茶皂素提取和纯化工艺研究

1． 5 树脂吸附法
树脂吸附法是利用大孔树脂具有物化稳定性高、吸附选择性 好、不受无机物存在影响，且再生简单、解吸条件温和、使用周期 长、易于构成闭路循环及对环境无污染等优点，将国产苯乙烯型 共聚树脂吸附茶籽饼浸提液中的茶皂素，用有机或无机的碱水溶 液脱除被吸附的色素和杂质，以含水低碳醇为洗脱液，减压蒸馏 洗脱液回收醇，将残留物浓缩烘干，得到高纯度的固体茶皂素产 品。采用树脂法提取的茶皂素产品纯度、收率、色泽均明显优于传 统工艺，且洗脱液价廉易得，生产周期短，降低了茶皂素的生产成 本，是一种理想生产工艺，但此法在大型工业上尚未见应用报道。
1． 2 醇提法
醇提法与水提法 基 本 相 似，由 于 杂 质 成 分 在 醇 类 溶 剂 中 微 量溶解，醇类 溶 剂 沸 点 低，因 而 工 艺 相 对 简 单，产 品 纯 度 较 高。 醇类溶剂主要是甲醇、乙醇、丁醇这 3 种工业上容易得到的醇。 甲醇溶解能力强，价 格 较 低，但 由 于 甲 醇 毒 性 限 制，大 多 选 用 乙 醇作为浸提剂。并 且 甲 醇 易 燃 易 爆，沸 点 低，安 全 生 产 等 级 高， 产品带入的 杂 质 较 多，产 品 质 量 低，往 往 最 终 产 品 为 深 黄 色 浸 膏。丁醇虽然萃取 效 果 好，产 品 纯 度 高，但 价 格 也 高，提 取 成 本 高。乙醇性质介于 两 者 之 间，萃 取 茶 皂 素 完 全，产 品 质 量 也 好， 溶剂价格适中。目 前 工 业 上 常 常 用 含 水 乙 醇 作 浸 提 剂，从 茶 籽 饼中提取茶皂素 方 法。总 的 来 说 醇 提 法 能 耗 小，茶 皂 素 产 品 颜 色浅，收率高，纯度可达 70% 以上，便于生产粉剂，易再纯化，产 品可用作生化试剂和医药原料。但醇尤其是乙醇的价格近年来 维持在较高水平，该 方 法 生 产 工 艺 一 次 性 投 资 大，工 艺 复 杂，设 备要求高，使茶皂素生产成本增加，厂家维持生产艰难。
ZHANG Long，LIU Tong （ School of Chemistry and Chemical Engineering，Guizhou University，Guizhou Guiyang 550025，China）
Abstract： Camellia seeds and tea seed cakes as the main raw matrials which were junked from oil camellia that was advantageous resources in Guizhou Province，the surface active agent of tea saponin was extracted from them． The extraction and purification technologies of tea saponin at present were introduced and contrasted to guide the production practice．
* 基金项目： 贵阳市工业科技攻关项目“低温梯度提取和色谱联用纯化分析高纯度茶皂素”（ 2010 筑科工合同字第 1 － 67 号） 。 作者简介： 张龙（ 1976 － ） ，男，讲师，硕士，主要从事有机化学教学和研究。
第 40 卷第 4 期
张龙等： 茶皂素提取和纯化工艺研究
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1． 3 水提 － 醇萃法
第 40 卷第 4 期 2012 年 2 月
广州化工 Guangzhou Chemical Industry
Vol． 40 No． 4 February． 2012
茶皂素提取和纯化工艺研究*
张 龙，刘 彤
（ 贵州大学化学与化工学院，贵州 贵阳 550025）
摘 要： 以贵州省优势资源油茶利用后产生的油茶籽和废弃茶籽饼为主要原料，从中提取表面活性剂茶皂素，介绍了目前茶皂
1． 6 超声波提取法
超声波提取 法 是 利 用 超 声 波 作 用 于 液 体 中 可 产 生 空 化 效 应，强大的压力造成生物细胞壁的破坏，而且整个破碎过程在瞬 间完成，同时超声波产生的振动加强了细胞内物质的释放、扩散 及溶解，被浸提的物质在被破碎时生物活性保持不变，同时提高 破碎速率和提取率的特性将其运用于提取脱壳油茶饼粕中的茶 皂素，该法提取过程的速率大大提高，且提取液中的杂质较传统 方法低，缩短了提 取 茶 皂 素 的 时 间，降 低 了 能 耗，同 时 提 高 了 茶 皂素的得率，但该法目前仅处于实验阶段，未见到用于工业化生 产的报道［5］。
Key words： tea saponin； extraction； purification
