[发明专利]一种碳基固体酸催化剂及其催化茶皂素制备茶皂苷元的方法

说明书

本发明公开了一种碳基固体酸催化剂及其催化茶皂素制备茶皂苷元的方法，以茶籽粉为原料，通过掺杂不同质量的丙烯酸，利用水热法进行碳化，再利用氯磺酸进行磺化反应修饰磺酸基，得到碳基固体酸催化剂。本发明首次提出将该碳基固体酸催化剂应用于醇解茶皂素制备茶皂苷元，所得碳基固体酸醇解催化活性高，绿色友好，可有效提升茶皂苷元的收率，具有显著的环境和经济效益。

技术领域

本发明属于固体酸催化剂和皂苷元制备技术领域，具体涉及一种碳基固体酸催化剂及其催化茶皂素醇解制备茶皂苷元的方法。

背景技术

茶皂素是茶籽或油茶籽中一种主要的五环三萜化合物。它由皂苷元、糖体和有机酸三部分组成的。茶皂素具有抗菌、抗炎、抗氧化等多种生物活性。我国是油茶高产的国家，油茶籽榨油后剩余的茶饼粕含有10％左右的混合茶皂素，具有极大的开发价值。

茶皂素具有广泛的药理活性，如抗菌、消炎、镇痛、杀虫、抗癌、抑制酒精吸收、降血脂等，并广泛应用于医药领域。然而茶皂素易被水解破坏，稳定性差，虽然对细菌、真菌均有抑制，但其效价不高。研究表明，茶皂素中的苷元配基是其主要的活性结构，而茶皂苷元主要由茶皂素经水解获得。传统制备茶皂苷元的方法均采用无机强酸水解法，据研究表明，盐酸水解制备茶皂苷元的产率在12％～17％左右，而且其酸度高、色度大，同时会有高浓度有机废水的大量排放，处理难度大，造成极大的环境污染，成为制约皂素工业生产的瓶颈。因此，开发出高效而清洁的皂素生产工艺显得至关重要，而解决皂苷水解污染是其中的关键技术。目前国内外对固体酸的理论和应用研究取得了较大的进展，但仍存在着一些问题有待解决，如固体酸的水解理论研究还需加强，其工业应用研究还有待进一步深入，特别是针对具有特殊用途的生物质的水解研究的较少。

发明内容

本发明的目的是提供一种碳基固体酸催化剂，其醇解活性高、环境友好，且制备方法简单、反应条件温和；将其应用于茶皂素中茶皂苷元的制备，可取得较好的催化醇解效果，且操作方便，适合推广应用。

本发明提供的碳基固体酸催化剂由下述方法制备得到：

(1)将茶籽粉和丙烯酸分散于去离子水中，在反应釜中180～220℃水热反应5～8小时，得到茶籽粉掺杂丙烯酸的碳化物；

(2)将茶籽粉掺杂丙烯酸的碳化物分散于二氯甲烷中，然后在冰浴条件下加入氯磺酸二氯甲烷溶液进行磺化反应，反应结束后过滤、洗涤、干燥，得到碳基固体酸催化剂。

上述步骤(1)中，优选所述茶籽粉和丙烯酸的质量比为2：0.1～0.6。

上述步骤(2)中，优选所述茶籽粉掺杂丙烯酸的碳化物和氯磺酸的质量比为1：1.1～1.5。

上述步骤(2)中，进一步优选所述磺化反应的时间为3～5小时。

采用本发明碳基固体酸催化剂催化茶皂素制备茶皂苷元的方法由下述步骤组成：

(1)将茶皂素和碳基固体酸催化剂加入乙醇中分散均匀，所得反应液移至反应釜中进行醇解，反应完后过滤分离碳基固体酸催化剂和反应液，并将反应液浓缩、干燥；

(2)向步骤(1)所得干燥产物溶于乙酸乙酯中，用水萃取，收集乙酸乙酯相，旋蒸浓缩后加入二氯甲烷混合液均匀，所得混合液缓慢滴入石油醚中，过滤收集沉淀并干燥，得到淡黄色茶皂苷元粉末。

上述催化茶皂素制备茶皂苷元的方法步骤(1)中，优选所述茶皂素、碳基固体酸催化剂和乙醇的质量比为1：1～1.3：9～10。

上述催化茶皂素制备茶皂苷元的方法步骤(1)中，进一步优选所述醇解的温度为95～110℃、时间为5～6小时。

本发明的有益效果如下：