（有机化学专业论文）茶籽饼中茶皂素的提取纯化研究.pdf

摘要 我国茶籽资源十分丰富，对茶皂素进行开发、应用前景广阔，经 济效益明显。本文在综述了茶籽饼中茶皂素( t e as a p o n i n ) 的性质 及在各领域的应用和茶籽饼中茶皂素的检测、提取和纯化的基础上， 以纯化的茶皂素为标准品，采用紫外分光光度法和反相高效液相色谱 法( h p l c ) 对茶籽饼中茶皂素进行检测，优化从茶籽饼中依次提取茶 油和茶皂素的工艺条件，采用除色素和大孔吸附树脂法对粗茶皂素进 行纯化。 本论文的研究工作由以下几个部分组成： ( 1 ) 茶皂素的定量分析 研究了用索氏提取器提取茶籽饼中茶皂素，反相高效液相色谱法 ( 职l c ) 测定茶皂素含量的方法：以r p - 0 d s ( 1 5 0 珊x 4 6 加m ，i d ，5 l im ) 作分析柱，以甲醇作流动相，流速控制在0 5 0m l m i n ，检测 波长2 8 0 n m ，以质量浓度为横坐标，峰面积为纵坐标，褥到工作曲线 为y = 3 5 4 x1 0 e ) ，+ 1 1 5 1 0 5 ，相关系数达0 9 9 9 7 。方法标准回收率 9 7 9 3 1 0 2 7 8 ，相对标准偏差为0 1 0 0 4 9 之间。通过反相 高效液相色谱法测定茶籽饼中茶皂素的含量为1 2 7 0 6 。该法快速简 捷，精密度高，重现性好，适于茶籽饼中茶皂素的检测。 ( 2 ) 茶油和茶皂素的提取 用索氏提取法对茶籽饼中茶油和粗茶皂素的提取进行了研究，选 择石油醚( 沸程6 0 - 9 0 ) 和甲醇分别作为茶油和茶皂素的最佳提取 剂，通过一系列单因素实验和b ( 3 3 ) 正交实验，得出提取茶油的最 佳工艺条件是：时间1 2 0 m i n ，料液比6 m l g ，回流速度4 m i n 次，提取 率为7 8 ；提取粗茶皂素的最佳工艺条件为：时间1 2 0 m i n ，料液比 6 倒l g ，回流速度1 2m i n 次，提取率为1 8 7 7 。该法提取与分离工 艺简单，提取率高，适应于工业化生产。 ( 3 ) 茶皂素的纯化 研究比较几种脱色剂对茶皂素脱色效果的影响，结果表明双氧水 用于茶皂素的脱色效果较好，通过正交实验得出其最佳脱色条件为： 脱色温度6 0 、脱色时间9 0 m i n 、h 2 0 ：加入量为3 ，溶液p h 值为1 0 。 以经过处理了的茶籽饼甲醇提取物为原料，考察了a b 8 、s 一8 、 x - 5 、d - 4 0 2 0 、n a k - 9 大孔吸附树脂对茶皂素的吸附效果和解吸情况， 确定了a b 一8 树脂对茶皂素的吸附和洗脱效果较理想。结果表明：p h = 5 、 流速1 b v h ，以9 0 的甲醇作洗脱剂，树脂使用4 次后可再生使用。利用 a b - 8 大孔吸附树脂分离、丙酮沉淀、甲醇结晶的方法可将茶籽饼甲醇 提取物中的茶皂素提纯至i j 9 6 以上，得率大于6 0 。 关键词反相高效液相色谱，茶油，茶皂素，提取，纯化 l i 硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t n ed e v e l o p m e n to ft h et e as a p o n i nm a yh a v eb r i g h tf u t u r ea n d r e m a r k a b l ee c o n o m i cb e n e f i tb e c a u s et h e r ei sa b u n d a n tt e a - s e e dp a n c a k e r e s o u r c ei nc h i r l 轧q u a n t i t a t i v ed e t e r m i n a t i o no f t e as a p o n i nw i t hp u r i f i e d t e as a p o n i na ss t a n d a r db yu v s p e c t r o p h o t o m e t r ya n dr e v e r s e - p h a s eh i g h p e r f o r m a n c el i q u i dc h r o m a t o g r a p h y ( h p l c ) w a ss t u d i e d 1 1 1 eo p t i m u m t e c h n o l o g i c a lc o n d i t i o n so fc h ao i la n dt e as a p o n i n se x t r a c t i n gi nt u r n f r o mt e a - s e e dp a n c a k ew e r es t u d i e d t w om e t h o d sh a v eb e e nu s e di n p u r i f i c a t i o no ft e as a p o n i n s o n em e t h o dw a st h a tt e as a