茶皂素提取

茶皂素的提取

1 绪论

1.1 茶皂素简介

茶皂素又称茶皂苷、茶皂甙，是山茶科植物（如茶、山茶、油茶)中含有的一类天然糖甙化合物，广泛存在于山茶科植物的根、茎、叶、花、果之中[1]。由七种配基(C30H50O6) (Sapgening)、四种凸糖体(Aglyevn)和二种有机羧酸组成的一种齐墩果烷型五环三萜类皂苷化合物。

图1-1 茶皂素的分子结构

我国油茶林面积和产量均居世界首位，全国现有油茶总面积约5500万亩，油茶是我国特有的一种木本油料资源，每年的茶籽产量在65万吨左右，约生产15万吨茶油以及50万吨的茶籽饼粕，油茶饼粕中含有多种经济价值较高物质，如含脂肪5％、蛋白质l5％、粗纤维6％、糖类40％、灰分6％、皂素l0％～l4％、单宁2％、咖啡碱0．95％，但长期以来没有得到合理利用，大部份饼粕当燃料烧掉，或廉价出口到日本、东南亚等国家，造成资源的极大浪费，更为严重的是积压的油茶饼粕发霉生虫污染环境，这种局面应该得到改观。油茶主要产区在我国南方丘陵山区，近年来，对茶籽饼开发利用已日益引起各地高度重视，而茶籽饼利用，首先是回收茶籽饼中残余茶油，再从中提取茶皂素，残余物可用作蛋白饲料或作有机肥料。因此如何从茶籽饼中提取茶皂素这一类用途广泛、性

能优异天然表面活性剂，对解决茶籽饼综合利用尤为重要，同时也是解决三废问题的有效手段，具有十分积极的意义。茶皂素市场前景看好，仅就洗发香波这一行业来说，我国洗发香波年总产值约l0万吨，其中一半需加调理剂，共需调理剂1000吨，如果市场占有率达10％，年可销调理剂l00吨，年产值450万元。

1.2 茶皂素的性质

1.2.1 茶皂素的理化性质

纯茶皂素是白色微细柱状结晶体，吸湿性强，对甲基红明显酸性，难溶于冷水、无水甲醇、无水乙醇，不溶于乙醚、丙酮、苯、石油醚等有机溶剂，稍溶于温水，易溶于热水、含水甲醇、含水乙醇、正丁醇及冰醋酸，在稀碱水溶液中溶解度明显增加[2]。茶皂素的配基部分在受热时易发生焦糖化，与萘酚反应可生成紫色物质，其甙键可被酸、碱或酶水解生成糖与皂甙单元。茶皂素溶液对斐林试剂没有还原能力，只有在硫酸或盐酸中加水水解后才有还原能力；在水溶液中茶皂素能被醋酸铅、盐基醋酸铅和氧化钡所沉淀，但不会被氯化钡和氧化铁所沉淀。

表1-1 茶皂素主要理化常数

分子量分子式元素分析值（％）熔点（℃）pH值

1203 C57H90O26 C=59.93，H=7.09 223～224 6.2

1.2.2 茶皂素的表面性质

茶皂素分子具有亲水性的糖体和疏水性性的配基，是一种天然非离子型表面活性剂，具有良好的乳化、分散、湿润、发泡、稳泡及去污等性能。《本草纲目》也有记载：“条籽捣仁洗农除油腻”。对蛋白质、纤维素无损伤，特别对丝、毛、羽绒的洗涤效果良好。茶皂素亲水亲油平衡值(HLB值)为16，是制备水包油型(O/W)乳液的良好乳化剂，对固体微粒分散作用明显。起泡力几乎不受水质硬度的影响，在pH4～10范围内发泡正常且泡沫稳定持久，具有较好的湿润性。茶皂素与水振荡后产生蜂窝状泡沫，据报道，0、05％茶皂素水溶液，振荡后产生的泡沫可以保持 30min而不消散，而优等肥皂 0．06％的水溶液振荡后产生的泡沫在 14min内就消散了。

实验表明，茶皂素能够显著地降低液体的表面张力，在浓度为 0．01％～1、00％的范围内，加茶皂素水溶液的表面张力即从 76mN/m下降到46mN/m。在水质硬度为 0-146．94retool的范围内，加茶皂素水溶液的表面活性几乎不受水质硬度影响。以茶籽皂素软化石蜡，其乳化力强，分散性良好，乳液颗粒度在 1．54 m左右，稳定性好，能在室温下长时间存放而不分层。

