油茶廢棄物脫脂茶粕中皂苷和黃酮納米囊的制備與應(yīng)用研究

戴述誠，葉勇，琚春梅

（1.廣東省天寶生物制藥有限公司研發(fā)中心 廣州 510650；2.華南理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院制藥工程系 廣州 510641；

3.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院 廣州 510642）

自上世紀(jì)90年代以來，我國油茶種植產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，油茶加工企業(yè)的數(shù)量不斷增加，規(guī)模也不斷擴大，油茶產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力和精深加工能力得到進(jìn)一步加強。但是，目前我國油茶綜合利用加工技術(shù)匱乏，特別是油茶制油后的副產(chǎn)物茶粕等深加工和綜合利用技術(shù)還停留在較低的技術(shù)層面上，沒有考慮到油茶獨特的物理和化學(xué)性質(zhì)，導(dǎo)致副產(chǎn)物沒有得到充分利用，產(chǎn)品附加值低，嚴(yán)重影響了企業(yè)的經(jīng)濟效益，并造成環(huán)境污染。

近幾年來，我國每年油茶加工茶油后的副產(chǎn)物茶粕產(chǎn)量在100萬噸以上，其中皂苷含量15%～20%，黃酮含量1%～2%，這些有用成分?jǐn)?shù)量不容小視。目前，茶籽餅少數(shù)被用作農(nóng)藥兼肥料等方面，大量的茶籽餅遭到廢棄，沒有得到有效分離和應(yīng)用，急待進(jìn)一步開發(fā)、綜合利用。將其變廢為寶，不僅增加農(nóng)民收入，也有益于環(huán)境保護(hù)，產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。

1 皂苷、黃酮及其納米囊生產(chǎn)方法

皂苷和黃酮的提取方法一般采用溶劑法[1-7]，有機溶劑的大量使用易導(dǎo)致VOCs（揮發(fā)性有機物）的排放超標(biāo)而污染環(huán)境。本研究應(yīng)用新型工藝，采用無有機溶劑的復(fù)合酶法生產(chǎn)工藝，通過簡單分離即可獲得皂苷和黃酮兩種產(chǎn)品。

復(fù)合酶法：采用纖維素酶和果膠酶的復(fù)合酶，破壞油茶細(xì)胞壁，使皂苷和黃酮完全溶出，再經(jīng)過酸解和轉(zhuǎn)溶分離，可獲得高純度的皂苷和黃酮。

圖1 油茶皂苷納米囊粒徑分布圖

圖2 油茶皂苷納米囊ζ電位圖

具體操作描述：將一定量的脫脂茶粕，按1：5～10比例加水混勻，再分別加入占茶粕質(zhì)量0.3%～0.6%的纖維素酶和0.04%～0.08%的果膠酶，40～50℃保溫一段時間，過濾。濾液加入較稀的鹽酸溶液，50～60℃保溫數(shù)小時。5,000r/min離心，收集沉淀。加入沉淀量5倍質(zhì)量的5%氫氧化鈉水溶液，加熱至60～70℃保溫一段時間，過濾，得沉淀1。濾液用稀鹽酸調(diào)節(jié)pH至6.00左右，靜置沉淀，過濾，得沉淀2。沉淀用等量水洗滌2次，真空干燥，分別得到沉淀1（皂苷含量在93.0%以上），沉淀2（黃酮含量在94.0%以上）。分別以皂苷和黃酮為囊心，以大豆卵磷脂和膽固醇混合物為囊殼，囊心與囊殼按一定重量比投料，制備新型納米粒。先將囊心溶于含乳化劑吐溫-80的弱堿性磷酸緩沖液中，再將囊殼溶于乙醇，50～60℃水浴下將囊殼溶液緩慢滴入囊心溶液，6,000～10,000r/min攪拌反應(yīng)30min，使之乳化分散，經(jīng)0.10～0.20μm微孔膜抽濾，使產(chǎn)品納米化，并除去不溶物，將納米液冷凍干燥（或噴霧干燥），即可分別得到皂苷納米囊和黃酮納米囊。