p o n i nh a db e e n d e c o l o r e dw 胁h 2 0 2 ，a n o t h e rw a sp u r i f i c a t i o nw i t hm a c r op o r o u sr e s i n s o nt h eb a s eo ft h er e v i e wt ot h ec h a r a c t e r so ft e as a p o n i na n d a p p l i c a t i o n s i ns o m e f i e l d s ，a n do ns u m m a r i z e dq u a n t i t a t i v e d e t e r m i n a t i o n , e x t r a c t i o na n dp u r i f i c a t i o no ft e as a p o n i nf r o mt e a - s e e d p a n c a k e ，t h ef o l l o w i n ge x p e r i m e n t sw e r ec a r r i e do n ： ( 1 ) q u a n t i t a t i v ea n a l y s i so f t e as a p o n i n a r e v e r s e - p h a s eh i g hp e r f o r m a n c el i q u i dc h r o m a t o g r a p h ym e t h o d ( 肿l c ) f o rd e t e r m i n a t i o no ft h et e as a p o n i nw h i c he x t r a c t e df r o m t e a - s e e dp a n c a k ew i t hs o x h l e te x t r a c t o rw a ss t u d i e d a f t e rv p 0 d s ( 1 5 0 m m x 4 6n l n l 。i d5 9 r n ) w a sc h o s e na sa n a l y t i c a lc o l u m na n dm e t h y l a l c o h o la taf l o w - r a t eo f0 5 0m l m i na sm o b i l ep h a s e t h eu vs i g n a lw a s d e t e c t e da t2 8 0m n n 硷v a l u eo fa b s c i s s as h o w st h em a s sc o n c e n t r a t i o n , a n dy - a x i s a r e a 1 1 1 el i n e a re q u a t i o nw a sy = 3 5 4 x 1 0 0 x + 1 1 5 x l o 硼k r e c o v e r yo ft e a s a p o n i ni s9 7 9 3 l0 2 7 8 t h er e l a t i v es t a n d a r d d e v i a t i o ni s0 1 蝴n o 5 l t h r o u g hm e t h o do f 哪l cd e t e r m i n e dt h e c o n t e n to ft e as a p o n i ni nt e a - s e e dp a n c a k e w a s1 2 7 0 6 硼1 er e s u l t so f t h ee x p e r i m e n t sc o n f o r m e dt h a tt h i sm e t h o dw a s a c c u r a t e ，r a p i d ，s i m p l e a n dr e p r o d u c i b l e 但) e x t r a c t i o no f c h ao i la n d t e as a p o n i n t h ee x t r a c t i o nt e c h n o l o g yo fc h ao i la n dr a wt e as a p o n i nf r o m t e a - s e e dp a n c a k ew a ss t u d i e di nt h i sp a p e r , p e t r o l e u me t h e r ( r a n g eo f b o i l i n gp o i mf r o m6 0 ct o9 0 c ) w h i c h u s e di ne x t r a c t i o no f c h ao i la s e x t r a c t a n tw a so p t i m u m ，a n dm e t h y la l c o h o lw a st h eo p t i m u me x t r