茶皂素的提取工藝研究進(jìn)展

趙文凈 吳明霞

摘 要：茶皂素是一種天然優(yōu)良的非離子型表面活性劑，在日用化工、農(nóng)藥等方面有廣泛地應(yīng)用。對(duì)茶皂素的提取方法進(jìn)行綜述，主要介紹了水提取法、有機(jī)溶劑提取法、輔助提取法（超聲輔助和微波輔助）、生物提取法、索式提取法等提取工藝的研究進(jìn)展，為進(jìn)一步開發(fā)利用茶皂素提供參考。

關(guān)鍵詞：油茶餅粕;茶皂素;提取;工藝;綜述

中圖分類號(hào)：TS229文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-060X（2020）07-0093-04

Abstract： Tea saponin is a kind of natural excellent nonionic surfactant， which is widely used in daily chemical industry and pesticides. The extraction methods of tea saponin were reviewed. The research progress of water extraction， organic solvent extraction， assisted extraction （ultrasonic-assisted and microwave-assisted）， biological extraction， and Soxhlet extraction were introduced， which provided reference for further development and utilization of tea saponin.

Key words： Camellia oleifera cake; tea saponin; extraction; technology; review

茶皂素又名茶皂甙，是廣泛存在于山茶科山茶屬植物（山茶、油茶、阿薩姆茶、山茶花、茶梅、茶樹等）器官中的一類具有齊墩果烷型結(jié)構(gòu)的五環(huán)三萜類皂甙物質(zhì)，由苷元、糖體和有機(jī)酸3部分組成，是一種天然優(yōu)良的非離子型表面活性劑，在日用化工、農(nóng)藥等領(lǐng)域有廣泛地應(yīng)用。茶皂素味苦且辛辣，易溶于含水的甲醇、乙醇、正丁醇及冰醋酸、醋酐和吡啶，能溶于熱水、熱醇，不溶于乙醚、氯仿、苯、石油醚等有機(jī)溶劑，能被酸性物質(zhì)沉淀[1-4]。

目前，針對(duì)茶皂素的提取工藝研究主要集中在熱水提取、有機(jī)溶劑提取、輔助提取、酶法提取等方面，筆者主要對(duì)茶皂素的提取工藝進(jìn)行綜述、總結(jié)，以期為進(jìn)一步開發(fā)利用茶皂素提供參考。

1 熱水提取

茶皂素易溶于熱水，以水作為茶皂素提取溶劑具有資源豐富、工藝簡單、環(huán)保、成本低等特點(diǎn)，因此水提取法是最早采用的茶皂素提取方法。汪淑廉等[5]采用熱水提取法從茶籽粕中提取茶皂素，結(jié)果表明在固液比1∶10、提取溫度50℃、提取時(shí)間2 h、pH值為8的條件下，茶皂素的提取率最高，達(dá)14.1%。馬力等[6]以茶籽餅為原料，水為提取劑，在提取溫度為80℃、固液比為1∶11、pH值為9的條件下提取6 h，最終茶皂素的回收率可達(dá)95.5%。蔡朝容[7]研究了水浸法提取茶皂素的浸提工藝，結(jié)果表明其較優(yōu)條件為：除酶劑苯甲酸鈉加入量0.5%，浸提pH值9，浸提溫度60℃，浸提時(shí)間3 h，粒度40目，料液比1∶10，攪拌次數(shù)5次;在此條件下，茶皂素的提取率為9.18%。林國衛(wèi)等[8]以脫脂油茶籽粕為原料，在提取溫度60℃、料水質(zhì)量比1∶7、提取時(shí)間4 h的條件下，茶皂素的得率為12.85%。

水提取工藝雖然簡單方便，但是在提取過程中會(huì)有很多其他水溶性物質(zhì)溶解其中，導(dǎo)致提取的茶皂素含量不高、純度過低。

2 有機(jī)溶劑提取

有機(jī)溶劑提取法常用甲醇、乙醇、丁醇等醇類溶劑，該方法用時(shí)短，提取率和純度高，但有機(jī)溶劑使用量大，成本較高且對(duì)環(huán)境有一定的毒性。

