专利名称：一种物理破壁辅助水酶法提取茶油和糖萜素的方法
技术领域：
本发明属于农林产品加工技术领域，特别是涉及一种采用物理破壁辅助水酶法从油茶籽中提取茶油和糖萜素的方法。
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。油茶是我国重要的食用木本油料，油茶籽含油量很高，高达50%以上，茶油的脂肪酸组成类似于被称为“植物油皇后”的橄榄油，品质甚至优于橄榄油，其不饱和脂肪酸含量高达90%以上，其中油酸含量高达70%以上，还有VE、角鲨烯、多酚等抗氧化物，具有极高的营养保健价值。另外茶油还是医药、化妆品行业中的一种重要用油。开发高品质的原味茶油可以缓解我国日趋紧张的食用油供应。糖萜素是一类由三萜皂苷与糖类组成的混合物，是一种新型的天然绿色添加剂，具有安全、无毒、稳定以及促进生长、提高机体免疫力的优点。随着现代养殖业集约化和专业化的发展，畜禽感染各种疾病的危险性大大增加。为了预防畜禽疾病，抗生素药物用作饲料添加剂比较普遍。由于抗生素的频繁应用，造成耐药性病原微生物增加，畜禽产品中药物残留增多，给人类健康带来严重的负面影响。而糖萜素是纯天然植物提取物，不含任何化学合成成分，因而不会带来环境污染。其作为饲料添加剂可代替抗生素药物，目前已经广泛用于畜牧养殖业中。目前国内外专利报道的茶油的制取方法主要是采用传统压榨法和溶剂提取法，传统压榨温度偏高，茶油所含的大部分活性营养成分损失殆尽，茶油品质不高，溶剂提取法所消耗的溶剂量大，存在溶剂残留，安全性低，生产成本高等缺点；另外还有采用超临界法和直接水酶法提取茶油，超临界提取操作复杂，且茶油提取率较低，油茶籽原料不经过破壁处理直接进行水酶法提油，存 在出油率和加工效益不高等缺点。油茶籽提完油的残渣中含有大量的糖萜素，有关其提取利用的专利报道甚少。CN200910112367.1公开了一种用蒸煮压榨法提取茶籽油的方法，以油茶籽为原料，不经过脱壳，直接破碎，然后经过高温蒸煮、压榨、过滤、沉淀得到茶油。该方法茶油的提取率偏低，且蒸煮过程温度偏高，茶油所含的大部分活性营养成分损失殆尽，茶油品质不闻。CN200610031452.1提出一种以冷榨法制取茶油的方法，该方法以油茶籽为原料，经过脱壳、压榨、过滤、脱色，然后再经过水蒸气蒸馏，得到成品茶油，该方法操作繁琐，得油率低。CN90101339.0公开一种以高浓度的醇溶液提取茶油和茶皂素的方法，油茶籽粉碎后，用高浓度的乙醇或异丙醇提取后，提取液蒸馏浓缩，得茶油层和水层，水层用丙酮或乙醚沉淀得到茶皂素。该方法使用化学试剂毒性大，生产成本高，且茶油的提取率低，茶皂素纯度低。
CN201110001100.2发明了一种用超临界法提取茶油的方法，将油茶籽脱壳、粉碎，
然后用超临界提取，得到茶油。该方法操作繁琐，生产安全性低，茶油提取率低，且提完油的残渣没有被利用回收糖萜素。CN200910039039.3发明了一种以水酶法提取茶油的方法，先用有机溶剂提取茶皂素，残渣再用水酶法提取茶油，该方法茶籽原料未经过破壁，茶油的提取率较低，使用化学试剂毒性大。CN201010262150.1发明了一种以水酶法提取茶油和糖萜素的方法，水酶法提取后，分离油层和水层，水层浓缩干燥得糖萜素，该方法茶籽原料未经过物破壁，不仅茶油的提取率较低，所得的糖萜素纯度也较低。针对以上发明的不足，本发明提出采用物理破壁辅助水酶法从油茶籽中提取茶油和糖萜素。该方法原料经过物理破壁处理，茶油和糖萜素物质易于提取，提取效率高，不使用化学试剂，安全无毒，工艺操作简单，生产成本低，油茶籽提取得到高品质茶油的同时得到高纯度的糖萜素，产品绿色安全，附加值高，可以成为工业上生产茶油和糖萜素的一种新技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用物理破壁辅助水酶法从油茶籽中提取茶油和糖萜素的方法，该方法绿色安全，操作简单，生产成本低，茶油提取率高，得到的糖萜素纯度高，适合工业化生产。