一种茶皂素的光催化氧化脱色方法与流程

1.本发明涉及茶皂素纯化技术领域，具体涉及一种茶皂素的光催化氧化脱色方法。


背景技术：

2.茶皂素又称为茶皂甙，是一种天然五环三萜类糖甙化合物的混合物，从山茶科和山茶属植物中提取获得，其基本分子结构主要由五环三萜皂甙和糖两个结构单元组成。茶皂素是一种性能优良的天然非离子型表面活性剂，具有良好的发泡、乳化、分散、湿润和增溶等功能，此外还具有抗渗消炎、镇痛、抗真菌和抗肿瘤等多种生物活性；鉴于其多样性的优良性能，茶皂素的用途很多，广泛应用于日用化工、纺织、建材、医药和农药等领域。我国是茶皂素的生产大国，主要从油茶饼粕中提取，我国油茶资源非常丰富，油茶籽榨油后的副产物油茶饼粕产量每年超70万吨，茶粕中含有约10-15％的茶皂素。尽管我国的茶皂素产量大且多半出口，但产品纯度普遍不高且色泽不佳，严重影响了茶皂素产品的档次和使用范围，如制约了其在食品、医药和化妆品等高端领域的应用。因此，开发茶皂素的高效脱色方法，有利于提升茶皂素的使用价值。
3.目前市售固体茶皂素多数呈土黄色或淡黄色，其水溶液呈深棕褐色，主要由于含有色素、黄酮类和单宁类等杂质。脱色纯化是制备高端茶皂素产品的一种重要环节，相关的研究报道不少，常用的脱色方法主要有：吸附脱色、化学脱色、沉淀脱色和膜分离脱色。其中化学脱色法的脱色效果较佳，从脱色反应机理上可分为还原脱色和氧化脱色。
4.国内针对茶皂素的氧化脱色研究也有不少，常用的氧化性脱色剂有氯气、次氯酸盐、过氧化氢等，其中过氧化氢最为常用，且效果较好。例如，公开号为cn 113248552 a的专利公布了一种茶皂素的提取脱色方法，以脱脂茶麸粉末为原料，在60-75℃和ph为4.5-5.0的条件下，用60-80％乙醇进行浸提；采用30％过氧化氢为脱色剂，其用量为浸提液体积的20-40％，在50-65℃和ph为8.0-9.5的条件下，反应30-100min，使茶皂素浸提液脱色，旋蒸浓缩后，喷雾干燥成粉末。该氧化脱色方法需要大量的双氧水和较高反应温度，易造成茶皂素结构的破坏，影响其表面活性；此外，脱色反应加热需要大量的能耗。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种茶皂素的光催化氧化脱色方法，利用光催化技术结合过氧化氢氧化对茶皂素进行脱色。技术方案具体如下：
6.一种茶皂素的光催化氧化脱色方法，在光敏剂和光照条件下，以30％双氧水为脱色剂，脱色剂与茶皂素水溶液的体积比例为1:20至1:2，在室温下进行脱色反应。
7.优选地，所述光敏剂为二氧化钛、氧化锌、氯化铈和二硫化钼。
8.优选地，所述光敏剂为二氧化钛(tio2)、二氧化锡(sno2)、氧化锌(zno)、五氧化二钒(v2o5)、氯化铈(cecl3)、二硫化钼(mos2)、十聚钨酸盐中的任意一种或多种
9.优选地，所述光照条件为可见光、太阳光照射或紫外光照射。
10.优选地，所述光敏剂与固体茶皂素的用量比为1:10至1:1000。
11.优选地，所述脱色反应的时间为8-16h。
12.优选地，上述方法还包括：脱色反应后，在冰浴下，上清液用3m hcl酸化至ph＝5，再采用喷雾干燥得到茶皂素固体。
13.优选地，所述喷雾干燥条件：温度为130℃，流速为10ml/min。
14.相较于现有技术，本发明具有如下有益效果：
15.本发明提供的脱色方法不需要加热，温度不高时双氧水不易破坏茶皂素的结构，可保持其性能不受影响；此外能利用太阳光，可降低生产能耗。
附图说明
16.图1为本发明实施例1中脱色前后的茶皂素溶液的颜色对比图。
17.图2为本发明实施例9中脱色前后的茶皂素固体的颜色对比图。
具体实施方式
18.下面结合附图和具体实例对本发明的工艺方案进一步详细地说明。
19.称取20g茶皂素(湖南山润茶油科技发展有限公司，约50％纯度)，室温下搅拌溶解于80ml去离子水中，得到深棕色茶皂素水溶液，用1m naoh溶液调节ph＝9.0，待用。茶皂素水溶液在460nm处有最大吸收波长，选择460nm为检测波长测定其吸光度。对照组：取3ml茶皂素水溶液和0.6ml去离子水混合，在460nm下测定脱色前的吸光度。并按下式计算脱色率，脱色率＝(脱色前吸光度