a c t a n t i ne x t r a c t i o no ft e as a p o n i n 1 1 1 eo p t i m u me x t r a c t i o np a r a m e t e r sw e r e 硕士学位论文 a b s t r a c t o b t a i n e d b y as e r i e so f s i m p l e x f a c t o r e x p e r i m e n t sa n d t h e p e r p e n d i c u l a r d e s i g no fl 9 ( 3 ) f a c t o r s ，i e ，t h eo p t i m u me x t r a c t i o n p a r a m e n t e r so fc h ao i lw e r e ：t i m ea t12 0m i n u t e s 。t h el i q u i d - t o - s o l i dr a t i o i s6 m l g ，c i r c u m f l u e n c ev e l o c i t yo ff l o ww a s4 m i n u t e s t i m ea n dt h e r e s u l t si nt h ee x t r a c t i o nr a t eo fc h ao i lr e a c h e d7 8 ：t h eo p t i m u m e x t r a c t i o np a r a m e n t e r so fr a wt e as a p o n i nw e r e ：t i m ea t1 2 0m i n u t e s ， t h el i q u i d - t o s o l i dr a t i ow a s6 m l g ，c i r c u m f l u e n c ev e l o c i t yo ff l o ww a s 1 2 m i n u t e s t i m ea n dt h er e s u l t si nt h ee x t r a c t i o nr a t eo ft e as a p o n i n r e a c h i n g18 7 7 t h i sm e t h o dh a sm u c hm o r ea d v a n t a g e s ，s u c ha s ， t e c h n i q u eo f e x t r a c t i o na n ds e p a r a t i o ni ss i m p l e ，t h ec o s ti sl o w e r , t h e e f f e c t i v eo fe x t r a c t i o ni sh i g h e re t c t h i sm e t h o dc a nb eu s e di nf a c t o r y ( 3 ) p u r i f i c a t i o no f t e as a p o n i n e f r e c to fd i f f e r e n td e c o l o r i z e r so nt e as a p o n i nd e c o l o r i z a t i o nw a s s t u d i e d t h eo p t i m u mc o n d i t i o no fh y d r o l y s i sf o u n db yo i t h o g o n a lt e s t w a s ：d e c o l o r i n gt e m p e r a r a r e6 0 。c ，d e c o l o r i n g t i m e 9 0 m i n ，3 h 2 0 2 ，p h = 1 0 w i t l lt h em a t e r i a lo fp r e t r e a t e dm e t h y la l c o h o le x t r a c to ft e a - s e e d p a n c a k e ，t h ea d s o r p t i o na n dd e s o r p t i o ne f f e c t so nt e as a p o n i no f m a c r o p o r o u sr e s i n sw e r es t u d i e d ，s u c ha sa b - 8 ，s - 8 、x - 5 、d 一4 0 2 0 、n a k - 9 t h er e s u l t ss h o w e dm a ta b 一8w a st h es u i t a b l er e s i no fp u r i f y i n gt e a s a p o n i n s t h eo p t i m u mt e c h n o l o g i c a lc o n d i t i o n sa sf o l l o w ：p