茶籽餅茶皂素脫色工藝的研究

馬 戎

（福建師范大學(xué) 閩南科技學(xué)院，福建 泉州 362332）

我國是全世界油茶籽產(chǎn)量最高、品種最多、分布最廣的國家[1]。油茶籽榨油之后剩下的茶籽餅中含有豐富的茶皂素。茶皂素具有良好的乳化、分散、發(fā)泡等功能，并具有消炎、鎮(zhèn)痛，抗?jié)B透等藥理作用。茶皂素本身是一種非離子天然表面活性劑，具有表面活性大、濕潤性強、親水親油性好、表面張力小、臨界膠束濃度低等特性，因此作為洗滌劑、潤濕劑等廣泛用于日化工業(yè)[2]。目前生產(chǎn)茶皂素的方法通常是水提法和有機溶劑提取法兩種，水提法提取的茶皂素顏色較深，這是由于一些水溶性的色素和雜質(zhì)造成的，如果不進行脫色處理，對其使用價值有一定的影響，本文主要研究水提法提取茶皂素的脫色工藝和方法。

1 材料和方法

1.1 材料和試劑

材料：茶籽餅（產(chǎn)地福建三明）。

試劑：石油醚、95%乙醇、香草醛、濃硫酸、氫氧化鈉溶液、鹽酸溶液、明礬、活性炭、H2O2、丙酮、水合硫酸銅、硫酸亞鐵銨均為分析純，茶皂素標準品。

1.2 試驗方法

1.2.1 茶皂素的提取-熱水法浸提

取50 g茶籽餅粉末與200 ml石油醚放入索氏提取器中，75 ℃恒溫水浴加熱1 h，脫去茶油，將茶籽餅粉末80 ℃烘干。將烘干后的茶籽餅粉末與200 ml蒸餾水放入燒杯中，80 ℃恒溫水浴加熱3 h，離心，得上層清液，將濾渣二次提取，合并清液，80 ℃減壓蒸餾，濃縮，烘干，得到粗制茶皂素，觀察顏色。

1.2.2 茶皂素的脫色

1.2.2.1 活性炭脫色

向浸提液中加入適量明礬，靜置3 h，再以液固比100:1加入活性炭靜置2 h，抽濾，濾液80 ℃減壓蒸餾，濃縮，烘干，得到茶皂素成品，觀察顏色。

1.2.2.2 NH3·H2O（10%）脫色[3]

取粗茶皂素1.0 g，加入20 mL水溶解，加入10 mL NH3·H2O，65 ℃下加熱攪拌，反應(yīng)完全后，目測色階比色法測定色澤。

1.2.2.3 H2O2（30%）脫色

向浸提液中加入適量 H2O2，攪拌均勻，調(diào)節(jié)溶液pH值為9，65 ℃回流，抽濾，濾液80 ℃減壓蒸餾，濃縮，烘干，得到茶皂素成品，觀察顏色。

1.2.3 脫色正交實驗

根據(jù)1.2.2實驗結(jié)果，選擇最佳脫色劑H2O2進行脫色正交實驗，每個樣品為1.0 g，共稱取9個樣品，用l0 mL水溶解，溶解時強烈攪拌以使之完全溶解。

設(shè)計4因素3水平正交實驗，采用L9（34）正交表，如表1所示。

表1 正交實驗設(shè)計表

1.2.4 顏色測定（色階比色法）

取11支比色管編0-10號，每支比色管中加入1.0 g茶皂素，每支比色管根據(jù)編號從低到高，分別加入0-100 ml蒸餾水，觀察顏色，制作色階表。如表2所示。

表2 標準色階表

茶皂素對可見光最大吸收波長為 460 nm，配置好的色階可在室溫下保存 24 h不褪色，吸光值變化在0.002左右，然后比較脫色后的茶皂素，找到與之最為相近的色階。由于人的感官差異，以及一些實驗可能的誤差，目視比色測定的誤差大概在1%左右。

1.2.5 茶皂素的定量分析——香草醛-濃硫酸顯色法[4]

配制8%（w/v）的香草醛無水乙醇溶液和77%（v/v）的硫酸溶液。稱取茶皂素標準品0.100 0 g，用50%的乙醇溶液溶解至濃度為2 mg·ml-1。分別取標準品溶液0.0 ml、0.1 ml、0.2 ml、0.3 ml、0.4 ml、0.5 ml加入 75%乙醇溶液補充至0.5 ml，再加入8%香草醛0.5 ml和77%硫酸溶液4.0 ml，60 ℃加熱20 min，再冷卻至室溫，在最大吸收波長460 nm處測定其吸光度值，并繪制出標準曲線。得到茶皂素標準曲線的線性回歸方程為

粗制茶皂素含量的測定。稱取0.100 0 g粗制茶皂素，75%乙醇溶解定容至50 ml。取待測溶液0.5 ml于比色管中，加入8%香草醛0.5 ml，冰水浴中加入4.0 ml 77%硫酸溶液，60 ℃加熱20 min，再冷卻至室溫，以試劑為空白對照，在最大吸收波長處測其吸光度值，平行3組。