油茶，茶科山茶，属木本油料植物果实。油茶是贵州省林业 发展的特色优势资源，从贵州省林业厅了解到，预计到 2020 年， 贵州全省油茶种植面积将从目前的 100 万亩发展到 400 万亩，平 均亩产茶油 30 kg 以上，全省实现年产茶油 12 万吨和年总产值 100 亿元以上［1］。茶皂素，又称茶皂苷、茶皂甙，是由各类油茶籽 榨油后的茶饼中提取出来的含有结构糖与结构酸的五环三萜类 化合 物［2］，茶 皂 素 作 为 一 种 优 良 的 非 离 子 表 面 活 性 剂，具 有 发 泡、增溶、润湿、乳化、分散、去污、洗涤等用途，它还具有杀菌、杀 虫、消 炎、镇 痛、消 肿 等 生 理 活 性，在 化 工、医 药、农 药、机 械、建 筑、化妆品等领域有广泛的用途，经济价值较高［3］。因此从废弃 的茶籽饼中提取茶皂素具有广阔的前景。不仅充分利用贵州丰 富的油茶资源，延 长 其 产 业 链，而 且 能 带 动 贵 州 山 区 经 济 发 展， 帮助农民增收致富，具有巨大的社会效益和经济效益。
素的提取和纯化工艺，并进行了一定对比，以对生产实践进行指导。
关键词： 茶皂素； 提取； 纯化
中图分类号： TQ645． 9
文献标识码： A
文章编号： 1001 － 9677（ 2012） 04 － 0014 － 03
The Research on the Extraction and Purification Technology of Tea Saponin*
2． 4 离子交换树脂法
利用离子交换树脂，粗皂素可除去滤液中的可溶性盐类，阳 离子交换树脂型 号 可 选 用 磺 酸 型 阳 离 子 交 换 树 脂 ，阴 离 子 交 换 树脂的型号可选用季胺盐型阴离子交换树脂。此法纯化效果尚 可，可与其它方法配合使用，但处理量不大。
2． 5 絮凝剂法
本法是采用絮凝剂对皂素提取液的杂质进行沉淀。如在水 提液中加入硫酸铝钾，或加配制好的可溶性壳聚糖溶液，静置过 滤后即可得 到 透 明 度 和 稳 定 性 都 较 好 的 溶 液。此 法 沉 淀 速 度 快，沉淀所需的可溶性甲壳素浓度低，价格便宜。沉淀剂主要有 两类，一类为沉淀 杂 质，主 要 有 乙 醇、硫 酸 铝 钾、聚 丙 烯 乙 酰 胺； 另一类为沉淀皂 素，主 要 有 铅 盐、丙 酮、乙 醚 等。 如 能 找 到 合 适 的絮凝剂，则可适用于工业生产［7］。
1． 4 水提一沉淀法
水提一沉淀法是 水 浸 法 和 醇 提 法 的 改 进，吸 取 了 两 者 的 优 点。该法是用热水作为浸提剂，在浸提剂中加入沉淀剂 Cao，使 茶皂素转为沉淀，与杂质分离，再将分离出沉淀用离子转换剂转 沉淀，释放出纯 茶 皂 素。水 提 一 沉 淀 法 生 产 茶 皂 素 纯 度 平 均 可 达 92% ，使水提法得到完善，其工艺与乙醇法相比，也较为简单， 茶 皂 素 的 方 法，该 方 法 是 利 用 茶 皂 素溶解于热水性质，热水为浸提剂提取茶皂素方法，将茶籽饼用 汽油溶剂脱脂后，用 热 水 浸 泡 得 浸 提 液，分 离 除 去 粗 渣，加 入 沉 淀剂除去细渣，真 空 蒸 发 浓 缩 浸 提 液，得 液 体 茶 皂 素，喷 雾 干 燥
1． 7 微生物分解法
微生物分解法是利用少数微生物菌种能够在茶籽饼水提液 中生长和形成菌球，并将各类可溶性大分子杂质如蛋白质、糖类 分解并吸收。将可溶性杂质富集，形成可见小球，通过特殊的强 烈促酵处理，使菌 种 旺 盛 增 长，形 成 大 球 菌，使 溶 液 变 清 的 特 性 将茶籽饼用热水浸提 3 次，用四层纱布粗过滤，接种活化协生菌 种于 42 ℃ ，通风发酵 8 h 后，加入无机澄清剂和少量助滤剂。再 经过精过滤、脱盐、浓 缩、轻 度 脱 色 处 理、干 燥，得 到 成 品。 该 法 的优点在于茶皂素纯度高，收率高，但是工艺条件控制复杂。工 业化生产有一定的难度。
可得到粉末 状 茶 皂 素。热 水 水 提 法 是 最 早 开 发 提 取 茶 皂 素 方 法，该方法工艺简单、成本低、投资少、见效快［4］。但长时间热水 浸泡使得茶皂素 水 解 变 质，大 量 杂 质 溶 解，还 会 使 淀 粉 糊 化、蛋 白质胶体化，造成 杂 质 分 离 困 难，因 此，提 取 的 茶 皂 素 收 率 和 纯 度低、颜色深、水 溶 性 杂 质 多 质 量 差，产 品 多 为 浆 料，纯 化 较 困 难，同时在工业生产中生产水处理量大，常规分离困难，产品纯 度低，能耗大，渣处理困难，因此从目前来看，依然没有实现水提 法生产茶皂素产品的工业化。该法生产茶皂素只能用作农药、 沥青乳化剂，不能应 用 于 化 妆 品、增 溶 剂、胶 粘 剂、发 泡 剂、生 产 试剂等方面。
水提 － 醇萃法是目前国内主要的研究方向。它是根据茶皂 素易溶于热水和 乙 醇，不 溶 于 冷 水 性 质，用 热 水 浸 提 茶 籽 饼，然 后于浸提液中加入一定比例的絮凝剂 Al2 （ SO4 ） 3 ，沉降除杂冷却 后，再用质量分数为 95% 乙醇转萃其中的茶皂素，然后浓缩、脱 色、干燥得到茶皂素。水提 － 醇萃法具有工艺较简单、投资少、 茶皂素的收率和纯度较高、质量好等优点，非常适合分散于各地 的中小型乡镇企业就地进行加工生产。该法在提取过程中减少 了醇的消耗，用该法提取的茶皂素收率可达 15% ，茶皂素杂质的 含量比水浸法的少，纯度可达 95% ，产品质量高、用途广，是一项 值得推广和实现工业化的技术。