本发明是通过以下技术方案实现的。一种物理破壁辅助水酶法提取茶油和糖萜素的方法，具体步骤如下:(I)原料物理破壁处理将油茶籽脱壳，40 60°C烘干I 3h，烘干后的油茶籽仁粉碎至40 100目，然后加入I 2倍体积的水,进行物理破壁处理I 20min ；(2)水酶法提取破壁处理后的油茶籽仁再加入5 20倍体积的水，调节PH值4.5 8.5，加入油茶籽仁重量0.1 3%的酶进行酶解，酶解温度40 60°C，酶解时间I 5h，然后将体系温度升至80 90°C灭酶8 15min ；(3)茶油制备将上述酶解液在3000 5000rpm转速下离心10 30min,分离得到游离油1、乳油、水液和残渣，然后再将乳油在4000 6000rpm转速下离心30 60min，分离得到游离油II，合并游离油I和II得到总茶油；(4)糖萜素制备将上述离心分离得到的水液，浓缩至浓度为40 60%的溶液，干燥，得到糖萜素。本专利采用物理破壁法对原料进行预处理，油茶籽经过破壁后，茶油和糖萜素类物质更易于浸出，油茶籽脱壳，40 60°C烘干I 3h，烘干后的油茶籽仁粉碎至40 100目，然后加入I 2倍体积的水 ，进行物理破壁处理I 20min ;物理破壁为微波破壁或超声波破壁中的一种；微波破壁处理功率为400 1200w，处理温度为40 60°C，处理时间为I 5min，加入水与油茶籽仁的体积比为I 2:1 ;超声波破壁处理功率为200 600w，处理温度为40 60°C，处理时间为5 15min，加入水与油茶籽仁的体积比为I 2: I。微波破壁是利用微波的热辐射，使得细胞内温度升高，压力变大，从而使细胞膜和细胞壁冲破，使油脂和糖萜素成分易于浸出。本专利研究了微波功率、处理温度和处理时间对茶油提取率的影响，结果表明微波功率和处理时间对茶油提取率的影响较大，处理温度对茶油提取率的影响不大，微波功率达到SOOw时，茶油提取率已达到最大，再增加功率，茶油提取率不再提高，故微波提取功率优选800w ;当微波处理时间达到3min，茶油提取率已达到最大，故微波处理时间优选3min ;考虑到处理温度对茶油活性成分的影响，温度优选为40°C。超声波破壁是利用超声波产生震动波形成剪切力作用于细胞内，使得细胞破碎，细胞膜和细胞壁冲破，使油脂和糖萜素成分易于浸出。本发明研究了超声波 功率、处理温度和处理时间对茶油提取率的影响，结果表明超声波功率和处理时间对茶油提取率的影响较大，处理温度对茶油提取率的影响不大，超声波功率达到400w时，茶油提取率已达到最大，再增加功率，茶油提取率不再提高，故超声波提取功率优选400w ;当超声波处理时间达到12min，茶油提取率已达到最大，故超声波处理时间优选12min ;考虑到处理温度对茶油活性成分的影响，温度优选为40°C。本专利采用水酶法提取茶油，破壁处理后的油茶籽仁再加入5 20倍体积的水，调节PH值4.5 8.5，加入油茶籽仁重量0.1 3%的酶进行酶解，酶解温度40 60°C，酶解时间I 5h，然后将体系温度升至80 90°C灭酶8 15min ;将上述酶解液在3000 5000rpm转速下离心10 30min，分离得到游离油1、乳油、水液和残洛,然后再将乳油在4000 IOOOOrpm转速下离心30 60min,分离得到游离油II,合并游离油I和II得到总茶油。所述的酶种类为酸性蛋白酶、纤维素酶、中性蛋白酶、α-淀粉酶或复合酶中的一种。所述的复合酶为酸性蛋白酶+纤维素酶，中性蛋白酶+ α -淀粉酶，中性蛋白酶+ α -淀粉酶+纤维素酶或酸性蛋白酶+ α -淀粉酶+纤维素酶中的一种。