h 亍5 f l o w r a t e1 b v h ，a n d9 0 e t h a n o la se l u t i n ga g e n t r e s i nc o u l db er e g e n e r a t e d a f t e re v e r yf o u rt i m e su s e s t h ee x t r a c tw a st r e a t e db ya b - 8r e s i n ，t h e n p r e c i p i t a t e db ya c e t o n e ，f i n a l l y , i th a sb e e n t u r n e di n t oc r y s t a lb y9 0 m e t h y ia l c o h 0 1 t h i sm e t h o dw a su s e dt op u r i f yt h et e as a p o n i n t h e p u r i t yo ft h et e as a p o n i n so b t a i n e di nt h i sw a yw a so v e r9 6 ，a n dt h e y i e l dw a s o v e r6 0 k e yw o r d s r e v e r s e - p h a s eh i g hp e r f o r m a n c el i q u i dc h r o m a t o g r a p h y , c h ao i l ，t e as a p o n i n , p u r i f i c a t i o n ，e x t r a c t i o n i v 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我 共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。 作者签名：耄龇 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即；学校 有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位 论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论 文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。 作者签名：髭l 习立导师签 嗍巧虹月毕 硕士学位论文 第一章绪论 第一章绪论 茶皂素是从山茶科植物种子或叶中提取出来的纯天然非离子表面活性荆。我 国茶籽资源十分丰富，茶籽榨取食用油后，得到大量的茶籽饼。茶籽饼中含有 6 8 的残余茶油、1 0 1 5 的茶皂素，从茶籽饼中提出这部分茶油和茶皂素， 对综合利用油茶资源，提高油茶果的经济价值，开发新产品，具有十分重要的社 会效益和经济价值。 1 1 茶皂素的结构和性质 1 1 i 茶皂素的结构 茶皂素属五环三萜类皂甙，广泛存在于各种茶类植物中，其化学式 c 5 7 h 9 0 0 2 8 ，分子量1 2 0 3 。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，其化学结构见图i - i 。茶皂素的甙元为b 一香树素( p - a m y r m ) 衍生物， 基本碳架为齐墩果烷( o l e a n a n e ) ，目前已分离鉴定出茶籽皂素7 种甙元，茶叶皂 素4 种甙元。糖体主要有阿戊糖、木糖、半乳糖及葡萄糖醛酸等：有机酸包括当 归酸、惕各酸、醋酸和肉桂酸等：有机酸与甙元结合形式为甙元上羟基与有机酸 形成酯i i - 2 1 。 1 1 2 茶皂素的理化性质 图i - i 荼皂素的分子结构 茶皂素( t e as a p o n i n ) 又名茶皂甙、皂角甙、皂甙，具有皂甙的通性。水 硕士学位论文 第一章绪论 溶液呈茶褐色，无不溶物，p h 值为5 o 6 5 ，表面张力为4 7 5 1 n ，熔点2 2 3 ( 2 2 2 4 c 。茶皂素具有苦辛辣味，纯品为无色微细柱状晶体，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、氯仿、 苯、石油醚等有机溶剂；微溶于温水、二硫化碳和乙酸乙酯；易溶于含水甲醇、 含水乙醇以及正丁醇、冰醋酸、醋酐、吡啶等。茶皂素溶液中加人盐酸时，皂甙 就沉淀。有很强起泡能力，具有吸湿性，有强溶血作用，在茶皂素中加入胆固醇， 可使溶血作用消失i 卅，茶皂素的水溶液能被醋酸铅、盐基性醋酸铅和氢氧化钡 所沉淀，析出云状物，而对氯化钡和氯化铁不产生沉淀1 4 1 。茶皂素的主要理化性 质见表卜1 。 表卜1 荼皂素的主要理化性质 1 2 茶皂素生物活性方面的研究进展 1 2 1 茶皂素的溶血作用 茶皂素对动物红血球有破坏作用，产生溶瓿现象。