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(chǎn)率和純度進(jìn)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(jié)果表明，采用明礬法可以制備純度達(dá)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(dá)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(yōu)良的起泡劑和乳化劑。

關(guān)鍵詞：茶皂素；提取率；純化；表面活性

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

收稿日期：2013-08-19

基金項(xiàng)目：福建省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)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(xué)和活性物質(zhì)提取研究。E-mail：xqf360@sohu.com。茶皂素是一種性能優(yōu)良的天然表面活性劑，可以作為乳化劑、發(fā)泡劑、濕潤劑、分散劑、去污劑、助泡劑等[1]，廣泛應(yīng)用于日化、建材、紡織、農(nóng)藥領(lǐng)域，經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高。山茶樹是四季常綠闊葉小喬木，生長能力強(qiáng)，山茶樹在泉州大部分園區(qū)和社區(qū)作為環(huán)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(jià)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(jìn)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(chǎn)品）；香草醛（AR，濟(jì)南恒化科技有限公司產(chǎn)品）；濃硫酸（AR，西隴化工有限公司產(chǎn)品）；無水乙醇（AR，上海聯(lián)試化工試劑有限公司產(chǎn)品）；碳酸氫銨（AR，新寧化工廠 產(chǎn)品）；過氧化氫（30%，天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品）；氧化鈣（AR，西隴化工股份有限公司產(chǎn)品）；明礬（AR，天津市福晨化學(xué)試劑廠產(chǎn)品）；丙酮（AR，西隴化工股份有限公司產(chǎn)品）；乙醚（AR，上海聯(lián)試化工試劑有限公司產(chǎn)品）；石油醚（AR，西隴化工股份有限公司產(chǎn)品）；正己烷（AR，上海聯(lián)試化工試劑有限公司產(chǎn)品）；乙酸乙烯酯（AR，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所產(chǎn)品）；甲苯（AR，上海聯(lián)試化工試劑有限公司產(chǎn)品）。

1.2儀器與設(shè)備

BS224S電子天平（北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司產(chǎn)品），UV-3100紫外可見掃描分光光度計(jì)（上海美譜達(dá)科技有限公司產(chǎn)品），電熱鼓風(fēng)干燥箱（天津市泰斯特儀器有限公司產(chǎn)品），HH-2數(shù)顯恒溫鍋（國華電器有限公司產(chǎn)品），SHZ-D（Ⅲ） 循環(huán)水式真空泵（鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司產(chǎn)品），最大氣泡法表面張力測定儀（廈門大學(xué)玻璃儀器室產(chǎn)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制采用硫酸-香草醛顯色法，按文獻(xiàn)[3]的方法繪制，得標(biāo)準(zhǔn)工作曲線（圖1和圖2）。標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)確稱取一定質(zhì)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(jù)標(biāo)準(zhǔn)工作曲線計(jì)算得出茶皂素的含量（ρ），根據(jù)公式計(jì)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(zhì)量的16%，反應(yīng)時(shí)間3 h，離心分離得濾餅，干燥稱量后，按文獻(xiàn)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(zhì)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(zhì)量得粗茶皂素[6]。

1.3.6粗茶皂素的純化準(zhǔn)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(zhì)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(zhì)量得產(chǎn)品。按方法1.3.4測定產(chǎn)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(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）純化后茶皂素水溶液的表面張力γ（mN/m）。作γ -lgw曲線，根據(jù)曲線拐點(diǎn)確定茶皂素的臨界膠束濃度。

1.3.7.2起泡和穩(wěn)泡能力測定采用攪動法測定茶皂素的氣泡和穩(wěn)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(zhǔn)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(jī)物，蓋緊塞子，上下劇烈振蕩5下，靜置1 min，如此重復(fù)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(shí)間[9]。endprint

2結(jié)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)率和純度的影響

3結(jié)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(chǎn)品的產(chǎn)率和純度兩個方面都明顯優(yōu)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(chǎn)率達(dá)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(jīng)過純化，可得到純度達(dá)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(jīng)測定，茶皂素的臨界膠束濃度為0.5%，是一種性能優(yōu)良的起泡劑和乳化劑。

參考文獻(xiàn)：

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

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[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(chǎn)，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(xiàn)代食品科技，2008，24（6）：571-574.

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[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(jià)[J]. 應(yīng)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(xué)，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(guān)的功能性質(zhì)[J]. 茶葉科學(xué)，1990，10（1）：1-10.endprint

2結(jié)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)率和純度的影響

3結(jié)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(chǎn)品的產(chǎn)率和純度兩個方面都明顯優(yōu)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(chǎn)率達(dá)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(jīng)過純化，可得到純度達(dá)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(jīng)測定，茶皂素的臨界膠束濃度為0.5%，是一種性能優(yōu)良的起泡劑和乳化劑。

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

2結(jié)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)率和純度的影響

3結(jié)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(chǎn)品的產(chǎn)率和純度兩個方面都明顯優(yōu)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(chǎn)率達(dá)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(jīng)過純化，可得到純度達(dá)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(jīng)測定，茶皂素的臨界膠束濃度為0.5%，是一種性能優(yōu)良的起泡劑和乳化劑。

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