甲醇溶劑溶解能力強(qiáng)、價(jià)格較低，但毒性較大、易燃易爆、沸點(diǎn)低、安全生產(chǎn)要求高。劉堯剛[9]在甲醇濃度70%、液固比7∶1、浸提時(shí)間2 h、pH值10.5、溫度55℃的條件下提取茶皂素，提取率為14.45%。

乙醇為提取溶劑時(shí)，茶皂素萃取完全，產(chǎn)品質(zhì)量也好，茶皂素的提取率大部分在13%以上，且溶劑價(jià)格適中，是目前工業(yè)上常用的有機(jī)溶劑浸提劑。如孫萬里[10]以油茶茶籽粕為原料，在茶籽粉和乙醇料液比為1∶9（g∶mL）、乙醇體積分?jǐn)?shù)為60%、提取溫度為60℃、提取時(shí)間為3 h的條件下茶皂素的提取率最佳，達(dá)14.9%。劉北平等[11]以無水乙醇提取脫脂油茶籽餅中茶皂素的工藝，結(jié)果表明，在提取溫度77.0℃、提取時(shí)間1.5 h、液固比5∶1的條件下茶皂素得率為15.99%。

除了甲醇和乙醇以外，有研究人員也利用其他有機(jī)溶劑提取茶皂素，如丁輝等[12]采用正丙醇浸提油茶籽粕中的茶皂素，其最佳工藝為脫脂茶粕60目、80%正丙醇、料液比1∶12（g∶mL）、溫度80℃、時(shí)間3 h，在此條件下，茶皂素得率為20.13%，純度為62.78%。

3 輔助提取法

3.1 超聲波輔助提取法

超聲波輔助提取法是利用超聲波的空化效應(yīng)，以強(qiáng)大的壓力破壞生物細(xì)胞壁，通過振動(dòng)強(qiáng)化細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的釋放、擴(kuò)散及溶解，因此可以在很短的時(shí)間內(nèi)提取細(xì)胞中的有效成分，從而節(jié)約成本，但是在提取目標(biāo)物質(zhì)的同時(shí)強(qiáng)大的作用力會(huì)使細(xì)胞中的其他物質(zhì)也大量析出，影響產(chǎn)品的純度和后處理[13]。

3.1.1 超聲波輔助水提取法 超聲波輔助水提取茶皂素，可提高茶皂素的提取率。戚曉陽等[14]以油茶籽粕為原料，采用超聲-水浸提法提取茶皂素，得出其較佳提取條件為：茶籽粕顆粒粒度為60～100目，料液比為1∶9，超聲提取時(shí)間為40 min，超聲提取溫度為50℃，茶皂素得率為21.32%。

3.1.2 超聲波輔助有機(jī)溶劑提取法 目前，超聲波輔助有機(jī)溶劑提取茶皂素的研究較多。肖涵等[15]通過超聲波輔助法比較了同等濃度醇類溶劑提取茶皂素的效率，得出各溶劑提取率由高到低排列依次為乙醇>甲醇>正戊醇>正丁醇。陳慧玲等[16]認(rèn)為超聲波輔助乙醇提取油茶茶餅中茶皂素的最佳工藝為：超聲波功率300 W、乙醇濃度65%、浸提溫度75℃、浸提時(shí)間17 min、固液比1∶7、浸提次數(shù)1次，在此條件下，茶皂素的提取率達(dá)16.72%。李祥等[17]以脫脂后的茶籽粕為原料，采用超聲波輔助甲醇提取茶皂素，得出最佳提取工藝條件為甲醇體積分?jǐn)?shù)80%、甲醇添加量45 mL（5 g茶籽粕）、超聲時(shí)間30 min、超聲頻率25.97 kHz、浸提時(shí)間1 h、浸提溫度57℃，在此條件下得到純度為85%、提取率為94.28%的淡黃色茶皂素產(chǎn)品。張紅建等[18]利用超聲波輔助有機(jī)溶劑提取榨油后茶籽餅中的茶皂素，結(jié)果表明，以95%甲醇與丙酮的混合溶液（6∶1）為提取溶劑，在料液比為1∶5、超聲功率250 W、常溫下超聲15 min的條件下，茶皂素的提取率為16.5%，純度為93%。

