粗茶皂素的制備、純化及其表面活性研究

解慶范　李元明　陳仕芳

摘要：以山茶樹的乙醇浸提液為原料，分別對明礬法和氧化鈣沉淀法制備茶皂素粗品的產率和純度進行了比較，考察了茶皂素的純化工藝及茶皂素的表面活性。結果表明，采用明礬法可以制備純度達70%以上的茶皂素。在以80%的乙醇為溶劑，丙酮為沉淀劑，料液比為1 ∶20，溶劑與沉淀劑之比為1 ∶2的條件下純化茶皂素粗品，可得到純度達93%以上的茶皂素純品。茶皂素的臨界膠束濃度為0.5%，是一種性能優良的起泡劑和乳化劑。

關鍵詞：茶皂素；提取率；純化；表面活性

中圖分類號： TQ423 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2014）04-0206-03

收稿日期：2013-08-19

基金項目：福建省大學生創新創業訓練計劃項目（編號：2012CXSY省09）。

作者簡介：解慶范（1965—），女，黑龍江鶴崗人，教授，主要從事配位化學和活性物質提取研究。E-mail：xqf360@sohu.com。茶皂素是一種性能優良的天然表面活性劑，可以作為乳化劑、發泡劑、濕潤劑、分散劑、去污劑、助泡劑等[1]，廣泛應用于日化、建材、紡織、農藥領域，經濟價值較高。山茶樹是四季常綠闊葉小喬木，生長能力強，山茶樹在泉州大部分園區和社區作為環境美化都有種植，且每年都會定期修剪，資源豐富。山茶樹的葉和梗中茶皂素的含量較高，具備提取價值[2]。本研究以山茶樹葉和梗作為茶皂素的提取原料的新來源，考察粗茶皂素的制取及純化工藝，并對其一些表面活性進行研究。

1材料與方法

1.1供試材料和試劑

山茶樹的葉和梗（從修剪下來的山茶樹枝條中采摘）；茶皂素純品（AR，杭州中野天植物科技有限公司產品）；香草醛（AR，濟南恒化科技有限公司產品）；濃硫酸（AR，西隴化工有限公司產品）；無水乙醇（AR，上海聯試化工試劑有限公司產品）；碳酸氫銨（AR，新寧化工廠 產品）；過氧化氫（30%，天津市致遠化學試劑有限公司產品）；氧化鈣（AR，西隴化工股份有限公司產品）；明礬（AR，天津市福晨化學試劑廠產品）；丙酮（AR，西隴化工股份有限公司產品）；乙醚（AR，上海聯試化工試劑有限公司產品）；石油醚（AR，西隴化工股份有限公司產品）；正己烷（AR，上海聯試化工試劑有限公司產品）；乙酸乙烯酯（AR，天津市光復精細化工研究所產品）；甲苯（AR，上海聯試化工試劑有限公司產品）。

1.2儀器與設備

BS224S電子天平（北京賽多利斯儀器系統有限公司產品），UV-3100紫外可見掃描分光光度計（上海美譜達科技有限公司產品），電熱鼓風干燥箱（天津市泰斯特儀器有限公司產品），HH-2數顯恒溫鍋（國華電器有限公司產品），SHZ-D（Ⅲ） 循環水式真空泵（鞏義市予華儀器有限責任公司產品），最大氣泡法表面張力測定儀（廈門大學玻璃儀器室產品）。

1.3方法

1.3.1原料的制備將山茶樹的葉和梗用清水及蒸餾水清洗干凈，曬干，放入烘箱中50 ℃下烘干，用粉碎機粉碎，用40目的篩子過篩。稱取一定量山茶樹的葉梗粉末，用80%的乙醇作溶劑，料液比為1 ∶9，提取溫度為60 ℃，浸提2 h后，將浸提液用真空泵抽濾，再用少量80%乙醇洗滌濾餅，合并濾液備用。

