油茶废弃物脱脂茶粕中皂苷和黄酮纳米囊的制备与应用研究

2017-03-12戴述诚叶勇琚春梅

中国动物保健 2017年11期

戴述诚，叶勇，琚春梅

（1.广东省天宝生物制药有限公司研发中心广州 510650；2.华南理工大学化学与化工学院制药工程系广州 510641；

3.华南农业大学兽医学院广州 510642）

自上世纪90年代以来，我国油茶种植产业迅速发展，油茶加工企业的数量不断增加，规模也不断扩大，油茶产业的技术创新能力和精深加工能力得到进一步加强。但是，目前我国油茶综合利用加工技术匮乏，特别是油茶制油后的副产物茶粕等深加工和综合利用技术还停留在较低的技术层面上，没有考虑到油茶独特的物理和化学性质，导致副产物没有得到充分利用，产品附加值低，严重影响了企业的经济效益，并造成环境污染。

近几年来，我国每年油茶加工茶油后的副产物茶粕产量在100万吨以上，其中皂苷含量15%～20%，黄酮含量1%～2%，这些有用成分数量不容小视。目前，茶籽饼少数被用作农药兼肥料等方面，大量的茶籽饼遭到废弃，没有得到有效分离和应用，急待进一步开发、综合利用。将其变废为宝，不仅增加农民收入，也有益于环境保护，产生可观的经济效益和社会效益。

1 皂苷、黄酮及其纳米囊生产方法

皂苷和黄酮的提取方法一般采用溶剂法[1-7]，有机溶剂的大量使用易导致VOCs（挥发性有机物）的排放超标而污染环境。本研究应用新型工艺，采用无有机溶剂的复合酶法生产工艺，通过简单分离即可获得皂苷和黄酮两种产品。

复合酶法：采用纤维素酶和果胶酶的复合酶，破坏油茶细胞壁，使皂苷和黄酮完全溶出，再经过酸解和转溶分离，可获得高纯度的皂苷和黄酮。

图1 油茶皂苷纳米囊粒径分布图

图2 油茶皂苷纳米囊ζ电位图

具体操作描述：将一定量的脱脂茶粕，按1：5～10比例加水混匀，再分别加入占茶粕质量0.3%～0.6%的纤维素酶和0.04%～0.08%的果胶酶，40～50℃保温一段时间，过滤。滤液加入较稀的盐酸溶液，50～60℃保温数小时。5,000r/min离心，收集沉淀。加入沉淀量5倍质量的5%氢氧化钠水溶液，加热至60～70℃保温一段时间，过滤，得沉淀1。滤液用稀盐酸调节pH至6.00左右，静置沉淀，过滤，得沉淀2。沉淀用等量水洗涤2次，真空干燥，分别得到沉淀1（皂苷含量在93.0%以上），沉淀2（黄酮含量在94.0%以上）。分别以皂苷和黄酮为囊心，以大豆卵磷脂和胆固醇混合物为囊壳，囊心与囊壳按一定重量比投料，制备新型纳米粒。先将囊心溶于含乳化剂吐温-80的弱碱性磷酸缓冲液中，再将囊壳溶于乙醇，50～60℃水浴下将囊壳溶液缓慢滴入囊心溶液，6,000～10,000r/min搅拌反应30min，使之乳化分散，经0.10～0.20μm微孔膜抽滤，使产品纳米化，并除去不溶物，将纳米液冷冻干燥（或喷雾干燥），即可分别得到皂苷纳米囊和黄酮纳米囊。

图3 油茶黄酮纳米囊粒径分布图

图4 油茶黄酮纳米囊ζ电位图

2 纳米囊皂苷、黄酮表征与用途

2.1 纳米囊皂苷、黄酮表征

2.1.1 纳米囊皂苷将所得纳米囊皂苷，在粒径及ζ（音Zeta）电位两方面对其进行了表征，表征结果分别见图1和图2。

从上两图可看出，用本研究方法制得的油茶皂苷纳米囊粒径为55.5nm，平均ζ电位为-51.9mV，经计算其包封率为85.25%。

2.1.2 纳米囊黄酮将所得纳米囊黄酮，在粒径及ζ电位两方面对其进行了表征，表征结果分别见图3和图4。

从上两图可看出，用本研究方法制得的油茶黄酮纳米囊粒径为63.97nm，平均ζ电位为58.2mV，经计算其包封率为84.06%。

以上表明，用本研究制备的皂苷和黄酮纳米囊粒径较小，且包封率大于80%，均达到了纳米粒径，质量符合要求。

2.2 纳米囊皂苷和黄酮用途

油茶皂苷和黄酮有显著的抗菌（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，减少抗生素的滥用和拮抗。目前，油茶加工茶油后的脱脂茶粕及其加工品，在水产养殖[8-10]、农药[11,12]、医药保健品[3,4,7,13]、化妆品[14]及饲料[15-22]等行业上有了不少的应用探索报道。但皂苷和黄酮两者提纯后稳定性差，且味苦，动物入口性差。本研究通过新型设备和工艺制备黄酮和皂苷纳米囊包被制剂，可克服传统的溶剂提取法缺点，掩盖苦味，提高动物入口性，提高皂苷和黄酮的稳定性，还显著提高其生物利用率。

3 应用前景展望

当前，我国畜禽养殖中抗生素的使用，虽经政府部门管理、实行执业兽医师开处方药，得到了较好的管控，但养殖业中抗生素的大量使用、滥用现象还是较普遍。大量抗生素的使用既污染了环境，也诱导细菌耐药性产生，形成安全隐患。寻找畜禽抗生素替代物已成为当今十分迫切的问题。天然产物皂苷和黄酮来源于油茶籽，具有抗菌消炎、提高免疫等作用，不易产生耐药性，是抗生素替代品的优秀备选品种。

本研究领域属于农林产品深加工范畴，将油茶产业的废弃物脱脂茶粕进行综合开发利用，可减少对环境的污染、提升农副产品附加值。制备的皂苷和黄酮在化工、医药、化妆品、食品、农药、畜禽与水产养殖等行业上有着广泛的应用。

本研究将从油茶加工废弃物中提取的皂苷和黄酮，进一步制成稳定性更好、更有利于吸收利用的黄酮和皂苷纳米囊包被制剂，开发成新型绿色饲料添加剂使用，用以替代饲料抗生素。近些年来，我国每年生产抗生素达21t吨之多，其中近一半量用于养殖。大家知道，抗生素滥用的后果——导致超强耐药菌的产生，引起人畜共感染，而无法治愈。减少和控制抗生素的应用应是全社会的责任。令人欣慰的是，从有关方面了解到，我国也将步欧盟后路，在饲料中逐步停止添加人兽共用、促生长或可能存在安全隐患的其他兽用抗菌药物，无疑为抗生素替代物的开发利用提供了极好的发展机遇与空间；而且，随着油茶种植业的迅猛发展，每年油茶加工茶油后的茶粕正以大增幅上升，根据国家发改委等部委联合出台的《全国油茶产业发展规划（2009—2020年）》，到2020年我国油茶种植总规模将达到7,000万亩，榨油后的茶籽饼将超700万t[4]。这些为开发天然皂苷和黄酮提供了丰富廉价的资源。

因此，将油茶产业的废弃物脱脂茶粕进一步加工为黄酮和皂苷纳米囊包被制剂，开发成新型绿色饲料添加剂使用，市场潜力巨大，发展前景广阔。■

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[9] 朱艳芳.油茶籽饼水浸液对黄鳝毒性效应的研究[D].华中农业大学,2006.

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