以产生溶血的最大稀释倍 数即溶血指数来衡量其活性大小，茶皂素的溶血性能比蒹悔( c a m e l l i as a s a n q u a ) 皂素要低，但是它与茶叶( c a m e l l i as i n e n s i s ) 皂素、山茶( c a m e l l i aj a p o n i e a ) 皂 素相当。茶梅皂素的溶血指数为1 0 0 0 0 0 0 ，茶皂素、茶叶皂素和山茶皂素的溶 血指数均为1 0 0 0 0 0 。 茶皂素仅对血红细胞( 包括有核的鱼血、鸡血和无核的人血等红细胞) 产生 溶血，而对白细胞则无影响。因此，茶皂素对鱼有毒性作用，而对对虾无毒性作 用。其溶血机理据认为是茶皂素引起含胆固醇的细胞膜的通透性改变所致，最初 是破坏细胞膜，进而导致细胞质外渗，最终使整个红细胞解体 5 - 6 1 。 发生溶血作用的前提，是茶皂素必须与血液接触，据推测，可能是由于它与 血液中的大分子醇( 如胆固醇等) 结合成复盐所致。因此它对冷血动物毒性很大， 对人畜等高等动物口服无掣”。 1 2 2 茶皂素的抗渗消炎及药理作用 2 硕士学位论文第一章绪论 茶皂素的药理作用，是最早研究的项目之一。p c h a t t o p a d h y a y 等【7 】对茶皂素 抗渗、消炎作用进行了一系列不同类型发炎的动物模拟试验。结果表明，剂量 2 m g k g - 1 茶皂素的水肿抑制率，最高是对化合物4 8 8 0 诱发模拟型，达4 6 ， 最低是对高岭土诱发模拟型为1 0 ；平均3 0 水肿抑制作用的剂量，对卵蛋白诱 发型为1 3m g k g - 1 ，对鹿角菜精宁诱发型为i 4 5 m g k g - 1 。茶皂素的明显抗渗漏 与抗炎症特性，主要表现在炎症初起阶段使受障碍的毛细血管透过性正常化1 4 1 。 茶皂素的药理作用，还表现在刺激动物体内激素分泌的作用。从胃给药1 0 m g k g - 1 剂量的茶皂素，3 0 m i n 后鼠血清中促肾上腺皮质激素( a c l h ) 为1 0 7 1 p g m l - 1 ，而生理盐水的对照组仅为9 5p g m l - 1 。a c t h 是促进分泌相应激素的促 激素，主要功能是促迸糖皮质激素的合成和分泌。因此，茶皂素能增加血液中皮 质甾酮的含量。茶皂素对皮质甾酮分泌的诱导活性e d 5 0 值为4 9 m g k g - 1 。此外， 肾上腺皮质激素( 皮质甾酮) 的生理活性对糖代谢的作用很强，可促进糖元异生 和葡萄糖新生，抑制血糖的利用，由于抑制了葡萄糖的氧化，有血糖偏高现象。 因此，茶皂素能增加血糖的含量嗍。 1 2 3 茶皂素的抗菌作用 茶皂素的抗菌作用已在茶籽饼作为防治某些皮肤病的应用中得到体现。熊文 淑研究发现，茶皂素对白色念珠菌、大肠杆菌均有抑制作用。金继曙等研究表明， 茶皂素有较好的抗菌作用，对浅表真菌感染具有治疗效果。也有报道，茶皂素对 多种皮肤病瘙痒有抑制作用。金继曙等对油茶饼抗菌成分的研究表明，与茶皂素 结构类似的油茶皂素，经体外和临床预试验均证明有较强的抗菌活性，对红色毛 癣菌、石膏样癣菌、断发癣菌、黄色癣菌、紫色癣菌、絮状表皮癣菌的m i c 为 0 1 2 5 1 0 0 0 r a g m l - 1 ，对白色念珠菌的抗菌活性最强，m i c 为0 0 6 2 5 0 2 5 0 0 r a g m l - 1 。福床试用2 0 例皮肤癣菌病，取得了较好的疗效，痊愈率为7 5 ， 有效率为1 0 0 t g j 。 在植物病害防治方面，山茶叶的抗菌皂甙c a m e l l i di ni 、，具有抑制茶 炭疽病或轮斑病菌的分生孢子发芽的作用，还使稻瘟病菌、水稻胡麻斑病菌、 柑桔黑斑病菌、茶叶灰色霉菌、茶叶枯病菌、苹果轮斑病菌、梨黑斑病菌等的孢 子产生异常发芽。茶皂素对植病的抗菌作用研究较少。针对茶树易受炭疽病侵害 的现象，安藤康雄等研究发现，茶皂素对茶炭疽病的分生孢子发芽无抑制作用。 山茶叶皂素作为生物农药已有专利报道。油茶皂素在油茶抗炭疽病中也起特殊的 作用【姗。 3 硕士学位论文第一章绪论 1 2 4 茶皂素的生物激素样作用 据w i e k r e ma s i n g h erl 等人的实验，用提纯的茶皂素和茶根皂素处理茶苗 时，能刺激其生长。可以促进茶叶增产。茶皂素在促进动物生长方面，已在促进 对虾生长上得以较好的体现。研究结果表明，经茶皂素处理的对虾生长较对照组 快，并且其体长增长率随茶皂素的浓度而递增。茶皂素促进对虾生长，主要是促 进其蜕皮，其原因可能与茶皂素刺激体内激素分泌有关。根据茶皂素的生物活性 开发而成的茶皂素对虾养殖保护剂，不仅发挥了茶皂素的鱼毒活性，而且发挥了 茶皂素对对虾生长的促进作用， 在对虾养殖中产生了综合效应l “1 ”。 1 2 5 茶皂素的灭螺作用 研究表明，茶皂素不仅对鱼类具有毒性，对钉螺也具有杀灭作用。钉螺是血 吸虫的中间宿主，灭钉螺是防治血吸虫病的一项重要措施。张楚霜等用茶皂素对 钉螺的成螺、幼螺和螺卵进行浸杀和喷杀试验，结果表明，茶皂素浸杀成螺、幼 螺和螺卵均有较好的杀灭效果， 5 m g l - 1 浸杀钉螺效果达1 0 0 。5 ，水温越高杀灭 效果更好。油茶皂素的灭螺效果也表现出相似的结果【1 3 】。 