的過程中，必須對閱讀和寫作之間的聯(lián)系產生深刻認知，并從通過閱讀篇章引導學生展開仿寫與續(xù)寫、通過讀寫結合提升學生語文能力、培養(yǎng)學生閱讀中記錄筆記的習慣等角度出發(fā)，為提升小學語文教學質量奠定基礎。

1.2.7 超濾過程計算公式

表1 提油水相中各成分含量(w/w)Table 1 Analysis of the ingredient of aqueous phase(w/w)

式(1)

1.2.2.2 粗蛋白測定 凱氏定氮法,GB/T 5009.5-2003。

式(2)

茶皂素的截留率 Pi(%)=(1-Ts)×100

式(3)

1.2.3 超濾膜系統(tǒng)及超濾過程實驗方法 將一定體積的茶皂素水相溶液離心(4000 g,15 min),取上清液過濾后加入料液器中,外連超級恒溫水浴循環(huán)槽保溫。超濾裝置如圖1所示,超濾時利用蠕動泵將料液泵入到超濾裝置中,通過出口閥及進料速度調節(jié)超濾過程的壓力。收集透過液,同時使截留液流回料液器不斷進行循環(huán)。

式(4)

式中:J:膜通量-mL/(m2·min);V:透過液體積-mL;S:膜的有效面積-m2;t:超濾時間-min;m0:原水相中茶皂素的總質量-mg;m1:透過液中茶皂素的總質量-mg;M:透過液中的總的固形物含量-mg。

1.3數(shù)據(jù)處理

所有實驗做3次平行,使用統(tǒng)計分析軟件SPSS Statistics 17.0對數(shù)據(jù)進行分析,實驗中顯著性差異為p<0.05。

2 結果與分析

2.1茶皂素水相成分分析

表1為水相中成分含量表。在乙醇水提法提取油茶籽油工藝中使用15% (v/v)乙醇作為提取溶劑,在此過程中茶皂素不斷被提取至水相中,實現(xiàn)了茶籽油和茶皂素同步提取[20]。因此在表1中可以看出,工藝水相中茶皂素含量達到5.25% (w/w),茶籽中茶皂素含量為20%～25% (w/w),根據(jù)物料衡算,溶解在水相中的茶皂素占原料茶籽仁中茶皂素總量的80.88%,即茶仁中絕大部分茶皂素都轉移到水相中,因此乙醇水提法水相是理想的提取茶皂素的原料。但上述水相除茶皂素外,還有蛋白質、多糖、色素等雜質,使水相色澤較深,茶皂素純度較低,因此需要進一步對茶皂素水相進行分離純化。

2.2超濾膜孔徑的選擇

因此，人工智能的發(fā)展態(tài)勢是趨向于“與人相同”的，為了讓人工智能能“做人的工作”，人類必然會不斷將本來僅為人類所具有的能力賦予人工智能，并讓人工智能表現(xiàn)得越來越像人。人工智能的這種特性可以稱之為“近人性”。更重要的是，必須看到，這種思想觀念其實在今天相當普遍地存在著，Google Assistant的演示中的那句“Hmm”引起了觀眾的強烈反映，恰恰反映出人類對人工智能的“近人性”的認同；而“為何不少研究者對人工智能的研制、普通人對人工智能的想象，都是以人型人工智能為依歸”的問題，也可從中找到部分的解釋。

超濾是利用膜的篩分性質,以壓差為傳質推動力,將不同分子質量的溶質分離的一種純化方法。超濾膜孔徑越小,被截留的物質越多,膜的通量越低,濃差極化現(xiàn)象越嚴重,膜污染不斷加重[21],因此超濾膜孔徑對于茶皂素的純化非常關鍵。圖2(A)表示的是不同孔徑和材料的超濾膜的茶皂素透過率和純度,由圖可知,10 kDa聚醚砜膜茶皂素透過率僅為37.33%,而10 kDa復合纖維素膜透過率為58.59%。說明聚醚砜膜不適用于茶皂素的純化。王旭東[22]曾研究過不同膜材料對超濾過程的影響,認為膜的親水性程度和膜的結構性質均會影響膜污染的程度。聚醚砜材料本身因其疏水性,使其很容易受污染而通量下降[23],可見,復合纖維素膜對茶皂素透過效果優(yōu)于聚醚砜膜。在圖2(A)中可知,隨超濾膜孔徑的增加,茶皂素透過率不斷增大,10 kDa時茶皂素透過率達到最大為58.59%,圖2(B)中也可以看出，此時透過液測膜通量明顯高于其他孔徑的膜,30 kDa時茶皂素透過率與10 kDa時沒有顯著差異(p>0.05),但由于30 kDa膜孔徑太大,導致大量蛋白質、多糖等雜質透過,使透過液中茶皂素純度比10 kDa時顯著下降(p<0.05)。綜合選擇10 kDa改良纖維素復合膜進行實驗。