本专利考察了不同种类酶对茶油提取率的影响，结果表明酸性蛋白酶，纤维素酶，酸性蛋白酶+纤维素酶(I: I)和酸性蛋白酶+ α-淀粉酶+纤维素酶(I: I: I)均有较高的茶油提取率。本专利研究了酶用量、料液比、PH值和酶解时间对茶油提取率的影响，结果表明PH值、提取时间、和酶用量对茶油提取率影响较大，料液比对茶油提取率影响不大，当PH值为8时，茶油提取率最大，再增加PH值会影响酶的活性，故PH值优选为8 ;酶用量为0.2 %时，茶油提取率已达到最大，再增加酶用量对茶油提取率影响不大，故酶用量优选为0.2% ；提取时间为3h时茶油提取率已达到最大，故提取时间优选为3h;料液比优选为1: 10。本专利比较了直接水酶法提油工艺，微波破壁辅助水酶法提油工艺和超声波破壁辅助水酶法提油工艺，按优选的处理条件提取茶油，分别测定三种工艺的茶油提取率，结果表明油茶籽仁经过微波或超声波破壁处理后，茶油的提取率要比未经过处理的高20%以上。乳油中含有水及部分亲水性蛋白，在离心力作用下，由于密度的不同，油水分子发生分离，水分子和蛋白质聚结下沉，油脂因密度比水小而上浮，离心力愈大，油水分离效果愈好。本专利比较了不同离心速度对破乳的影响，结果表明，离心转速为6000rpm时，油水分离度已经最大，再提高转速对分离影响不大，故离心转速优选为6000rpm，比较了不同离心时间对破乳的影响，结果表明，离心时间为30min时，油水已基本分离完全，故离心时间优选为30min。本专利采用水酶法提取茶油的同时得到糖萜素，将离心分离得到的水液，浓缩至浓度为40 60 %的溶液，干燥，得到糖萜素。经测定，其总糖含量为55 %以上，三萜皂苷含量在45%以上。本专利比较了直接水酶法工艺，微波破壁辅助水酶法工艺和超声波破壁辅助水酶法工艺，按优选的处理条件提取，分别测定三种工艺得到的糖萜素中总糖和三萜皂苷含量，结果表明油茶籽仁经过微波或超声波破壁处理后，所得糖萜素中总糖和三萜皂苷的纯度要比未经过处理的高。本发明糖萜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 24h。本专利采用紫外分光光度法测定糖萜素中总糖和三萜皂苷的含量，糖萜素中总糖的测定方法为取糖萜素0.2g，加水溶解，定容于IOOml容量瓶中，精密吸取1ml，置试管中，加入新鲜配制的2g/L蒽酮试剂4ml，沸水浴加热lOmin，迅速置冰水浴冷却IOmin后，在波长为620nm处测定吸光度，带入回归方程计算总糖含量；糖萜素中三萜皂苷的测定方法为取糖萜素0.2g，加60%乙醇溶液溶解，定容于IOOml容量瓶中，精密吸取0.5ml，置试管中，加入8%香草醛溶液0.5ml，加入4ml冰水浴77%硫酸水溶液，加塞摇匀，放入60°C水浴中反应15min后,置冰水浴冷却15min后在波长为550nm处测定吸光度,带入回归方程计算三萜皂苷含量。本发明的有益效果:(I)首次采用物理破壁法对油茶籽原料进行预处理，这样油茶中的成分更容易浸出，大大提闻了茶油和糖帖素的提取率。(2)首次采用物理破壁结合水酶法提取茶油，提取效率比一般传统方法要高，所得的茶油品质好，营养价值高，整个工艺过程不使用化学试剂，绿色环保。(3)本发明在提取茶油的同时得到糖萜素，产品纯度高，具有很高的市场竞争力。
(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物理破壁辅助水酶法提取茶油和糖萜素的工艺流程图
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