1.2.6 茶皂素中Cu2+，F(xiàn)e3+含量測定

Cu2+標準液的配制。稱取0.156 3 g CuSO4·5H2O溶于少量水中，再用水稀釋至 1 000 ml，搖勻，則 Cu2+的濃度為 0.1 g·L-1。

Fe3+標準液的配制。稱取0.034 7 g硫酸亞鐵銨溶于少量水中，再用水稀釋至250 ml，搖勻。取50 ml此溶液，加入 1 ml H2O2（30%），則 Fe3+的濃度為 0.1 g·L-1。

分別取6支100 ml比色管，分別移入0 ml，0.10 ml，0.20 ml，0.30 ml，0.40 ml，0.80 ml Cu2+、Fe3+標準溶液，加水稀釋至50 ml刻度線，混勻。使用原子吸收分光光度計測定Cu2+，F(xiàn)e3+的吸光度，以吸光值為縱坐標，相應(yīng)的金屬元素濃度（ug/ml）為橫坐標，測得吸光度。得到Fe3+標準曲線的線性回歸方程為

Cu2+標準曲線的線性回歸方程為

待測樣品中Cu、Fe含量測定：精密稱取0.001 0 g的脫色與未脫色的粗茶皂素，溶于水，再用水稀釋至10 ml，搖勻。用原子吸收分光光度計測出茶皂素脫色前后Cu2+，F(xiàn)e3+含量。

2 結(jié)果對比分析

2.1 幾種脫色方法的比較

表3 三種脫色方法的比較

本實驗采取3種脫色方法，結(jié)果見表3。加入氨水的茶皂素顏色幾乎沒有變化，因此使用氨水脫色的效果最差。使用活性炭脫色的效果也不理想，此外，活性炭具有吸附作用，有可能在脫色的同時會吸附茶皂素，而使茶皂素的產(chǎn)率降低。H2O2是一種較為理想的茶皂素脫色劑，H2O2是一種無毒性的脫色劑，在溶液中起脫色作用主要是HOO-、O22-和O2，其中主要是HOO-，因此溶液pH值會影響脫色效果，堿性條件有利于HOO-生成：

同時雙氧水也會破壞粗制茶皂素中的雜質(zhì)如色素的發(fā)色基團，一般情況下，時間越長，脫色效果越好。

2.2 正交實驗結(jié)果

由表4可知，脫色時間對脫色的效果影響不大，時間越長效果會更好，但是長時間的加熱，對能源損耗比較大。H2O2的加入量越多，脫色的效果也越好，當H2O2加入量為茶皂素量的3%時，已經(jīng)達到很好的脫色效果。在一定時間下，溫度越高，脫色效果也越好。

從正交實驗結(jié)果得出，影響茶皂素色澤的最大因素是H2O2的加入量，其次是脫色溫度，體系pH值，提取時間影響最小。結(jié)合各種影響因素，最佳操作條件為：脫色溫度為65 ℃，脫色時間120 min，pH為9，加入H2O2的量為茶皂素總量的3%。

2.3 脫色前后茶皂素的含量

表5 脫色前后茶皂素的含量

由表5可知，用H2O2脫色時，僅有0.39%的茶皂素損耗，基本上對茶皂素的含量沒有影響，因此 H2O2作為脫色劑用于茶皂素的脫色比較理想。

2.4 金屬離子對茶皂素顏色的影響

脫色前后茶皂素中Fe3+、Cu2+的含量如表6所示。

表6 脫色前后Fe3+、Cu2+含量對比

由表6可知，金屬離子的含量對茶皂素的顏色有一定影響的，這是由于茶皂素的顏色是吸附金屬離子產(chǎn)生的，可能的原因是粗制茶皂素中有黃酮類物質(zhì)，吸附金屬離子后有顏色產(chǎn)生，加入雙氧水后，會破壞黃酮類物質(zhì)的雙鍵，使產(chǎn)品的顏色變淺。所以生產(chǎn)中應(yīng)避免金屬離子進入體系中。

3 結(jié)束語

H2O2是一種良好的脫色劑，脫色效果比較好，而且不會造成茶皂素的損失。

茶皂素脫色工藝的最佳條件：脫色溫度為65 ℃，脫色時間為120 min，pH為9，加入H2O2的量為茶皂素總量的3%。

茶皂素的顏色與雜質(zhì)如色素、黃酮類物質(zhì)吸附的金屬離子有關(guān)，因此在提取茶皂素的生產(chǎn)過程中，應(yīng)采用搪瓷或者不銹鋼等設(shè)備，以避免因帶入金屬離子而影響茶皂素的脫色效果。

[1] 廖書娟,童華榮,吉當玲.茶籽餅茶皂素提取及應(yīng)用研究[J].糧食與油脂,2005(1):13-15.

[2] 汪多仁.茶皂素的開發(fā)與應(yīng)用發(fā)展[J].江西飼料,2011(2):25-30.

[3] 劉昌盛,黃鳳洪,夏伏建.茶皂素脫色工藝研究[J].糧食與油脂,2004(12):26-27.

[4] 劉紅梅,周新躍,周建平,等.油茶皂素定量分析的研究[J].生命科學(xué)儀器,2008,6(10):13-15.