圖2 超濾膜孔徑對茶皂素超濾效果的影響Fig.2 Effect of different membrane aperture on the ultrafiltration of tea saponin注：A:對茶皂素透過率和純度影響;B:對膜通量的影響。 不同字母表示差異顯著(p<0.05),圖3,圖5,圖6同。

1.2.2 成分分析方法

2.3最佳初始茶皂素濃度的選擇

圖3是10 kDa改良纖維素超濾膜對不同濃度(以稀釋后濃度的對數(shù)表示)茶皂素的分離純化效果。隨水相稀釋倍數(shù)增加,茶皂素濃度不斷降低,茶皂素透過率緩慢增加,稀釋4倍即茶皂素濃度約為13.13 mg/mL時,茶皂素透過率達到最大,為58.59%,繼續(xù)稀釋,茶皂素透過率變化不大,但隨稀釋倍數(shù)增加,小分子的蛋白質、糖等雜質會不斷透過,使茶皂素純度有明顯降低,因此選擇13.13 mg/mL為初始茶皂素濃度。有研究指出,隨茶皂素濃度的增加,形成的膠束也會不斷變大,先形成球狀膠束,接著會形成棒狀膠團,濃度更大時還會形成巨大的層狀膠團,阻止茶皂素透過[27]。因此,降低茶皂素濃度是減緩膠束形成,增加茶皂素透過率的有效方法。圖4是水相中茶皂素濃度與表面張力的關系,隨茶皂素濃度的增加,水相溶液的表面張力不斷下降,當達到臨界膠束濃度時,表面張力趨向穩(wěn)定。因此不斷對水相溶液稀釋,茶皂素濃度變小,有利于減慢膠束化狀態(tài),更有利于超濾的進行。

圖6反映了地震波在地下傾斜狀礦體模型中傳播狀態(tài)。t=80 ms時，由于傾斜體自身特征原因，當S波到達傾斜礦體，以一定的傾角入射到介質體分界面，P波與S波在遇到分界面處發(fā)生反射、透射以及散射，各種波之間相互疊加。

圖3 水相稀釋倍數(shù)對膜法純化茶皂素效果的影響Fig.3 Effect of different dilution ratios on tea saponin purification by ultrafiltration

圖4 水相中茶皂素的表面張力與質量分數(shù)的關系Fig.4 The relation between the concentration of tea saponin and the surface tension

圖5 不同pH的茶皂素水相對膜法純化茶皂素效果的影響Fig.5 Effect of different pH on tea saponin purification by ultrafiltration

2.4超濾過程中pH的選擇

圖5是不同水相pH下的超濾純化效果,發(fā)現(xiàn)總體酸性條件下茶皂素透過率略低于堿性條件下的,而在中性條件pH7時茶皂素的透過率達到最大,為64.39%,透過液中茶皂素純度也隨pH增加而增加,并在pH7時,純度達到70.37%,之后趨向穩(wěn)定。

茶皂素本身pH在5.0～6.5,在稀堿性溶液中溶解性會明顯增大[28],因此水相溶液pH會影響茶皂素溶解度,從而影響超濾效果。有研究報道,pH還會對膠束的存在產生影響[29]。劉立偉等[30]用原子力顯微鏡分析不同堿濃度下膠束的幾何尺寸,添加少量的堿會使膠束顆粒先變小后變大。所以微堿性環(huán)境中茶皂素透過率會優(yōu)于酸性環(huán)境。但是在堿性條件下蛋白質等溶解性也會增強,使雜質等透過率增加,使得堿性條件下透過液中茶皂素的純度降低,而且堿性較強時,茶皂素會逐漸被水解,結構可能遭到破壞。因此選擇pH7作為最優(yōu)條件進行深入的研究。