油茶籽物理破壁辅助水酶法提油率的测定方法(I)油茶籽原料含油率的测定:采用索氏提取法，取脱壳的油茶籽仁20g，粉碎至60目，以石油醚为提取溶剂进行索氏提取，提取三次，每次加入石油醚量为200ml，提取8小时，合并三次石油醚提取液，回收石油醚，得到茶油，精密称定重量，计算油茶籽含油率，结果油茶籽含油率在50 60%。油茶籽含油率=(索氏提取得到的茶油质量/茶籽原料质量)X 100%(2)提油率的测定:取油茶籽lOOOg，采用物理破壁辅助水酶法提取茶油，精密称定所得的总茶油质量，计算提油率，结果提油率在90 95%。提油率=(物理破壁辅助水酶法得到的茶油质量/原料中含油量)X 100%实施例2 糖萜素中总糖和三萜皂苷的分析方法采用紫外分光光度计法测定糖萜素中的总糖和三萜皂苷的含量一、总糖测定(I)标准曲线绘制:精密称取葡萄糖对照品10mg，用水溶于IOOml容量瓶中，制成葡萄糖标准品溶液浓度为0.lmg/ml。分别取标准溶液0，0.1，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0ml置试管中，加水至Iml,加入新鲜配制的2g/L蒽酮试剂4ml,沸水浴加热IOmin,迅速置冰水浴冷却IOmin后，以首管为空白，在波长为620nm处测定吸光度，绘制标准曲线，标准曲线方程为y = 5.6583x+0.0284，r = 0.9991。(3)样品测定:取糖萜素0.2g，加水溶解，定容于IOOml容量瓶中，精密吸取1ml，照上述方法测定，结果总糖含量为55 60%。二、三萜皂苷测定(I)标准曲线绘制:精密称取茶皂素对照品0.lg，用60%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0，0.1,0.2,0.3,0.4,0.5ml置试管中，加60%乙醇至0.5ml，加入8%香草醛溶液0.5ml，加入4ml冰水浴77%硫酸水溶液，加塞摇匀，放入60°C水浴中反应15min后，置冰水浴冷却15min后在波长为550nm处测定吸光度，绘制标准曲线，标准曲线方程为1 = 2.229x+0.0149，r = 0.9995。(3)样品测定:取糖萜素0.2g，加60%乙醇溶液溶解，定容于IOOml容量瓶中，精密吸取0.5ml，照上述方法测定，结果三萜皂苷含量为45 50%。实施例3 原料物理破壁处理工艺将油茶籽脱壳，40 60°C烘干I 3h，烘干后的油茶籽仁粉碎至40 100目，然后加入I 2倍体积的水，进行物理破壁处理I 20min ;物理破壁为微波破壁或超声波破壁中的一种；微波破壁处理功率为400 1200w，处理温度为40 60°C，处理时间为I 5min，加入水与油茶籽仁的体积比为I 2:1 ;超声波破壁处理功率为200 600w，处理温度为40 60°C，处理时间为5 15min，加入水与油茶籽仁的体积比为I 2: I。微波破壁是利用微波的热辐射，使得细胞内温度升高，压力变大，从而使细胞膜和细胞壁冲破，使油脂和糖萜素成分易于浸出。本发明研究了微波功率、处理温度和处理时间对茶油提取率的影响，分别取烘干粉碎好的油茶籽仁200g，进行微波破壁处理，然后再加入6倍体积的水60°C水浴加热2小时，分离油层，测定茶油提取率，试验设计了 3因素3水平[L9 (34)]正交试验，以茶油的提取率为指标考察微波破壁工艺，试验结果见表1，表2。表I正交试验数据及其计算分析结果
权利要求
1.一种物理破壁辅助水酶法提取茶油和糖萜素的方法，其特征在于，其步骤如下: (1)原料物理破壁处理 将油茶籽脱壳，40 60°C烘干I 3h，烘干后的油茶籽仁粉碎至40 100目，然后加入I 2倍体积的水，进行物理破壁处理I 20min ； (2)水酶法提取 破壁处理后的油茶籽仁再加入5 20倍体积的水，调节PH值4.5 8.5，加入油茶籽仁重量0.1 3%的酶进行酶解，酶解温度40 60°C，酶解时间I 5h，然后将体系温度升至80 90°C灭酶8 15min ； (3)茶油制备 将上述酶解液在3000 5000rpm转速下离心10 30min,分离得到游离油1、乳油、水液和残渣，然后再将乳油在4000 6000rpm转速下离心30 60min，分离得到游离油II，合并游离油I和II得到总茶油； (4)糖萜素制备 将上述离心分离得到的水液，浓缩至浓度为40 60%的溶液，干燥，得到糖萜素。