1 3 茶皂素的应用研究进展 茶皂素是一类功能性活性成分，它的表面活性、生物活性等活性机能的研究 已取得了很大进展，其众多的作用与功效得到了科学的验证，在农业保护、医药、 人造板行业、日化行业、毛纺及纺织行业、建材、食品行业等方面都有重要的应 用，茶皂素的工业化应用前景广阔。 1 3 1 茶皂素在农业保护方面的开发应用 茶皂素对有害生物的活性机制主要是由于粘附性强，对生物体表气门具有堵 塞作用，继而窒息而亡。对农药的增效作用机制则是能够改善农药的理化性能， 提高某些农药在植物叶片表面的沉积量，有助于农药有效成分在虫体和植物体内 的渗透。茶皂素可以破坏虫体内解素代谢酶的活性，使某些昆虫产生拒食作用并 影响其生长发育。 以茶皂素( t d s 2 0 5 0 ) 为主体精制而成的环保型农药助剂可广泛地应用于杀 虫剂、杀菌剂、除草剂等达到增效、增溶、减毒之目的。同时由于茶皂素的驱避 4 硕士学位论文 第一章绪论 和生物激素作用其本身也是一种很好的杀虫、杀菌的生物农药，还能刺激作物生 长。地下害虫是很难防治的虫害，以茶皂素为主剂研制的专用杀虫剂，不但能有 效地杀死地老虎、蚯蚓、线虫等，而且不会造成土壤污染，有利于环境保护。茶 皂素还对钩虫卵及蚴虫、血吸虫的中间宿主钉螺、危害蔬菜水果的红蜘蛛、蚜虫、 螨虫等具有良好的毒杀活性 4 1 。 茶皂素作为直接的杀虫剂、杀螨剂等直接杀害，茶皂素对鳞翅目幼虫、地下 害虫、危害水稻的钻心虫、卷叶虫等有很好的杀虫作用，对瓜枯萎病、稻瘟病和 纹枯饼有很好的抑制作用；茶皂素可作为农药增效剂使用，提高农药毒杀效果， 作为分散剂、湿润剂、乳化剂应用于农药加工上，提高原药的湿润分散能力，降 低药液的表面张力，增强其湿展性，提高药剂在靶体上有效沉积量，使之有助于 农药药效充分发挥【件。 茶皂素对鱼类、蛙类、水蛙等冷血动物有致死作用，可将其配成生物农药， 此生物农药对人畜、农作物无害，杀虫效果好，且耐雨水冲刷，可实施于蔬菜、 水果、茶叶、水稻及室内消毒。茶皂素在养虾中可清除虾池中的有害鱼类，防治 虾黑鳃病的发生及控制寄生虫，且可促进虾脱皮和生长 1 7 - l g l ；茶皂素在畜牧业上 可防治畜禽体表及体内寄生虫，降低动物体内胆固醇水平，开发低胆固醇动物制 品。利用茶皂素配制的饲料添加剂能够有效代替抗生素，减少人畜共患疾病。茶 皂素还具有刺激植物生长的作用。用茶皂素喷洒修剪复壮茶树可增产，用于处理 茶种子可促进发芽【1 9 - 2 2 1 。 1 3 2 茶皂素在医药方面的开发应用 研究发现茶皂索对皮肤病原真菌有抗菌活性，有很好治疗浅表真菌感染的效 果，具有一定的抗炎作用、抗过敏性气喘作用、抗遗传肥胖症作用【2 l 】和降血压 作用等活性作用吲。 茶皂素具有化痰止咳、镇痛、抗炎等效果，可治疗腹泻、老年性气管炎和各 类水肿，其止咳效果优于中药竹节人参皂甙。茶皂素在人体内不被吸收，但可促 进肠道内纤维素吸附胆汁酸，起到降低胆固醇的作用，国内已研究开发的茶籽姜 蜜糖浆用于治疗老年性慢性气管炎效果明显；茶皂素( t s 2 1 0 6 ) 具有明显的抗 渗漏与抗炎症特性，在炎症初始阶段，能使受障碍的毛细血管透过性正常化。茶 皂素能够刺激体内激素分泌，促进肾上腺皮质激素( a c l m 的分泌作用，增加 血液中皮质甾酮的含量和刺激肾上腺皮质机能，故而可以调节血糖含量，还可降 低胆固醇含量，预防心血管疾病，这引起了医学界的浓厚兴趣，并且进行了大量 的毒理、药理试验，有望应用于预防心血管疾病；茶皂素可有效降低血液、肝脏、 5 硕士学位论文第一章绪论 胃中的乙醇与乙醛浓度，有助于过量饮酒的后作用，保护肝胃器官，茶皂素还能 抑制酒精的吸收，加速酒精的分解，可用于醒酒，有望开发醒酒茶1 2 3 - u 1 。 1 3 3 茶皂素在日化行业的应用 由于茶皂素易酶解成无毒的化合物，不会对环境产生污染。是天然的活性剂， 具有良好的去污、起泡、湿润、分散和乳化作用，在日化行业是难得的表面活性 剂材料。茶皂素有去污、杀菌、消炎、止痒等功能，经精制后可用于配制高档洗 发香波，柳荣祥、夏春华等1 2 5 l 研制开发的茶皂素洗理香波，具有洗发护发双重功 能，洗涤后头发光泽、手感良好。针对茶皂素的较强分散性，研制时重点解决了 增稠增厚技术，使其粘度达到规定指标。通过增稠增厚剂的筛选和茶皂素用量试 验，确定了符合粘度指标( 大于2 5 0 c e ，2 5 c ) 的“茶皂素洗理香波”配方。同时， 进行茶皂素洗理香波的毒理试验，属实际无毒类，对皮肤无刺激、无致敏作用， 使用是安全的。卫生指标达到规定的要求。产品实施商品化生产已达十多年年， 经久不衰。茶皂素香波的开发研究，不仅发现洗涤后手感爽滑、松软、光亮、梳 理性好等直接感观外，还对头发本质进行检测，定伸长弹性率和摩擦系数优于同 类产品。 刘淑霖( 1 9 8 8 ) 闭开发研制茶皂素洗浴净，既能洗头，又能洗浴，具有养发 护肤之功能。将茶皂索应用于花露水中，对蚊虫叮咬、消炎、止痒、止痛有特效。 目前洗涤剂正朝着环保方向发展，对绿色复合型洗涤用品的需求越来越迫切，李 运涛等1 2 7 1 使用茶皂素与过硼酸钠进行复i e $ u 取洗涤助剂，制得的洗涤剂具有洁 净漂白作用高、去污除臭能力强、环保清洁等良好的应用效果。 