茶皂素

茶皂素

前言

茶皂素又名茶皂甙、茶皂苷，是一类齐墩果烷型五环三萜类皂甙混合物，广泛存在于山茶科、山茶属

植物的根、茎、叶、花、果，籽之中，尤其以茶籽中含量最多油茶为世界四大木本油料植物之一，我国具有悠久的栽培历史。我国是世界油茶栽培面积最大，品种最多，产量最高的国家，主要分布在长江流域，尤以江南地区的湖南、江西、广西、福建等省最多。油茶籽可开发出茶油、茶皂素、茶籽蛋白、茶籽多糖、茶籽饼等产品。油茶饼粕是油茶籽制油后的剩余物，据统计，我国每年油茶饼粕有70万t左右，而油茶饼粕中含有10%-15%的茶皂素，是茶皂素的一个重要来源。茶皂素是一种性能优良的天然非离子表面活性剂，具有较强的发泡、乳化、分散等作用，并具有抗渗、消炎、镇痛、抗癌等药理活性，还可制造各种类型的

乳化剂、洗涤剂、防腐剂、杀虫剂、杀菌剂等，广泛应用于医药、日化、建材、农药等领域。

茶皂素的结构

茶皂素是从山茶科、山茶属植物中提取的纯天然产品，属于三萜类皂素。茶皂素分子中由亲水性的糖体和疏水性的配位基及有机酸构成，分子式为C57H90O26，分子量为1191.28其结构式如下图。目前已从茶籽中分离鉴定出7种苷配基，这七种茶苷配基的区别在于A环上C-23、C-24及E环C-21的连接基团不同，茶叶中分离鉴定出4中皂苷配基。糖体部分主要有阿拉伯糖、木糖、半乳糖以及葡萄糖醛酸等，其与配基环上的羟基以甙键形式相结合。有机酸包括当归酸、惕各酸、醋酸和肉桂酸等，有机酸与配基上的C-12，C-21位上的羟基结合成脂。茶皂素的亲水从团由强电负性的含氧基团组成.这些含氧团集中在茶皂素的糖类配体间、有机酸配体及皂甙连接部位，而亲油基团是由非极性的碳氢环链构成。

茶皂素的分子结构

茶皂素的理化性质

茶皂素水溶液为茶褐色，pH值为5.0-6.5，表面张力为47-59 N/m，熔点为223-224℃。当茶皂素含有杂质时，一般呈现为褐色至淡黄色粉末状，茶皂素纯品为无色无味的微细柱状晶体。茶皂素具有皂苷的通性，味苦、辛辣，吸湿性强，对甲基红显酸性，难溶于无水甲醇、无水乙醇、冷水，不溶于石油、氯仿、丙酮、苯、乙醚等有机溶剂，易溶于热水、含水甲醇、含水乙醇以及冰醋酸、醋酐、吡啶等。茶皂素溶液中加人盐酸时，皂甙就沉淀，水溶液中的茶皂素能被醋酸铅、盐基性醋酸铅和氢氧化钡所沉淀，而不能被氯化钡和氯化铁所沉淀。另外，茶皂素是一种性能优良的天然表面活性剂，因而具有良好的乳化、分散、润湿、发泡、稳泡、去污等表面活性。

表1

茶皂素的理化性质参数

分子式C57H90O26

分子量1191.28

熔点/℃223-224

表面张力/（Mn/m）47-59

不溶石油、氯仿、丙酮、苯、乙醚

难溶无水甲醇、无水乙醇、冷水

微溶二硫化碳、温水、醋酸乙肝

易溶热水、含水甲醇、含水乙醇以及冰醋酸、醋酐、吡啶

茶皂素的提取方法

①水提法

工艺流程

水浸提浆渣分离醇沉离心

上清液浓缩一冷冻干燥

沉淀去酒精一冷冻干燥

影响水浸提的工艺条件是：温度、时间、固液比。

浸提温度的确定

两次浸提，第一、二次固液比为1:9, 1:5(W/V)，时间均为1.5 h；浸提温度分别为30℃,45℃, 60℃, 75℃和85℃，考察温度对油茶籽饼粕茶皂素提取的影响。