圖3 油茶黃酮納米囊粒徑分布圖

圖4 油茶黃酮納米囊ζ電位圖

2 納米囊皂苷、黃酮表征與用途

2.1 納米囊皂苷、黃酮表征

2.1.1 納米囊皂苷 將所得納米囊皂苷，在粒徑及ζ（音Zeta）電位兩方面對其進(jìn)行了表征，表征結(jié)果分別見圖1和圖2。

從上兩圖可看出，用本研究方法制得的油茶皂苷納米囊粒徑為55.5nm，平均ζ電位為-51.9mV，經(jīng)計算其包封率為85.25%。

2.1.2 納米囊黃酮 將所得納米囊黃酮，在粒徑及ζ電位兩方面對其進(jìn)行了表征，表征結(jié)果分別見圖3和圖4。

從上兩圖可看出，用本研究方法制得的油茶黃酮納米囊粒徑為63.97nm，平均ζ電位為58.2mV，經(jīng)計算其包封率為84.06%。

以上表明，用本研究制備的皂苷和黃酮納米囊粒徑較小，且包封率大于80%，均達(dá)到了納米粒徑，質(zhì)量符合要求。

2.2 納米囊皂苷和黃酮用途

油茶皂苷和黃酮有顯著的抗菌（包括真菌）消炎、抗癌、降血脂、消除自由基、抗氧化、提高免疫等作用，可用于替代抗生素，減少抗生素的濫用和拮抗。目前，油茶加工茶油后的脫脂茶粕及其加工品，在水產(chǎn)養(yǎng)殖[8-10]、農(nóng)藥[11,12]、醫(yī)藥保健品[3,4,7,13]、化妝品[14]及飼料[15-22]等行業(yè)上有了不少的應(yīng)用探索報道。但皂苷和黃酮兩者提純后穩(wěn)定性差，且味苦，動物入口性差。本研究通過新型設(shè)備和工藝制備黃酮和皂苷納米囊包被制劑，可克服傳統(tǒng)的溶劑提取法缺點，掩蓋苦味，提高動物入口性，提高皂苷和黃酮的穩(wěn)定性，還顯著提高其生物利用率。

3 應(yīng)用前景展望

當(dāng)前，我國畜禽養(yǎng)殖中抗生素的使用，雖經(jīng)政府部門管理、實行執(zhí)業(yè)獸醫(yī)師開處方藥，得到了較好的管控，但養(yǎng)殖業(yè)中抗生素的大量使用、濫用現(xiàn)象還是較普遍。大量抗生素的使用既污染了環(huán)境，也誘導(dǎo)細(xì)菌耐藥性產(chǎn)生，形成安全隱患。尋找畜禽抗生素替代物已成為當(dāng)今十分迫切的問題。天然產(chǎn)物皂苷和黃酮來源于油茶籽，具有抗菌消炎、提高免疫等作用，不易產(chǎn)生耐藥性，是抗生素替代品的優(yōu)秀備選品種。

本研究領(lǐng)域?qū)儆谵r(nóng)林產(chǎn)品深加工范疇，將油茶產(chǎn)業(yè)的廢棄物脫脂茶粕進(jìn)行綜合開發(fā)利用，可減少對環(huán)境的污染、提升農(nóng)副產(chǎn)品附加值。制備的皂苷和黃酮在化工、醫(yī)藥、化妝品、食品、農(nóng)藥、畜禽與水產(chǎn)養(yǎng)殖等行業(yè)上有著廣泛的應(yīng)用。

本研究將從油茶加工廢棄物中提取的皂苷和黃酮，進(jìn)一步制成穩(wěn)定性更好、更有利于吸收利用的黃酮和皂苷納米囊包被制劑，開發(fā)成新型綠色飼料添加劑使用，用以替代飼料抗生素。近些年來，我國每年生產(chǎn)抗生素達(dá)21t噸之多，其中近一半量用于養(yǎng)殖。大家知道，抗生素濫用的后果——導(dǎo)致超強耐藥菌的產(chǎn)生，引起人畜共感染，而無法治愈。減少和控制抗生素的應(yīng)用應(yīng)是全社會的責(zé)任。令人欣慰的是，從有關(guān)方面了解到，我國也將步歐盟后路，在飼料中逐步停止添加人獸共用、促生長或可能存在安全隱患的其他獸用抗菌藥物，無疑為抗生素替代物的開發(fā)利用提供了極好的發(fā)展機遇與空間；而且，隨著油茶種植業(yè)的迅猛發(fā)展，每年油茶加工茶油后的茶粕正以大增幅上升，根據(jù)國家發(fā)改委等部委聯(lián)合出臺的《全國油茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2009—2020年）》，到2020年我國油茶種植總規(guī)模將達(dá)到7,000萬畝，榨油后的茶籽餅將超700萬t[4]。這些為開發(fā)天然皂苷和黃酮提供了豐富廉價的資源。

因此，將油茶產(chǎn)業(yè)的廢棄物脫脂茶粕進(jìn)一步加工為黃酮和皂苷納米囊包被制劑，開發(fā)成新型綠色飼料添加劑使用，市場潛力巨大，發(fā)展前景廣闊?！?/p>

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