3.2 微波輔助提取法

微波輔助提取法是將微波和傳統(tǒng)的溶劑相結(jié)合形成的一種新的提取方法，此方法主要是利用微波的強(qiáng)穿透力，使反應(yīng)物內(nèi)外部分同時(shí)均勻、迅速地加熱，用以提取天然植物有效成分，具有簡便、快速、高效的優(yōu)點(diǎn);缺點(diǎn)是微波有一定的輻射，且能耗高。

胡福田等[19]采用微波預(yù)處理技術(shù)，水提油茶餅粕中的茶皂素，結(jié)果表明：先將一定量脫脂干燥后的油茶餅粕粉末在800 W的功率下微波150 s后，在液固比為7∶1（mL∶g）、浸提時(shí)間為2.5 h、pH值為10、浸提溫度為65℃的條件下，茶皂素的提取率可達(dá)13.93%。He等[20]采用微波輔助乙醇的方法提取茶皂素，其研究結(jié)果表明在微波輔助提取的情況下，提取時(shí)間由6 h縮短至4 min，同時(shí)能節(jié)省50%的試劑，提取率也由12.88%提高至14.73%。李小然[21]采用微波輔助堿性乙醇溶液提取茶葉籽粕中的茶皂素，最佳工藝條件下，茶皂素的得率為21.64%，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)水提法（9.36%）和乙醇提取法（11.34%）。

3.3 微波-超聲波協(xié)同輔助提取法

目前，有研究表明微波與超聲波共同輔助提取茶皂素表現(xiàn)出協(xié)同作用。陳小紅等[22]通過響應(yīng)面法優(yōu)化微波-超聲波協(xié)同輔助乙醇提取茶籽粕中的茶皂素，先將材料在微波中輻射2 min，然后在超聲波條件下輔助乙醇浸提，在最優(yōu)工藝條件下茶皂素浸提率為（13.5±0.2）%，干燥后測得其純度為68.2%。胡福田等[23]將供試材料先以800 W功率微波處理150 s，然后在超聲時(shí)間30 min、超聲功率500 W、液固比9∶1（mL∶g）、pH值11、浸提溫度65℃的條件下提取茶皂素，其提取率為12.38%，產(chǎn)品純度為54.68%。張寧等[24]采用超聲-微波協(xié)同輔助萃取脫脂油茶籽粕的茶皂素發(fā)現(xiàn)，在乙醇體積分?jǐn)?shù)50%、料液比1∶10、微波功率600 W、超聲波功率50 W、萃取時(shí)間150 s、萃取次數(shù)2次的條件下，茶皂素得率為（17.43±0.13）%，純度為67.12%。

4 生物提取法

生物提取法是指利用酶的作用加快細(xì)胞壁的破裂，來提高茶皂素的提取率和純度[25]。喻冬秀等[26]以油茶麩為原料，采用酶解法提取茶皂素，確定最佳提取條件為纖維素酶用量0.6 mL、pH值6.5、提取時(shí)間30 min、固液比1∶20、提取溫度70℃、提取次數(shù)3次，茶皂素的初提率為3.97%。張?jiān)曝S等[27]研究了生物酶法提取茶皂素的工藝，結(jié)果表明，在提取溫度50℃、時(shí)間1 h、脂肪酶量0.31%、纖維素酶0.32%、蛋白酶量0.36%的條件下茶皂素的得率為（86.86±0.92）%。

5 索式提取法

索式提取法是借助相應(yīng)的提取裝置，將材料中的有效成分充分提取出來，具有簡便、快速、溶劑選擇范圍廣、節(jié)能降耗等優(yōu)點(diǎn)。毛雷霆等[28]以乙醇為提取劑，油茶餅粕為原料，采用索氏提取法提取2 h后，茶皂素的提取率為14.3%。