1.3 茶皂素的应用

近些年来，茶皂素应用开发及工业产品系列化等方面都有较大的发展，应用领域已拓展到轻工、化工、建材、纺织、农业及水产养殖，以及医药保健等行业[3]。现主要介绍一下茶皂素在日化行业的应用情况：茶皂素是天然产物，在日化行业是难得的表面活性剂。与人工合成的表面活性剂相比，尽管茶皂素的起泡力不强，但其泡沫稳定性极强，而且起泡力不受水的硬度变化影响，发泡性能较好，故可用于制造洗涤剂、起泡剂和乳化剂[4]。生产出来的茶皂素复配洗发香波，伸长弹性和摩擦系数等技术指标要优于其他产品，实际应用时，具有发松、光滑、去头屑、止痒等优点，有洁发、护发之功效，且对皮肤无毒害和致敏作用。另外，茶皂素还具有头发生长促进剂的作用。茶皂素也可用于洗涤衣物，可降低水的表面张力，产生持久的泡沫，有分散、去污性能，并且不受水硬度的影响，洗涤衣物时不会产生脱色、损伤，是毛纺品、丝织品、棉纺品、羽绒等的优良洗涤剂。

本实验利用油茶饼粕为原料, 用热水浸提、乙醇转萃来研究茶皂素提取的最佳条件，并将茶皂素应用于洗发香波中，制备茶皂素洗发香波，然后试验它的应用效果。

2 材料与方法

2.1 材料与试剂

油茶饼粕（市场购买）；95％乙醇、Al 2(SO4 )3、活性炭、NaOH,以上均为分析纯；蒸馏水，香草醛、硫酸、K12-A、AES-A、6501、M-550、珠光浆、香料（以上所用原料均为工业级）。

2.2 主要实验仪器

仪器型号生产商

FW100高速万能粉碎机天津市泰斯特仪器有限公司

DK-S24型电热恒温水浴锅上海森信实验仪器有限公司

JA2003N电子天平上海精密科学器皿有限公司

KQ-C气流烘干器巩义市予华仪器有限公司

TDL-5-A低速台式大容量离心机（飞鸽牌）上海安亭科学仪器厂

SHZ-III型循环水真空泵上海亚荣生化有限公司

RE52-99旋转蒸发器上海亚荣生化仪器厂

DHG-9101-2 电热恒温鼓风干燥箱上海三发科技有限公司

BCD-185F/HC容声冰箱广东科龙电器有限公司

UV-2600双光束/紫外可见分光光度计北京瑞利分析仪器公司

2.3茶皂素的提取实验方法

2.3.1 茶皂素提取及含量测定方法的选择

茶皂素提取方法很多，但总体上以水浸提法、有机溶剂法和吸附法三种方法为基础[5]，不少研究者综合其优点，克服缺点，发展了一些新的提取纯化工艺，比如水提沉淀法、水提---醇萃法、水提醇沉法、超滤膜法、沉淀释放法、水提发酵法等等。我们根据实验室的具体条件结合茶皂素的理化性质，最终选定水提---醇萃法来进行茶皂素的提取。

水提---醇萃法是目前较为理想的提取茶皂素的方法，具有工艺简单、产率和纯度较高的特点。水提---醇萃法是根据茶皂素易溶于热水和95％的乙醇，不溶于冷水性质，用热水浸提茶饼，然后于浸提液中加入絮凝剂Al 2(SO4 )3，沉降除杂冷却后，再用95％的乙醇转萃提纯一种方法。

茶皂甙为多糖萜类化合物，与香草醛在浓硫酸作用下表现呈色反应，茶皂素的含量和吸光度值成线性关系，且在一定浓度范围内符合比耳定律，本文利用此性质对茶皂素的分析方法进行研究。

2.3.2 水提--醇萃法提取茶皂素方法

2.3.2.1茶皂素提取工艺流程

图2-1茶皂素提取工艺流程图

2.3.2.2 茶皂素提取步骤

（1）油茶饼粕的预处理

由浸取的原理可知，破坏植物的细胞壁有利于提高浸取速率，但如果全部的细胞壁遭到深度破坏，则一些分子量较大的物质也被浸取出来，使杂质增多，造成后续操作困难。为了使油茶饼粕中的茶皂素很快接触到浸取剂，