1.3.2標準曲線的繪制采用硫酸-香草醛顯色法，按文獻[3]的方法繪制，得標準工作曲線（圖1和圖2）。標準工作曲線回歸方程為：y=0.737 00x+0.018 15，r=0.998；線性范圍為0.1～1.0 mg/cm3。

1.3.4茶皂素純度的測定用電子天平準確稱取一定質量的粗品，用50%乙醇溶解后定容至10 mL，搖勻備用。量取該溶液0.5 mL于試管中，加入8%的香草醛0.5 mL，搖勻后在冰浴條件下加入77%的硫酸4.0 mL，并置于65 ℃水浴中保溫15 min，之后迅速取出并冷卻至室溫，以試劑為空白在最大波長545 nm處測吸光度值，根據標準工作曲線計算得出茶皂素的含量（ρ），根據公式計算粗茶皂素的純度和回收率[3-4]。

1.3.5粗茶皂素制備

1.3.5.1沉淀法制備粗茶皂素取適量茶皂素乙醇浸提液，氧化鈣沉淀劑加入量為山茶樹葉梗粉末質量的16%，反應時間3 h，離心分離得濾餅，干燥稱量后，按文獻最佳比例加入碳酸氫銨釋放劑，離心分離得濾液，濾液濃縮、低溫真空干燥至恒質量得粗茶皂素[5]。

1.3.5.2明礬法制備粗茶皂素取適量茶皂素乙醇浸提液，濾液加入2%明礬，隨后置于60 ℃水浴保溫1.5 h，然后室溫靜置3 h，除去下層沉淀，上層清液離心分離得濾液。濾液中加入適量30%的H2O2，并置于60 ℃水浴中恒溫1.5 h后，濃縮低溫真空干燥至恒質量得粗茶皂素[6]。

1.3.6粗茶皂素的純化準確稱取粗茶皂素5 g，按1 ∶10的料液比加入溶劑溶解，濾去不溶雜質后，濾液中按溶劑 ∶沉淀劑為1 ∶2的比例加沉淀劑，離心分離、沉淀，低溫真空干燥至恒質量得產品。按方法1.3.4測定產品的純度和回收率。

1.3.7茶皂素表面活性測定

1.3.7.1臨界膠束濃度測定采用表面張力法測定茶皂素的臨界膠束濃度[7]，表面張力測定采用最大壓力氣泡法[7]。在（32.0±0.2）℃條件下測定不同質量分數（%）純化后茶皂素水溶液的表面張力γ（mN/m）。作γ -lgw曲線，根據曲線拐點確定茶皂素的臨界膠束濃度。

1.3.7.2起泡和穩泡能力測定采用攪動法測定茶皂素的氣泡和穩泡能力。室溫下稱取純化后的茶皂素，配置成臨界膠束濃度溶液，取20 mL溶液于100 mL具塞量筒中，以 120 r/min 的速度振動10次，測定剛停下和靜止5 min后的泡沫高度[8]。

1.3.7.3乳化能力測定用移液管準確吸取40 mL 0.5%的茶皂素水溶液，放入250 mL碘量瓶中，然后加入40 mL的有機物，蓋緊塞子，上下劇烈振蕩5下，靜置1 min，如此重復10次，然后將其倒入100 mL量筒中靜置，立即用秒表記錄分出水10 mL的時間[9]。endprint

2結果與分析

2.1粗茶皂素制備

沉淀法制得的粗茶皂素的顏色為棕黑色，平均產率為10.24%，純度為29.57%。明礬法制得的粗茶皂素的顔色為棕黑色，平均產率為16.14%，純度為76.92%。

2.2粗茶皂素制備工藝中加入過氧化氫對茶皂素產率和純度的影響

3結論

以山茶樹葉、梗的乙醇浸提液為原料，采用明礬法制備茶皂素粗品，所得產品的產率和純度兩個方面都明顯優于氧化鈣沉淀法。在較佳工藝條件下，可制得純度為76.92%的淺黃色茶皂素粗品，產率達16.14%。