6 其他提取法

目前，除采取常用方法提取茶皂素外，還可利用亞臨界水和發(fā)酵等方法提取茶皂素。何榮榮等[29]研究了亞臨界水提取法提取茶枯餅中茶皂素的工藝條件，結(jié)果表明：在反應(yīng)溫度110℃、時(shí)間24 min、料液比1∶30（g∶mL）的條件下，茶皂素的提取率為27.72%。李振海等[30]采用綠色亞臨界水同步提取油茶籽中的茶籽油及茶皂素，得出在提取溫度125℃、提取時(shí)間32 min、液料比11∶1（mL∶g）、壓力3 MPa的條件下，茶籽油的提取率為（92.06±1.61）%、茶皂素的提取率為（72.2±1.06）%。王文杰等[31]為提取餅粕中的茶皂素，根據(jù)餅粕中含有較多糖類物質(zhì)的特點(diǎn)，對(duì)餅粕進(jìn)行酒精發(fā)酵研究，結(jié)果表明：以玉米粉與餅粕為原料，其配比為1∶1.5較為合適;采用二次發(fā)酵法，可成功促進(jìn)餅粕的酒精發(fā)酵，100 g餅粕因酒精發(fā)酵而被消耗12.58 g糖類物質(zhì);茶皂素的提取率達(dá)80%左右，且粗提茶皂素純度高，可達(dá)到62.37%;濃縮能耗低，初提液茶皂素濃度可達(dá)78.26 mg/mL。

7 總結(jié)與展望

綜上所述，水提取工藝雖然簡單、方便、環(huán)保，但是在水提取的過程中會(huì)有很多其他水溶性物質(zhì)溶解其中，從而造成水提取物中茶皂素含量與純度均過低;有機(jī)溶劑提取法用時(shí)短，提取率和純度高，但使用大量有機(jī)溶劑，成本較高且對(duì)環(huán)境有一定的毒性;超聲波輔助提取法可以在很短的時(shí)間內(nèi)提取材料中的有效成分，節(jié)約成本，但其強(qiáng)大的作用力會(huì)使細(xì)胞中的其他物質(zhì)也大量析出，影響產(chǎn)品的純度和后處理;微波輔助提取法具有簡便、快速、高效的優(yōu)點(diǎn)，但微波有一定的輻射且能耗高;生物提取法是以酶法破裂細(xì)胞壁，反應(yīng)條件較溫和，有效成分提取速度快;索式提取法簡便、快速，溶劑選擇范圍廣，還具有節(jié)能降耗的優(yōu)點(diǎn)。目前，茶皂素的提取多以油茶餅粕為原料，但其實(shí)茶樹花、茶籽、茶葉等材料中也含有一定量的茶皂素，后期可選取更多的原材料提取茶皂素，提高茶資源的綜合利用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳 烜，黃晨燕，陳龍斌，等. 茶枯中有效成分的提取工藝研究進(jìn)展[J]. 農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備，2017，329（5）：6-7，10.

[2] 李 俊，張愛玉，齊永杰，等. 茶樹油粕中茶皂素研究進(jìn)展[J]. 食品科學(xué)，2012，33（1）：276-279.

[3] 李國武. 茶葉籽茶皂素高效制備及體外抗癌活性研究[D]. 長沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2017.

[4] 劉 洪，胡 蝶. 茶皂素的結(jié)構(gòu)和生物活性研究進(jìn)展[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017（5）：119-122.

[5] 汪淑廉，喻紅華，李 祝，等. 茶皂素的提取及對(duì)底泥中重金屬的去除效果[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2016，39（S2）：277-282.

[6] 馬 力，陳永忠，彭邵鋒，等. 利用水作溶劑提取油茶粕中茶皂素的工藝研究[J]. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，39（1）：90-93.

[7] 蔡朝容. 水浸法提取油茶餅中茶皂素的水解抑制實(shí)驗(yàn)研究[J]. 中國油脂，2012，37（7）：75-78.

[8] 林國衛(wèi)，張 勇，周麗明，等. 茶皂素提取條件及其抑菌效果[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，51（12）：2560-2562.

[9] 劉堯剛. 油茶籽粕中茶皂素提取純化工藝的研究[D]. 武漢：武漢工業(yè)學(xué)院，2009.

[10] 孫萬里. 茶皂素提取條件的優(yōu)化及純化研究[J]. 生物質(zhì)化學(xué)工程，2019，53（6）：39-44.