1 3 4 茶皂素在食品工业中的应用 试验证明，茶皂素的安全剂量在5 0 q 5 0 m e j k g d 作为食品添加剂是安全的。 据日本专利报道，将它该性为a 糖基茶籽皂素，可用作多种药物或保健饮料及食 品。茶皂素用于清凉饮料和酒类中，加入2 4 5 0 m g l 可防止酵母生长，使酒质稳 定【l o l 。茶皂素可作为发泡稳泡剂在啤酒生产中得到应用，由于茶皂素可抑制酒 精吸收，可开发醒酒茶【4 】，因其具有较强的吸收二氧化碳的特性，可用在清凉饮 料上如汽水和啤酒中作助泡剂1 2 0 l 。 1 3 5 茶皂素的其它用途 6 硕士学位论文第一章绪论 茶皂素配制成的金属切削液具有很好的润滑、冷却、洗涤、防锈功能【l 。茶 皂素在橡胶工业上作泡沫橡胶的起泡剂和作为泡沫灭火器的发泡剂，在造纸、纺 织工业用作脱脂剂 5 1 。在石油和煤炭工业中茶皂素可用于泡沫钻井、泡沫排水等 方面【l 哪；可作医药工业原料和矿山的浮选剂；茶皂素作为分散剂应用于淀粉胶 液，增加淀粉胶液的流动性和稳定性，效果良好田l 。在摄影业中，用于感光胶 片的生产和制作显影纸和热显影的耐水涂层，用于碳素墨水生产的分散剂，分散 效果明显；在重氮复印上可阻止释放卤素，提高复印清晰度和质量；茶皂素可络 合重金属，可作工厂治理“三废”的水处理剂，作为络合剂用于废水处理【3 0 j ， 孟佑婷等【5 3 】利用茶皂素浮选去除废水中的镉离子。 1 4 茶籽饼中茶皂素提取方法 国内茶皂素的提取研究近l o 多年来取得了很大的进展。茶皂素的提取方法 主要有水浸法、吸附法和有机溶剂法【3 3 】及在此基础上推广新方法，如水提一沉 淀法 3 4 1 、水提一醇萃法、树脂吸附法 3 5 1 、超声波法 3 6 1 等。 1 4 1 水浸法 水提法是最早开发提取茶皂素的方法，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，工艺流程如下：茶籽饼用6 号汽油溶剂脱脂 后，用热水浸泡得浸提液，分离除去租渣，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，法工艺简单、成本低、投资少、见效快。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，纯化较困剌3 7 - 4 0 i 。 由于茶皂素有很强的起泡能力和在较高温度下易变质，真空蒸发浓缩水溶剂 不仅难度很大，而且能耗高，生产周期长 , i l l 。 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l i “。 陈海辉等【4 l 】发明了一种新的水提法，浸提前用化学处理抑制、消除茶籽饼 中水解酶的活性，有效抑制茶皂素的水解，用纳滤膜浓缩澄清的浸提液，减少废 弃相中的茶皂素含量，高速离心分离，有效除去浸提液中的糖类、蛋白质、淀粉、 硕士学位论文 第一章绪论 果胶等杂质。该法工艺过程简单、设备投资和生产成本低、能耗少，所得茶皂素 产品呈淡黄色，纯度超过8 0 ，得率超过7 0 。 1 4 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甲醇或含水乙醇作浸提剂，从茶籽饼中提取茶皂素方 法【4 2 水】。 胡静等湖对从茶籽饼中提取茶皂素的生产工艺迸行了试验性研究，考察浸提 温度、甲醇浓度、浸提次数、浸提时间、浸提剂的用量对茶皂素收率的影响，优 化了浸提参数，得出了最佳操作工艺参数是：温度6 5 ，浸提次数4 次，液固 比6 ：1 ，浸提时间1 5 h 此，甲醇浓度6 5 0 3 。 张家炳掣6 l 】用正交试验探讨醇提法从茶籽饼中提取茶皂素的最佳条件。考察 温度、时间、乙醇浓度3 个因素，发现在实验条件下温度及醇的用量两个因素对 租茶皂素的得率影响显著，在6 0 、2 5 倍样品重的乙醇量提取5 h 租茶皂素得率最 高，达到2 3 3 5 9 6 。 醇提法能耗小，茶皂素产品颜色浅，收率高，纯度可达7 0 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，可供出口：但醇尤其是乙醇 的价格维持在较高水平，该方法生产工艺一次性投资大，工艺复杂，设备要求高， 成本高，厂家维持生产艰难 4 4 4 7 1 。 1 4 3 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。水浸法杂质多、 纯度低，后处理相当困难；醇提法投资大、成本高、工艺复杂。水提一沉淀法克 服了两者不足之处i 埘。该法是用热水作为浸提剂，在浸提剂中加入沉淀剂c a o ， 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。 8 硕士学位论文 第一章绪论 水提一沉淀法生产茶皂素纯度平均可达9 2 9 6 ，使水提法得到完善，其工艺与乙 醇法相比，也较为简单，值得推广应用】。 1 4 4 水提一醇萃法 水提一醇萃法是根据茶皂素易溶于热水和乙醇，不溶于冷水性质，其工艺流 程是：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a 1 2 ( s o , ) 3 ， 沉降除杂冷却后，再用质量分数为9 5 乙醇转萃其中的茶皂素，然后浓缩、脱色、 干燥得到茶皂素。 