茶皂素粗品純化的最佳工藝為：以80%的乙醇為溶劑，丙酮為沉淀劑，料液比為1 g ∶20 mL，溶劑與沉淀劑之比為 1 ∶2。純度為76.6%的茶皂素粗品經過純化，可得到純度達93%以上的純品。

從山茶樹的葉和梗中提取的茶皂素是一種天然的非離子表面活性劑。經測定，茶皂素的臨界膠束濃度為0.5%，是一種性能優良的起泡劑和乳化劑。

參考文獻：

[1]劉曉庚，陳梅. 茶皂素的提取與應用研究[J]. 今日科技，1993（6）：6-7.

[2]陳仕芳，解慶范，葉周忠，等. 福建山茶樹葉和梗中茶皂素的提取工藝研究[J]. 安徽農業科學，2013，41（6）：2675-2677.

[3]趙娟，黃健花，蔡春明，等. 沉淀法純化茶皂素的工藝研究[J]. 中國油脂，2010，35（11）：58-61.

[4]謝秋英，黃玉英，宋振榮. 茶皂素的提取純化及成品中茶皂素含量的測定[J]. 福建水產，2010（2）：14-17.

[5]劉紅梅，周建平，李海林，等. 沉淀法制取茶皂素的工藝研究[J]. 現代食品科技，2008，24（6）：571-574.

[6]劉晶晶，高蔭榆.茶皂素提取與純化工藝的探討[J]. 食品科技，2005（3）：59-61.

[7]董國君，蘇玉，王桂香.表面活性劑化學[M]. 北京：北京理工大學出版社，2009：59-60.

[8]趙田紅，董陽陽，彭國峰，等. 兩性表面活性劑的合成及性能評價[J]. 應用化工，2011，40（7）：1219-1228.

[9]丁偉，景慧，梁寶，等. 雙子表面活性劑的合成及其表面活性[J]. 合成化學，2011，19（3）：373-375，378.

[10]夏春華，朱全芬，田潔華，等. 茶皂素的表面活性及其相關的功能性質[J]. 茶葉科學，1990，10（1）：1-10.endprint

2結果與分析

2.1粗茶皂素制備

沉淀法制得的粗茶皂素的顏色為棕黑色，平均產率為10.24%，純度為29.57%。明礬法制得的粗茶皂素的顔色為棕黑色，平均產率為16.14%，純度為76.92%。

2.2粗茶皂素制備工藝中加入過氧化氫對茶皂素產率和純度的影響

3結論

以山茶樹葉、梗的乙醇浸提液為原料，采用明礬法制備茶皂素粗品，所得產品的產率和純度兩個方面都明顯優于氧化鈣沉淀法。在較佳工藝條件下，可制得純度為76.92%的淺黃色茶皂素粗品，產率達16.14%。

茶皂素粗品純化的最佳工藝為：以80%的乙醇為溶劑，丙酮為沉淀劑，料液比為1 g ∶20 mL，溶劑與沉淀劑之比為 1 ∶2。純度為76.6%的茶皂素粗品經過純化，可得到純度達93%以上的純品。

從山茶樹的葉和梗中提取的茶皂素是一種天然的非離子表面活性劑。經測定，茶皂素的臨界膠束濃度為0.5%，是一種性能優良的起泡劑和乳化劑。

參考文獻：

[1]劉曉庚，陳梅. 茶皂素的提取與應用研究[J]. 今日科技，1993（6）：6-7.

[2]陳仕芳，解慶范，葉周忠，等. 福建山茶樹葉和梗中茶皂素的提取工藝研究[J]. 安徽農業科學，2013，41（6）：2675-2677.

[3]趙娟，黃健花，蔡春明，等. 沉淀法純化茶皂素的工藝研究[J]. 中國油脂，2010，35（11）：58-61.