[11] 劉北平，全昌云，黃小兵，等. 響應(yīng)面法優(yōu)化醇法提取茶皂素工藝研究[J]. 中國油脂，2013，38（6）：84-86.

[12] 于 輝，陳海光，吳 波，等. 正丙醇提取茶皂素工藝[J]. 食品科學(xué)，2013，34（2）：58-62.

[13] 彭 游，柏 楊，喻國貞，等. 茶皂素的提取及應(yīng)用研究新進(jìn)展[J]. 食品工業(yè)科技，2013，34（10）：357-362.

[14] 戚曉陽，張頌培. 超聲-水浸提茶皂素及茶皂素水溶液應(yīng)用研究[J]. 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào)，2014，32（1）：59-64.

[15] 肖 涵，陳海燕. 不同醇溶劑對(duì)油茶籽粕中茶皂素提取率對(duì)比[J]. 現(xiàn)代食品，2018（18）：123-124，128.

[16] 陳慧玲，劉 芳，蘇張蕾，等. 超聲波輔助乙醇提取茶皂素工藝研究[J]. 寧德師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2019，31（2）：187-191.

[17] 李 祥，曹江絨，曹萬新，等. 響應(yīng)面法優(yōu)化茶皂素的超聲波輔助提取工藝[J]. 中國油脂，2013，38（12）：72-75.

[18] 張紅建，王 濤，鄭聯(lián)合，等. 茶籽餅中茶皂素提取工藝的優(yōu)化[J]. 糧油加工（電子版），2014（9）：42-45.

[19] 胡福田，周紅軍，徐 華，等. 微波預(yù)處理法制備茶粕基有機(jī)藥肥工藝研究[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，47（19）：295，296-298.

[20] He J，Wu Z Y，Zhang S，et al. Optimization of microwave-assisted extraction of tea saponin and its application on cleaning of historic silks[J]. Journal of Surfactants and Detergents，2014，17（5）：919-928.

[21] 李小然. 茶葉籽粕中茶皂素的微波輔助提取及其應(yīng)用研究[D]. 廣州：廣州大學(xué)，2018.

[22] 陳小紅，吳德武，龍娟娟. 響應(yīng)面法優(yōu)化微波-超聲波輔助提取茶皂素工藝研究[J]. 三明學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，33（6）：64-71.

[23] 胡福田，周紅軍，徐 華，等. 微波預(yù)處理超聲波協(xié)助水浸提茶皂素工藝條件研究[J]. 食品工業(yè)，2019，40（3）：107-110.

[24] 張 寧，馬朝陽，婁在祥，等. 超聲-微波協(xié)同輔助萃取茶皂素[J]. 中國油脂，2013，38（8）：77-80.

[25] 丁富成，鮑妮娜，胡巧緣. 茶皂素的提取方法研究進(jìn)展[J]. 陰山學(xué)刊（自然科學(xué)版），2018，32（1）：116-118.

[26] 喻冬秀，李曉江，蔡斯琦，等. 酶解法提取茶皂素的工藝研究[J]. 廣東化工，2017，44（13）：48-50.

[27] 張?jiān)曝S，汪立平. 生物酶法提取茶皂素[J]. 河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，35（5）：17-22.

[28] 毛雷霆，齊亞會(huì)，孫振東，等. 茶皂素的提取及其溶液的表面性質(zhì)[J]. 天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，35（5）：32-36.

[29] 何榮榮，譚運(yùn)壽，王麗君，等. 響應(yīng)面法對(duì)亞臨界水提取茶枯餅中茶皂素的優(yōu)化研究[J]. 食品工業(yè)，2018，39（11）：90-95.

[30] 李振梅，黎繼烈，肖志紅，等. 響應(yīng)面法優(yōu)化亞臨界水同步提取茶籽油及茶皂素的工藝[J]. 中國糧油學(xué)報(bào)，2017，32（9）：81-87.

[31] 王文杰，陳長庚，張必樺，等. 二次發(fā)酵提取茶皂素的方法研究[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2014，30（30）：296-301.

（責(zé)任編輯：成 平）