2.如权利要求1所述的一种物理破壁辅助水酶法提取茶油和糖萜素的方法，其特征在于:步骤(I)中所述烘干后的油茶籽仁水份低于6%。
3.如权利要求1所述的一种物理破壁辅助水酶法提取茶油和糖萜素的方法，其特征在于:步骤(I)中所述物理破壁为微波破壁或超声波破壁中的一种。
4.如权利要求3所述 的一种物理破壁辅助水酶法提取茶油和糖萜素的方法，其特征在于:所述微波破壁处理功率为400 1200w，处理温度为40 60°C，处理时间为I 5min，加入水与油茶籽仁的体积比为I 2: I。
5.如权利要求3所述的一种物理破壁辅助水酶法提取茶油和糖萜素的方法，其特征在于:所述超声波破壁处理功率为200 600w，处理温度为40 60°C，处理时间为5 15min，加入水与油茶籽仁的体积比为I 2: I。
6.如权利要求1所述的一种物理破壁辅助水酶法提取茶油和糖萜素的方法，其特征在于:步骤(3)中所述的酶种类为酸性蛋白酶、纤维素酶、中性蛋白酶、α -淀粉酶或复合酶中的一种。
7.如权利要求6所述的一种物理破壁辅助水酶法提取茶油和糖萜素的方法，其特征在于:所述的复合酶为酸性蛋白酶+纤维素酶，中性蛋白酶+ α -淀粉酶，中性蛋白酶+ α -淀粉酶+纤维素酶或酸性蛋白酶+ α -淀粉酶+纤维素酶中的一种。
8.如权利要求1所述的一种物理破壁辅助水酶法提取茶油和糖萜素的方法，其特征在于:步骤(4)中所述的离心采用三相卧螺离心机、碟式离心机或管式离心机中的一种。
9.如权利要求1所述的一种物理破壁辅助水酶法提取茶油和糖萜素的方法，其特征在于:步骤(4)中所述的残渣含油率彡5%。
10.如权利要求1所述的一种物理破壁辅助水酶法提取茶油和糖萜素的方法，其特征在于:步骤(5)中所述干燥方式为真空干燥、喷雾干燥或冷冻干燥中的一种。
11.如权利要求1所述的一种物理破壁辅助水酶法提取茶油和糖萜素的方法，其特征在于:步骤(5)中所述糖萜素中总糖和三萜皂苷的含量测定采用紫外-可见分光光度计法。
12.如权利要求10所述的一种物理破壁辅助水酶法提取茶油和糖萜素的方法，其特征在于:糖萜素中总糖的测定方法为取糖萜素0.2g，加水溶解，定容于IOOml容量瓶中，精密吸取1ml，置试管中，加入新鲜配制的2g/L蒽酮试剂4ml，沸水浴加热lOmin，迅速置冰水浴冷却1Omin后，在波长为620nm处测定吸光度，带入回归方程计算总糖含量。
13.如权利要求10所述的一种物理破壁辅助水酶法提取茶油和糖萜素的方法，其特征在于:糖萜素中三萜皂苷的测定方法为取糖萜素0.2g，加60%乙醇溶液溶解，定容于IOOml容量瓶中，精密吸取0.5ml，置试管中，加入8%香草醛溶液0.5ml，加入4ml冰水浴77%硫酸水溶液，加塞摇匀，放入60°C水浴中反应15min后，置冰水浴冷却15min后在波长为550nm处测定吸光度，带入回归方程计算三萜皂苷含量。
全文摘要
本发明涉及一种物理破壁辅助水酶法从油茶籽中提取茶油和糖萜素的方法，油茶籽脱壳、烘干、粉碎后，进行物理破壁处理，然后加入一定比例的酶进行水酶法提取，酶解液离心分离得到茶油和水层，水层浓缩干燥后得到糖萜素。采用该技术制得的茶油品质高，绿色营养，所得的糖萜素纯度高，可以成为工业上生产茶油和糖萜素产品的一种新技术。
文档编号A23K1/16GK103113975SQ201310044570
公开日2013年5月22日 申请日期2013年2月5日 优先权日2013年2月5日
发明者王成章, 周昊 申请人:中国林业科学研究院林产化学工业研究所