水提一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1 5 ，茶皂素杂质的含量 比水浸法的少，纯度可达9 5 ，产品质量高、用途广，是一项值得推广和实现工 业化的技术【4 。 1 4 5 树脂吸附法 大孔树脂是近年发展起来一类有机高分子聚合物，它具有物化稳定性高、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，因而广泛用于物质的分离纯化嗍。 树脂吸附法是赵晓东1 4 9 等人提出的。其工艺流程如下：用国产苯乙烯型共 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 4 s - s o ) ，但此法在大型工业上尚未见应用报道【3 3 1 。在茶皂素提取过程中，茶籽饼 细度、温度、浸提时间、溶剂浓度和茶饼粕水分对茶皂素提取有一定影响，因而 要很好控制i l ”。 1 4 6 脱脂一浸提一脱色法 范正国等【5 l 】采用“脱脂一浸提一脱色”的工艺从茶饼中提取茶皂素，脱脂一浸 提一脱色法是一种简单合理的生产工艺，它比水浸法、溶剂提取法工艺简单，成 9 硕士学位论文第一章绪论 本低，所得茶皂素纯度高，色泽好。 1 4 7 超声波法 刘昌盛等脚】利用超声波来提取脱壳油茶饼粕中的茶皂素，分别考察超声波 功率、超声波提取时间、乙醇浓度、料液比及溶液温度对提取率的影响，把该法 与水浸法和乙醇溶液提取法在提取时间、能耗、茶皂素含量和得率方面进行了比 较，证明超声波法提取茶皂素的优点。在超声频率2 0 k h z ，提取时间2 0 m i n , 乙醇 浓度8 0 ，料液比l ：4 ，超声功率8 0 0 w ，提取温度为5 0 c 时茶皂素的提取率为 9 6 1 。超声波法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。 1 4 8 膜分离法 膜技术是2 0 世纪6 0 年代初发展起来的新兴物质分离技术，它借助于人工合 成的，具有选择透过性的膜，利用压力差、温度差、电位差作为推动力，基于物 质能否透过膜或透过膜的速率不同，使流体中各成分得以分离、分级或富集的技 术湖。针对传统工艺浸提时间长、分离纯化装置能耗大、效益低，急需采用新 技术来降低生产成本、提高茶皂素的产品质量，曹万新p ：i j 提出利用膜分离技术 精制茶皂素的新工艺：先用预过滤器去除如蛋白质、糖类等大分子物质，后用超 滤膜去除如水、溶剂等小分子物质，得到纯度较高的茶皂素浆。 1 5 茶皂素纯化方法研究 市售的茶皂素色泽深、气味刺鼻、含量低，是限制其开发的主要质量原因， 有报道显示：气味并不是茶皂素所固有的，完全可以除去。显然，采用合适的纯 化方法用于生产意义重大。 经典的纯化方法往往需要多次工序，例如针对茶皂素的脱色大多采用h 。0 2 氧化破坏色素、离子交换树脂或二者相结合的方法等刚。茶皂素的纯化方法， 常见的有化学沉淀法f 5 5 】、正丁醇萃取法、硅胶或聚酰胺柱层析法【5 6 】、明矾、壳 聚糖等絮凝剂法脚】等。但这些方法都存在着不足，或者很难是茶皂素达到无色、 质感好、纯度高、性能稳定的要求，或者收率很低【l o 】。因此茶皂素纯化的改进 措施被提出。杨国坤等1 5 8 】利用胆甾醇的乙醇溶液能有效地用于茶皂素的分离精 制【跏，采用改进的胆缁醇纯化法得到了纯度9 8 5 以上的茶皂素精品。现在新出 现的方法有在水提法基础上的大孔树脂法 6 0 1 和超滤膜法。 1 0 硕士学位论文第一章绪论 1 5 1 茶皂素的脱色工艺研究 茶皂素提取过程中一般需要加热回流，由于含有大量的氨基酸和糖类，在提 取茶皂素的过程中。杂质中的氨基酸和糖类发生了美拉德反应( m a i l l a r d r e a c t i o n ) 1 6 1 1 ，导致大量色素的产生，所得产品纯度不高，通常为黑色或深褐 色1 7 w ，并且这些色素复杂多样，难以用常规方法除去，蔡金等 4 6 1 对提取过程中 的色素抑制进行研究，通过调节温度、p h 值、水分活度等来抑制美拉德反应， 降低茶皂素产品的色素，得到颜色较浅纯度较高的茶皂素产品。 粗茶皂素经精制后还会含有一些色素、黄酮、单宁类物质，色泽仍较深，影 响茶皂素的外观及档次【6 2 删。采用白土、活性碳、h 2 晚、e d t a 四种脱色剂对茶皂 素进行脱色，研究比较这几种脱色剂对茶皂素脱色效果影响，h 2 0 。对茶皂素的脱 色效果最好，并用正交实验得出最佳脱色条件。 1 5 2 化学沉淀法 化学沉淀法是在水浸法的基础上加入沉淀剂，将茶皂素沉淀后在加入沉淀转 化剂得到茶皂素。常用的沉淀剂有醋酸铅、盐基性醋酸铅、丙酮等，沉淀转化剂 采用较多有氧化钙、氧化钡网。 刘晶晶等利用蛋白质、单宁等杂质不溶于丙酮的性质，通过实验确定乙 醇一丙酮沉淀法来纯化茶皂素，得到纯度很高的茶皂素产品。 1 5 3 正丁醇萃取法 卢仁杰删利用茶皂素溶于热无水乙醇而难溶于冷无水乙醇的