茶籽油生物法制备过程中茶皂素介导的乳化机制及调控研究

This study aim to analyze the mechanism on oil releasing by equeous enzymatic method. The fundermental structure of tea seed cell and oil releasing dynamics were explored by means of cell morphology,TEM/SEM, FTIR, interfacial science,pretein chemistry,lipids chemistry. Key components and their content was monitored by online real-time FTIR technology, and related with the stability of eumsion formed, to proclaim the mechanism of emlusion formation. The key points will be focused on impact of saponin, protein,polysacchrides squalene and polyphenol on formation of cream emulsion as well as their interactions. Based on forefindings, to develop the optimized pretreatment and demulsification methods, solve the problems of emulsification in oil production by aqueous enzymatic method. It is not only acadamiclly important,but also has positive significances on increasing oil yield,improving the safety and quality of products,adding corporate profitability , diminishing emissions of organic compounds,driving the tea farmer's income.

本项目拟结合细胞结构形态学、TEM/SEM扫描电镜、FTIR、界面科学、蛋白质化学、脂类化学，研究茶籽细胞的微观结构，结合油脂释放动力学解析水代溶剂耦合生物酶处理茶籽过程中油脂的释放机理。通过在线实时监测乳化形成过程中油水界面的关键成分变化及其与乳状液稳定性关系，确定影响乳状液稳定的关键物质及环境参数，揭示乳化液形成及稳定的机制。重点探讨茶皂素、蛋白、多糖、角鲨烯、多酚对O/W乳化液形成及稳定作用的影响及其相互作用。以此为指导，确立适宜的破乳调控方法，探讨高效、绿色的水酶法预处理方法及油脂萃取释放技术路线，理解茶籽油水酶法萃取中茶皂素对乳化液形成及稳定的作用难题。本研究不仅学术上是重要的，对提高油脂得率、改善产品质量安全、增加企业效益、减少有机溶剂排放，带动茶农增收都具有积极意义。因此本课题的研究不论是技术上、社会、经济还是环境效益方面都是重要的。

项目背景：水酶法提油技术能够最大程度的保持茶籽油固有的香味和营养成分，有望成为高品质山茶籽油制备新方法。然而，水酶法提取茶籽油过程中会产生严重的乳化现象，清油得率较低，副产物回收利用困难，该技术瓶颈限制了其在茶籽油提取规模化的应用。.主要研究内容：针对以上科学问题，我们首先对茶籽仁细胞微观结构进行了解析，明确了各组分的空间分布和存在形式；以此为基础，探讨了水酶法制取茶籽油工艺中乳化物的成分及相互作用，明确了蛋白、多糖、皂素共同调控的乳化液形成及稳定机理；阐明了破乳过程中皂素介导的分子机制，完成了水酶法高效提取茶籽油技术路线，并突破性设计了水解液和酶的高效回收利用技术路线，最后利用蛋白纳米粒子制备技术和磷酸化改性技术实现了茶籽粕中蛋白质的高值化利用。.重要结果及关键数据：本研究筛选出了纤维素酶和Alcalase 2.4L碱性蛋白酶用于水酶法提取茶籽油，引入绿色试剂异丙醇和氯化钙，开发了新型双酶分步水解法。技术路线为：茶籽机械破碎，超声波/异丙醇预处理脱除皂素，随后加入水溶液中（pH 6.0，50℃，0.8%纤维素酶，0.5ml/h流速添加CaCl2溶液）搅拌反应1h，调节pH至9.0，添加Alcalase 2.4L碱性蛋白酶（0.7%）,60℃酶解4.0h，该条件下山茶油的提取率和清油得率高达93.49%和86.64±1.79%，获得的山茶油中角鲨烯和维生素E的含量明显高于有机溶剂法，且脂肪酸组成没有显著差异。开发的水解液处理技术对蛋白质、皂素和钙离子的去除率分别为46.57%、44.93%和66.67%，能够实现水解液循坏利用三次以上。开发的固定化酶技术实现了水酶法过程中酶的回收利用，固定化的纤维素酶和蛋白酶经十三次重复使用后，酶活保持率分别为52.64%和63.24%。从茶籽粕中提取了清蛋白和谷蛋白，构建了清蛋白/壳聚糖纳米递送系统，该系统能够高效装载叶黄素，并使其生物可及性从 26.8±4.4% 提高到 57.3±9.6%；开发了磷酸化改性技术，大大提高了谷蛋白的功能性质和可消化性。本课题建立的基于水酶法的茶籽油和蛋白高效提取利用技术对油料作物的综合利用方面研究提供依据.