–
脱色后吸光度)/脱色前吸光度
20.实施例1
21.在10ml石英玻璃瓶中，加入3ml茶皂素水溶液、15mg二氧化钛(光敏剂)和0.6ml双氧水(30％浓度)，置于100w氙灯(模拟太阳光)下照射，在室温下搅拌反应8小时，静置或离心，取上清液，在460nm下测定脱色后的吸光度。计算得脱色率为92％。脱色前后颜色对比见图1。
22.实施例2
23.在10ml石英玻璃瓶中，加入3ml茶皂素水溶液、15mg氧化锌(光敏剂)和0.6ml双氧水(30％浓度)，置于100w氙灯(模拟太阳光)下照射，在室温下搅拌反应8小时，静置或离心，取上清液，在460nm下测定脱色后的吸光度。计算得脱色率为85％。
24.实施例3
25.在10ml石英玻璃瓶中，加入3ml茶皂素水溶液、15mg二硫化钼(光敏剂)和0.6ml双氧水(30％浓度)，置于100w氙灯(模拟太阳光)下照射，在室温下搅拌反应8小时，静置或离心，取上清液，在460nm下测定脱色后的吸光度。计算得脱色率为87％。
26.实施例4
27.在10ml石英玻璃瓶中，加入3ml茶皂素水溶液、15mg三氯化铈(光敏剂)和0.6ml双氧水(30％浓度)，置于100w氙灯(模拟太阳光)下照射，在室温下搅拌反应8小时，静置或离心，取上清液，在460nm下测定脱色后的吸光度。计算得脱色率为89％。
28.实施例5
29.在10ml石英玻璃瓶中，加入3ml茶皂素水溶液、15mg二氧化钛(光敏剂)和0.6ml双氧水(30％浓度)，置于太阳光下照射，在室温下搅拌反应16小时，静置或离心，取上清液，在
460nm下测定脱色后的吸光度。得脱色率为95％。
30.实施例6
31.在10ml石英玻璃瓶中，加入3ml茶皂素水溶液、15mg二氧化钛(光敏剂)和0.6ml双氧水(30％浓度)，置于100w紫外灯下照射，在室温下搅拌反应8小时，静置或离心，取上清液，在460nm下测定脱色后的吸光度。得脱色率为94％。
32.实施例7
33.在10ml石英玻璃瓶中，加入3ml茶皂素水溶液、15mg二氧化钛(光敏剂)和0.6ml双氧水(30％浓度)，置于30w蓝灯下照射，在室温下搅拌反应8小时，静置或离心，取上清液，在460nm下测定脱色后的吸光度。得脱色率为85％。
34.实施例8
35.在150ml石英烧瓶中，加入50ml茶皂素水溶液、0.25g二氧化钛(光敏剂)和10ml双氧水(30％浓度)，置于太阳光下照射，在室温下搅拌反应16小时，静置或离心，取上清液，在460nm下测定脱色后的吸光度。得脱色率为93％。
36.实施例9
37.在500ml石英玻璃瓶中，加入60.0g茶皂素(山润茶油，约50％纯度))和240ml去离子水，室温搅拌30min，溶解完全。再加入1.5g二氧化钛(光敏剂)和60ml双氧水(30％浓度)，用1m naoh溶液调节ph＝9.0，置于100w氙灯(模拟太阳光)下照射，在室温下搅拌反应8小时，静置后离心，取上清液，在460nm下测定脱色后的吸光度，计算得脱色率为93％。
38.在冰浴下，上清液用3m hcl酸化至ph＝5，再采用喷雾干燥(条件：温度为130℃，流速为10ml/min)，得到白色固体51.7g。脱色前后固体颜色对比见图2。
39.对比例1
40.在10ml石英玻璃瓶中，加入3ml茶皂素水溶液和0.6ml双氧水(30％浓度)，置于太阳光下照射，在室温下搅拌反应16小时，静置或离心，取上清液，在460nm下测定脱色后的吸光度。计算得脱色率为64％。
41.对比例2
42.在10ml石英玻璃瓶中，加入3ml茶皂素水溶液、15mg二氧化钛(光敏剂)和0.6ml双氧水(30％浓度)，置于黑暗中，在室温下搅拌反应8小时，静置或离心，取上清液，在460nm下测定脱色后的吸光度。计算得脱色率为42％。
43.性能测试
44.1、茶皂素脱色前后发泡性和稳泡性的测定
45.将茶皂素或实施例9中脱色茶皂素固体5.00g溶于水，用容量瓶配成1l溶液，固体质量浓度为0.005g/ml，采用2151型罗氏泡沫仪测定发泡性和稳泡性。操作步骤：1)打开恒温器，使水浴温度稳定在40℃
