油茶皂苷的制備及提純工藝研究

張向杰，陳，李晴川，傅曉東

（浙江久晟油茶科技股份有限公司，浙江杭州 311614）

0 引言

油茶（Camellia oleifera Abel） 屬于山茶科（Theaceae） 山茶屬（Camellia） 植物，是我國特有的木本食用油料樹種。油茶皂苷（即茶皂素） 是從油茶餅粕中提取的五環三萜類化合物，其基本結構是皂苷元、糖體及有機酸，具有優良的乳化性、發泡性、持泡性，同時也具有抗菌、抗炎、溶血等生物活性，可用于日用化工、建材、水產養殖、醫藥等行業[1-5]。

由于油茶餅粕中成分復雜，除含有豐富的油茶皂苷外，還含有大量的蛋白質、黃酮、單寧、多糖、色素等物質，這給油茶皂苷的提取和純化造成了較大的困難，傳統工藝制取的油茶皂苷產品往往純度較低，顏色深，溶于水時易產生糊狀，嚴重限制了其應用范圍[6-7]。因此，研究可行的油茶皂苷的制備及提純工藝，以期為中試化生產提供科學的技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

油茶餅粕，江西久晟油茶發展有限公司提供；油茶皂苷標準品，上海晶純實業有限公司提供；殼聚糖絮凝劑，國藥集團化學試劑有限公司提供；AB-8 型大孔吸附樹脂，上海昕滬實驗設備有限公司提供；無水乙醇、濃硫酸、香草醛、氫氧化鈉，均為分析純。

索氏提取器，浙江賽因科學儀器有限公司產品；紫外-可見分光光度計，上海分析儀器廠產品；旋轉蒸發儀，浙江藍箭儀器有限公司產品。

1.2 試驗方法

1.2.1 油茶皂苷制備及提純工藝流程

將壓榨后的油茶餅粕粉碎，用乙醇溶液加熱回流浸提烘干得油茶皂苷粗品，油茶皂苷粗品配置成水溶液，加入殼聚糖絮凝劑絮凝沉淀除去雜質，將提純后的澄清液經AB-8 型大孔樹脂吸附，用氫氧化鈉溶液洗脫雜質，再用乙醇溶液洗脫油茶皂苷，將洗脫液旋轉蒸發除去乙醇并烘干，即得到高純度油茶皂苷。

1.2.2 油茶皂苷含量測定

試驗采用香草醛- 濃硫酸比色法[8-11]。準確稱取油茶皂苷標準品100.0 mg，用80%乙醇溶液溶于50 mL 容量瓶中，定容、搖勻，即得標準溶液。分別取油茶皂苷標準溶液0.1，0.2，0.3，0.4，0.5 mL，加甲醇定容至0.5 mL，加入8%香草醛溶液0.5 mL，于冰水浴中加入質量分數77%硫酸溶液4 mL，以試劑為空白，搖勻，于60 ℃下加熱15 min，置于冰水浴中冷卻10 min，取出放置室溫下，于波長452 nm 處測定吸光度，并以吸光度對濃度值繪制標準曲線。

油茶皂苷試樣的測定：分別稱取試樣50.0 mg 左右，用體積分數80%乙醇定容至25 mL，取1.0 mL。測定吸光度，代入相應回歸方程，根據標準曲線計算皂苷質量分數。

2 結果與分析

2.1 油茶皂苷標準曲線繪制

油茶皂苷標準品在紫外-可見分光光度計上掃描所得的最大吸收波長為452 nm。在452 nm 處測定不同質量濃度標準溶液的吸光度，以油茶皂苷質量濃度（X） 為橫坐標，吸光度（Y） 為縱坐標繪制標準曲線，建立回歸方程Y=6.495X+0.035 1，R2=0.998 9。

油茶皂苷標準曲線見圖1。

2.2 油茶皂苷提取工藝的優化

油茶皂苷粗品是將油茶餅粕粉碎，用乙醇溶液加熱回流浸提干燥所得[12-14]。考慮到各個因素之間的相互影響，試驗以乙醇體積分數、料液比、浸出時間、浸出溫度為因素，以油茶皂苷得率為指標，在單因素試驗的基礎上，設計L9（34）正交試驗，考查油茶皂苷提取的最佳工藝條件。