2.5超濾后期加水量對茶皂素得率的影響

隨著超濾進行,料液器中溶液濃度逐漸升高,茶皂素分子膠束化嚴重,加劇了超濾膜兩側濃差極化現(xiàn)象,膜通量迅速下降,為了增加茶皂素得率,采用恒容超濾形式在超濾后期加不同體積的水。圖6為超濾后期不同加水量對茶皂素透過率的影響,隨加水量增加,使得料液器中溶液被稀釋,茶皂素在膠束狀態(tài)下解脫出來,有利于增加茶皂素透過率。當加3倍初始體積水后,茶皂素透過率從44.88%增加至59.77%,繼續(xù)增大加水量茶皂素透過率無顯著性變化(p>0.05),因此選擇1∶3加水量作為超濾后期加水量的最佳條件。

本報訊經過多年的積累與沉淀，帶著全新的運營思路與理念，由e農獨家推出的“國池天然蘇打水”即將在天貓、京東、拼多多、國池在線（公眾號、小程序）全面上線，正式啟動了e農發(fā)展的雙輪驅動戰(zhàn)略，在e農的發(fā)展歷程上又是一個里程碑性質的事件。

圖6 不同加水量對茶皂素透過率的影響Fig.6 Effect of different amount of water for washing membrane on tea saponin purification by ultrafiltration

根據(jù)超濾工藝的優(yōu)化條件將水相稀釋4倍至茶皂素濃度約為13.13 mg/mL時,pH調節(jié)至7.0后過10 kDa改良纖維素復合膜,并在后期恒容超濾過程中加3倍體積的水,最終茶皂素透過率可達64.39%,純度達84.16%,將純化后的茶皂素產品進行相關性質分析。

3 產品分析

圖7為所制得的茶皂素粉末樣品與茶皂素標準品的紅外光譜圖,它們的主要官能團基本相符,且純度較高。

表2 茶皂素的質譜分析Table 2 MS analysis of tea saponin

圖7 紅外光譜圖Fig.7 Infrared spectrum注：A:標準品;B:超濾后茶皂素粉末。

將超濾透過液通過LC-MS分析,如圖8為負離子模式下的液相圖。茶籽中的茶皂素和黃酮類物質在結構和性質上有一定的相似性,并且由于茶皂素本身結構的多樣性和復雜性,給茶皂素結構鑒定帶來一定難度[31]。黃酮類物質的主要紫外吸收集中在240～4000 nm 左右,茶籽中黃酮相對分子量集中在590～750左右,結合文獻[32-33]報道,采用210 nm處紫外吸收作為茶皂素檢測波長。茶皂素主要相對分子質量在1100～1300之間,結合質譜分析,得出茶皂素各個單體的出峰時間集中在9～15 min,表2列出了主要的茶皂素質譜分析結果,發(fā)現(xiàn)油茶籽水相提取液中茶皂素[M-H]-主要集中在1103～1231之間,同時茶皂素碎片中[M-H]-頻繁出現(xiàn)的504和518等,被認為是皂苷元片段,這與已經報道[34-35]中的11種皂苷元的分子量有所差異,但具體結構仍需要進一步的分析。

圖8 茶皂素的液相圖Fig.8 Chromatogram of tea saponin

4 結論

乙醇水提法是新型水媒法提油工藝的一種,是近幾年來迅速發(fā)展的提油新工藝。伴隨新工藝產生的大量水相副產物成為亟待解決的重點。本文就是對乙醇水提法提取油茶籽油后產生水相副產物進行回收利用。根據(jù)水相中茶皂素存在特點和狀態(tài),利用超濾手段對茶皂素進行分離純化,并優(yōu)化超濾工藝條件:將水相稀釋4倍至茶皂素濃度約13.13 mg/mL,pH調節(jié)至7.0后過10 kDa改良纖維素復合膜,并在后期恒容超濾過程中加3倍體積水,最終茶皂素透過率可達64.39%,純度達84.16%。純化后的茶皂素與文獻報道一致,相對分子質量集中在1103～1231之間。超濾法純化茶皂素的工藝可與乙醇水提法提油工藝配套生產,能夠有效解決水相副產物回收問題,延長油茶產業(yè)鏈,增加生產的經濟價值和環(huán)境價值。

[1]王曙躍. 一種性能優(yōu)良的天然表面活性劑——茶皂素[J].日用化學工業(yè),1987(2):32-34.