[4]謝秋英，黃玉英，宋振榮. 茶皂素的提取純化及成品中茶皂素含量的測定[J]. 福建水產，2010（2）：14-17.

[5]劉紅梅，周建平，李海林，等. 沉淀法制取茶皂素的工藝研究[J]. 現代食品科技，2008，24（6）：571-574.

[6]劉晶晶，高蔭榆.茶皂素提取與純化工藝的探討[J]. 食品科技，2005（3）：59-61.

[7]董國君，蘇玉，王桂香.表面活性劑化學[M]. 北京：北京理工大學出版社，2009：59-60.

[8]趙田紅，董陽陽，彭國峰，等. 兩性表面活性劑的合成及性能評價[J]. 應用化工，2011，40（7）：1219-1228.

[9]丁偉，景慧，梁寶，等. 雙子表面活性劑的合成及其表面活性[J]. 合成化學，2011，19（3）：373-375，378.

[10]夏春華，朱全芬，田潔華，等. 茶皂素的表面活性及其相關的功能性質[J]. 茶葉科學，1990，10（1）：1-10.endprint

2結果與分析

2.1粗茶皂素制備

沉淀法制得的粗茶皂素的顏色為棕黑色，平均產率為10.24%，純度為29.57%。明礬法制得的粗茶皂素的顔色為棕黑色，平均產率為16.14%，純度為76.92%。

2.2粗茶皂素制備工藝中加入過氧化氫對茶皂素產率和純度的影響

3結論

以山茶樹葉、梗的乙醇浸提液為原料，采用明礬法制備茶皂素粗品，所得產品的產率和純度兩個方面都明顯優于氧化鈣沉淀法。在較佳工藝條件下，可制得純度為76.92%的淺黃色茶皂素粗品，產率達16.14%。

茶皂素粗品純化的最佳工藝為：以80%的乙醇為溶劑，丙酮為沉淀劑，料液比為1 g ∶20 mL，溶劑與沉淀劑之比為 1 ∶2。純度為76.6%的茶皂素粗品經過純化，可得到純度達93%以上的純品。

從山茶樹的葉和梗中提取的茶皂素是一種天然的非離子表面活性劑。經測定，茶皂素的臨界膠束濃度為0.5%，是一種性能優良的起泡劑和乳化劑。

參考文獻：

[1]劉曉庚，陳梅. 茶皂素的提取與應用研究[J]. 今日科技，1993（6）：6-7.

[2]陳仕芳，解慶范，葉周忠，等. 福建山茶樹葉和梗中茶皂素的提取工藝研究[J]. 安徽農業科學，2013，41（6）：2675-2677.

[3]趙娟，黃健花，蔡春明，等. 沉淀法純化茶皂素的工藝研究[J]. 中國油脂，2010，35（11）：58-61.

[4]謝秋英，黃玉英，宋振榮. 茶皂素的提取純化及成品中茶皂素含量的測定[J]. 福建水產，2010（2）：14-17.

[5]劉紅梅，周建平，李海林，等. 沉淀法制取茶皂素的工藝研究[J]. 現代食品科技，2008，24（6）：571-574.

[6]劉晶晶，高蔭榆.茶皂素提取與純化工藝的探討[J]. 食品科技，2005（3）：59-61.

[7]董國君，蘇玉，王桂香.表面活性劑化學[M]. 北京：北京理工大學出版社，2009：59-60.

[8]趙田紅，董陽陽，彭國峰，等. 兩性表面活性劑的合成及性能評價[J]. 應用化工，2011，40（7）：1219-1228.

[9]丁偉，景慧，梁寶，等. 雙子表面活性劑的合成及其表面活性[J]. 合成化學，2011，19（3）：373-375，378.

[10]夏春華，朱全芬，田潔華，等. 茶皂素的表面活性及其相關的功能性質[J]. 茶葉科學，1990，10（1）：1-10.endprint