±
0.5℃。2)用蒸馏水冲洗刻度管内壁，然后用试液冲洗管壁。3)关闭刻度管活塞，用另外的滴液管注入50ml试液至50ml刻度处。4)将滴液管注满200ml试液。5)待装置中的试液水浴加热10分钟，将滴液管安置到事先预备好的管架上和刻度管的断面成垂直状，使溶液流到刻度管的中心，滴液管的出口按置在900mm刻度线上。6)打开滴液管的活塞，使溶液流下。当滴液管中的溶液流完时，立即开动秒表，井测定泡沫高度，然后每5分钟测一次泡沫高度，泡沫数值以泡沫高度表示，重复以上实验三次，取平均。
46.如表1所示，脱色前，平均泡沫高度为157cm，消泡至一半的时间为42min左右。
47.表1茶皂素脱色前的发泡性和稳泡性
48.序号05min10min20min25min30min115514514013513213021601551551501501503155145140135135130
49.如表2所示，经本发明的工艺脱色后，平均泡沫高度为158cm，消泡至一半的时间为39min左右
50.表2茶皂素脱色后的发泡性和稳泡性
[0051][0052][0053]
经本发明的方法脱色前后，茶皂素的发泡性和稳泡性几乎没有变化。说明本发明提供的脱色方法未破坏茶皂素的结构，不影响其性能。
[0054]
综上所述，仅为本发明较佳的具体实验方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换，均纳入本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种茶皂素的光催化氧化脱色方法，其特征在于，该方法在光敏剂和光照条件下，以30％双氧水为脱色剂，5-60％质量浓度的茶皂素水溶液为脱色对象，脱色剂与茶皂素水溶液的体积比例为1:20至1:2，在室温下进行脱色反应。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光敏剂为钛、锡、锌、钒、钨、铈、钼的金属氧化物、卤化物或硫化物。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光敏剂为二氧化钛二氧化锡、氧化锌、五氧化二钒、氯化铈、二硫化钼、十聚钨酸盐中的任意一种或多种。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光照条件为可见光、太阳光或紫外光。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光敏剂与固体茶皂素的用量比为1:10至1:1000。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脱色反应的时间为2-48h。7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，还包括：脱色反应后，在冰浴下，上清液用3m hcl酸化至ph＝5，再采用喷雾干燥得到茶皂素固体。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述喷雾干燥条件：温度为130℃，流速为10ml/min。

技术总结
本申请涉及一种茶皂素的光催化氧化脱色方法，属于茶皂素脱色技术领域。该方法在光敏剂和光照条件下，以30％双氧水为脱色剂，5-60％质量浓度的茶皂素水溶液为脱色对象，脱色剂与茶皂素水溶液的体积比例为1:20至1:2，在室温下进行脱色反应，可获得85-95％的脱色率。本发明采用光催化脱色，不需要额外加热，不易破坏茶皂素的结构，可保持其良好性能；利用太阳光作用，可降低生产能耗；脱色工艺简单，脱色效果好，具有工业化生产的前景。具有工业化生产的前景。具有工业化生产的前景。


技术研发人员：吴振军 欧阳鹏飞 杨文 曹梦雪 张钰楷 张晓兵
受保护的技术使用者：湖南山润油茶科技发展有限公司
技术研发日：2023.07.05
技术公布日：2023/10/11