浸提温度对茶皂素的得率及质分数的影响

浸提时间的确定

两次浸提.浸提温度75℃，第一、二次固液比为1:9, 1:5W/V)，浸提时间分别为1.5 h, 2 h, 3h、4h，考察浸提时间对提取的影响。

浸提时间比对茶皂素的得率及质量分数的影响

浸提固液比的确定

浸提温度75，两次浸提时间各1.5 h，两次浸提固液比分别按1:5, 1:3；1: 5, 1:5;；1:7,1:5；1:9, 1:5；1:11, 1:5的比例.考察浸提。

浸提固液比对茶皂素的得率及质量分数的影响

水提茶皂素法的最佳工艺的为:温度75'C, 2次浸提，油茶饼粕和水的比例两次分别为1: 9和1: 5,浸提时间每次各1.5h，茶皂素得率18.29%，茶皂素质量分数为62.35%。

②醇提法

醇提法的工艺流程

茶籽饼粉碎浸提过滤蒸发、浓缩

脱油剂甲醇茶皂素

影响茶皂素收率及纯度的因素有：温度、甲醇浓度、浸提次数、浸提时间、浸提剂用量。

a:浸提温度对茶皂素收率及纯度的影响

温度与茶皂素净产量关系

b:甲醇的浓度对茶皂素收率及纯度的影响

甲醇浓度与茶皂素净产量关系C:浸提次数的影响

净提次数与茶皂素净产量关系d:浸提时间的影响

浸提时间与茶皂素净产量关系

e:浸提剂用量的影响

甲醇茶籽饼配比与茶皂素净产量关系

浸提过程最佳工艺参数的确定

最佳操作工艺参数是:温度：65℃，次数:4次，配比:6，时间:1.5 h/次，甲醇浓度:65%。

混合溶剂提取法：

95%-丙酮

茶籽粉碎干燥、粉碎

沉淀茶皂素

乙醚

通过单因素试验确定影茶皂素提取率的最佳因素水平，在单因素试验的基础上，通过正交实验，找出最佳的因素水平组合；影响因素有：沉淀剂，沉淀剂与提取液体积比，95%乙醇-丙酮配比，温度，时间，料液比。

茶皂素的制备：茶皂素提取将油茶饼粕于60℃恒温干燥2h，粉碎至粒径((1 -3）mm、准确称取10.0 g,与95%

乙醇一丙酮加热回流，过滤得提取液。在提取液中加入沉淀剂，使茶皂素沉淀，静置10min，去除上层清液得沉淀，于600C恒温干燥6h，得茶皂素产品。

沉淀剂的选择

分别用乙醚、石油醚、正己烷、丙酮四种沉淀剂对茶皂素提取液进行沉淀，考察沉淀剂对茶皂素产率和纯度的影响，其结果如下。

不同沉淀剂对茶皂素产率的影响不同沉淀剂对茶皂素纯度的影响

综合考虑纯度和差率，应选用乙醚做沉淀剂。

95%乙醇-丙酮最佳配比的选择

在浸提温度为60 C，浸提时间为3 h,液料比为6:1条件下，研究95%乙醇-丙酮以2:1、3:1、4: 1、5:1、6:1混合(总体积为60 mL)时对茶皂素产率和纯度的影响。

95%乙醇一丙酮配比对茶皂素产率的影响 95%乙醇一丙酮配比对茶皂素纯度的影响

综合考虑产率和纯度两个因素.确定95%乙醇一丙酮最佳配比为4:1。茶皂素易溶于含水乙醇、而难溶于丙酮乙醇比例增大，有利于茶皂素的浸出.产率提高而丙酮比例的减小则蛋白质、单宁等不溶于丙酮的物质被浸出的可能性增大.故纯度降低。

不同浸提温度对茶皂素产率及纯度的影响

在95%乙醇一丙酮配比为4:1，浸提时间为3h液料比为6:1条件下，分别研究反应温度为50、55、60、65、70℃时对茶皂素产率和纯度的影响。