正交試驗因素與水平設計見表1，正交試驗設計及結果見表2。

從表2 可以看出，在所考查的試驗范圍內，各因素對油茶皂苷得率影響主次順序為乙醇體積分數＞提取時間＞料液比＞提取溫度，浸提的乙醇體積分數對油茶皂苷得率影響最大。根據正交試驗，油茶皂苷提取的最佳工藝條件為A2B2C3D3，即乙醇體積分數為75%，料液比為1∶2，提取時間為120 min，提取溫度為60 ℃。最優工藝條件下重復試驗3 次，油茶皂苷得率16.12%，純度55.65%。

表1 正交試驗因素與水平設計

表2 正交試驗設計及結果

2.3 油茶皂苷提純工藝的優化

油茶皂苷粗品含有大量的蛋白質、黃酮、單寧、多糖、色素等物質，影響產品的外觀、品質和應用領域。試驗對傳統的油茶皂苷純化工藝進行改進，采用絮凝沉淀和樹脂吸附方法，研究適合油茶皂苷工業化提純的途徑。

2.3.1 絮凝除雜

殼聚搪是一種高分子絮凝劑，此步驟主要吸附油茶皂苷中的重金屬、蛋白質、單寧等大分子物質[15-16]。

試驗中，油茶皂苷粗品加水配置成質量分數3%水溶液，水溶液中加入10%體積的1%殼聚糖絮凝劑，水浴溫度60 ℃，靜置時間3 h，過濾。重復試驗多次，雜質去除率為30%～40%，油茶皂苷損失率為6%～10%。

2.3.2 樹脂吸附條件的分析

采用AB-8 型大孔樹脂對油茶皂苷溶液進行吸附純化。AB-8 型樹脂物理化學性能穩定，不溶于酸、堿及有機溶劑，加熱不熔，可在150 ℃以下使用。外觀顏色淡白，給處理操作帶來方便[17-20]。

試驗中，將前步驟溶液上樣，使用AB-8 型大孔樹脂進行吸附，控制上樣速度為1.0 mL/min，選擇合適吸附時間，用質量分數0.2%氫氧化鈉溶液洗脫被吸附的雜質和色素，待洗出液變澄清后，用去離子水洗至中性。再用乙醇溶液進行洗脫，洗脫3 個柱體積，收集此部分洗脫液。將洗脫液旋轉蒸發除去乙醇并烘干得到高純度油茶皂苷。

式中：C0，C1——吸附前后溶液中油茶皂苷含量，g。

式中：V0——樣品體積，L；

（C0-C1）V0——吸附的油茶皂苷質量，g；

C2——洗脫液質量濃度，g/L；

V1——洗脫液體積，L；

C2V1——洗脫的油茶皂苷質量，g。

（1） 大孔樹脂靜態吸附試驗。取6 份2.2.1 過濾后溶液，同時使用AB-8 型大孔樹脂進行吸附，每30 min 取出一份測定溶液中油茶皂苷含量，計算吸附率。

AB-8 型大孔樹脂靜態吸附曲線見圖2。

從圖2 可以看出，隨著吸附時間的延長，AB-8型大孔樹脂的吸附容量在增加，前60 min 吸附容量增加迅速，吸附90 min 基本達到平衡狀態，說明AB-8 型大孔樹脂對油茶皂苷具有良好的吸附效果，但吸附時間應不少于90 min。

（2） 洗脫劑體積分數的選擇。分別用體積分數40%，50%，60%，70%，80%，90%的乙醇對吸附樹脂進行洗脫。

不同體積分數乙醇對油茶皂苷洗脫率的影響見圖3。

從圖3 可以看出，隨著乙醇體積分數的增加，油茶皂苷的洗脫率也隨之增加，70%乙醇與80%乙醇對油茶皂苷的洗脫率相當，考慮到實際使用成本，可以選擇70%乙醇作為合適洗脫劑。

按2.3 方法進行3 次重復試驗，按1.2.2 方法進行檢測，得到純度85.36%，得率57.32%。

3 結論

（1） 油茶皂苷提取試驗中可以看到，在40～60 ℃區間內，提取溫度對油茶皂苷得率影響較小，實際生產中，考慮到能耗要求，可對浸提溫度具體調整。另外，提取時間的設置也要考慮到平轉浸出器的轉速等因素。

（2） 實際生產可行的高純度油茶皂苷制備路線為油茶餅粕→乙醇浸提→殼聚糖絮凝沉淀→AB-8 型大孔樹脂吸附→0.2%氫氧化鈉溶液洗脫→70%乙醇溶液洗脫→噴霧干燥。工藝簡便環保，產品純度為80%以上，可廣泛用于日用化工、食品工業、動物飼料等領域。