[2]Chunhua X,Quanfen Z,Jiehua T,et al. Surface Activity of Tea Saponin and the Related Functional Properties[J]. Journal of Tea Science,1990(1)28-34.

[3]李俊,張愛玉,齊永杰,等. 茶樹油粕中茶皂素研究進展[J]. 食品科學,2012,(1):276-279.

[4]Chen J,Zhang S,Yang X. Control of brown rot on nectarines by tea polyphenol combined with tea saponin[J]. Crop Protection,2013,45:29-35.

[5]Zhang X F,Yang S L,Han Y Y,et al. Qualitative and Quantitative Analysis of triterpene saponin from tea seed popace(Camellia oleifera abel)and their activities against bacteria and fungi[J]. Molecules,2014,19(6):7568-7580.

[6]Sur P,Chaudhuri T,Vedasiromoni J R,et al. Antiinflammatory and antioxidant property of saponins of tea[Camellia sinensis(L)O. Kuntze]root extract[J]. Phytotherapy research,2001,15(2):174-176.

[7]Chattopadhyay P,Besra S E,Gomes A,et al. Anti-inflammatory activity of tea(Camellia sinensis)root extract[J].Life sciences,2004,74(15):1839-1849.

[8]Matsui Y,Kobayashi K,Masuda H,et al. Quantitative analysis of saponins in a tea-leaf extract and their antihypercholesterolemic activity[J]. Bioscience,biotechnology,and biochemistry,2009,73(7):1513-1519.

[9]Li N,Ma Z,Chu Y,et al. Phytochemical analysis of the triterpenoids with cytotoxicity and QR inducing properties from the total tea seed saponin of Camellia sinensis[J]. Fitoterapia,2013(84):321-325.

[10]Luo K W,Ko C H,Yue G G L,et al. Green tea(Camellia sinensis)extract inhibits both the metastasis and osteolytic components of mammary cancer 4T1 lesions in mice[J]. The Journal of nutritional biochemistry,2014,25(4):395-403.

[11]Ghosh P,Besra S E,Tripathi G,et al. Cytotoxic and apoptogenic effect of tea(Camellia sinensis var. assamica)root extract(TRE)and two of its steroidal saponins TS1 and TS2 on human leukemic cell lines K562 and U937 and on cells of CML and ALL patients[J]. Leukemia research,2006,30(4):459-468.

[12]阮樹堂. 油茶茶皂素提取方法及應用研究進展[J]. 遼寧化工,2016,45(11):1451-1453.

[13]楊瑞金,倪雙雙,張文斌,等. 水媒法提取食用油技術研究進展[J]. 農業(yè)工程學報,2016(9):308-314.

[14]王湛. 膜分離技術基礎[M]. 北京:化學工業(yè)出版社,2006:21-23.

[15]楊方威,馮敘橋,曹雪慧,等. 膜分離技術在食品工業(yè)中的應用及研究進展[J]. 食品科學,2014(1):64-68.

[16]王世清,于麗娜,楊慶利,等. 超濾膜分離純化花生殼中水溶性膳食纖維[J]. 農業(yè)工程學報,2012(3):278-282.

[17]劉紅梅,周新躍,周建平,等. 油茶皂素定量分析的研究[J]. 生命科學儀器,2008,6(10):13-16

[18]黃阿根,董瑞建,韋紅. 茶樹花活性成分的分析與鑒定[J]. 食品科學,2007(7):400-403.

[19]陳淑玲,劉鵬飛,朱志強,等. 幾種醇類水溶液表面張力的實驗研究[J]. 北京交通大學學報,2008(1):112-115.

[20]謝斌,楊瑞金,顧姣. 油茶籽粉碎程度對水酶法提油效果的影響[J].食品與機械,2016(3):174-177.

[21]蘇鶴,楊瑞金,趙偉,等. 紫薯花色苷的超濾和樹脂聯(lián)用純化工藝[J].食品工業(yè)科技,2016,37(10):268-272.

[22]王旭東,王磊,李小軍,等. 膜材料結構特性對污水深度超濾過程的影響[J].水處理技術,2010,36(9):21-24.

[23]唐煥威,張力平,李帥,等. 聚醚砜/微納纖維素復合膜材料的光譜表征與性能研究[J]. 光譜學與光譜分析,2010(3):630-634.

[24]柳榮祥,夏春華,朱全芬. 茶皂素表面活性理論體系及其應用[J].茶葉,1996(1):10-13.

[25]顧春雷,于奕峰. 膜法提純濃縮茶皂素[J]. 日用化學工業(yè),2007(1):58-60.

[26]程文娟,謝海榮,秦永,等. 膜分離與大孔樹脂聯(lián)用技術純化茶皂素[J].食品與機械,2015(4):172-177.

[27]徐燕莉. 表面活性劑的功能[J]. 日用化學工業(yè)信息,2003(14):18-18.

[28]汪虎. 油茶茶枯中茶油及高純度茶皂素的提取純化工藝研究[D]. 蘭州：蘭州理工大學,2011.

[29]劉燕. 酪蛋白膠束結構與功能特性的研究[D].揚州：揚州大學,2007.

[30]劉立偉,侯吉瑞,岳湘安.堿對表面活性劑膠束的影響[J].油氣地質與采收率,2009(1):165-169.

[31]劉曉慧. 油茶籽活性成分抗炎機理研究[D].杭州：浙江大學,2014.

[32]張海龍,張維農,蔣繼豐,等. 茶皂素純化方法的比較及其組分的鑒定[J]. 中國油脂,2015(11):94-98.

[33]鄔靖宇. 油茶葉黃酮類化合物的分離及結構鑒定[D].長沙：中南林業(yè)科技大學,2015.

[34]Yoshikawa M,Murakami T,Yoshizumi S,et al. Bioactive saponins and glycosides. V. Acylated polyhydroxyolean-12-ene triterpene oligoglycosides,camelliasaponins A1,A2,B1,B2,C1,and C2,from the seeds of Camellia japonica L.:structures and inhibitory activity on alcohol absorption[J]. Chemical and pharmaceutical bulletin,1996,44(10):1899-1907.

[35]Murakami T,Nakamura J,Kageura T,et al. Bioactive saponins and glycosides. XVII. Inhibitory effect on gastric emptying and accelerating effect on gastrointestinal transit of tea saponins:structures of assamsaponins F,G,H,I,and J from the seeds and leaves of the tea plant[J]. Chemical and pharmaceutical bulletin,2000,48(11):1720-1725.

Studyonextractionofteasaponinbyultrafiltrationfromtheaqueousphase

GUJiao,YANGRui-jin*,ZHANGWen-bin,ZHAOWei,HUAXiao

(State Key Laboratory of Food Science & Technology,Jiangnan University,Wuxi 214122,China)

This article mainly aimed at the aqueous phase obtained from the extraction of the camellia seed oil with ethanol solution and studied the separation of tea saponin by ultrafiltration method. Material of ultrafiltration membrane,the aperture of the membrane,the initial concentration of tea saponin,the pH of the aqueous phase and the amount of water added in later period of ultrafiltration were studied to explore their effects on the yield and purity of the tea saponin. The results showed that when 10 k membrane of PLCGC material was used and diluting the aqueous phase to 4 times(13.13 mg/mL tea saponin),adjusting the aqueous phase pH as 7.0 and adding 3 times water during later ultrafiltration period,the transmittance ratio and purity could reach 64.39% and 84.16%. Characterize the final purified tea saponin by IR and LC-MS. The result showed the tea saponin was in a high purity and it basically conformed to the features of standard substance. Therefore,ultrafiltration was an effective method to separate the tea saponin from the aqueous phase.

ultrafiltration;separation and purification;aqueous phase;tea sapasion

2017-03-29

顧姣(1991-),女,碩士研究生,研究方向:天然活性成分的提取與利用,E-mail:shiangujiao@163.com。

*

楊瑞金(1964-),男,博士,教授,博士生導師,研究方向:食品化學和食品科學,E-mail:yrj@jiangnan.edu.cn。

國家863計劃重點項目課程(2013AA102103)。

TS229

B

1002-0306(2017)21-0180-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.21.036