茶皂素的提取及应用

第1页共7页1茶皂素的提取及应用摘要：本研究利用醇水溶液法，从茶籽中提取茶皂素，通过实验发现，与其它提取茶皂素的方法相比而言，本方法具有工艺简单，成本较低，所得产品颜色浅，含量及得率较高等优点，能完全适用于工厂生产操作。关键词：茶皂素；提取；应用；醇水溶液法Abstract:Bythemethodmellowwaterysolutionlaw,thisresearchdistilledtheteaspooningfromtheteaseed.Throughtheexperiment,itwasdiscoveredthatthismethodwithmuchmerit:thecraftsimply,thecostlower,theproductobtainedlight-colored,contentandratemuchhigher.Itwascompletelysuitablefortheplantproductionoperation.Keywords:TeaSpooning,Withdraws,Using,Mellowwaterysolutionlaw茶皂素(TeaSpooning)，又称茶皂甙,是山茶科、山茶属植物中含有的一类天然糖甙化合物,它是由配基(C30H50O6)、糖体和有机酸的基本结构构成的一种五环三萜类皂素。在茶籽、茶叶、茶树茎及根系中均有分布,尤以茶籽中含量最多。茶籽中含茶皂素12%-15%，无味、无色、微粒状结晶体，天然的茶皂素是无色的微细柱状晶体,具有吸湿性,味苦辛辣,同时具有刺激鼻粘膜的特性[1,2]。对甲基红明显呈酸性。茶皂素能溶于水、水甲醇、水乙醇、正丁醇、冰醋酸、醋酰和吡啶中,但不溶于乙醚、氯仿、丙酮、苯、石油醚等。提纯后的茶皂素是一种无色微细状晶体，分子量1023,分子式C57H90O26，元素分析值C=59.93%,H=7.09%，水溶液呈茶褐色,为不溶物。Ph为5.0-6.5，表面张力为47-51N，熔点223-224℃，味苦辛，易溶于含水甲醇、含水乙醇、正丁醇及冰醋酸、醋酐和吡啶中。1931年,日本学者青山新次郎首次提取出了茶皂素，但当时没有得到纯结晶体[3]。1952年日本东京大学的石镐守山和上田阳才分离出茶皂素的纯结晶体[4]。60余年来,国内外学者对茶皂素的性质、用途、提取工艺、应用进行了大量有益的工作[5,6]。我国对茶皂素的研究起步较晚，始于50年代末，到80年代才有较大的进展。目前，生产工艺日趋成熟，茶皂素也得到了一定的应用。我国茶资源十分丰富，茶籽榨油后的茶油枯(茶籽)一般当废物烧掉，实为可惜。茶油枯中含大量的茶皂素、茶油和蛋白质等。而茶皂素分子中由亲水性的糖体和疏水性的配位基团构成,因此具有乳化、分散、润湿、去污、发泡等多种表面活性性质，是一种天然非离子型表面活性剂[7,8]。茶皂素被广泛应用于日用化学工业作洗涤剂；纤维板工业的石蜡乳第1页共7页2化；啤酒工业的发泡剂和稳泡剂；农药工业的乳化剂、杀菌剂和杀虫剂；建材工业的混凝土加气；公路沥青的乳化剂；医药工业原料和矿山的浮选剂等。副产品茶油是高级食用油，蛋白质则可作饲料[9,10,11]。所以开展对茶油枯中茶皂素的提取及其综合利用的研究，不仅具有十分重要的意义，而且还将带来可观的经济效益和社会效益。1材料与方法1.1实验材料原料:粉碎茶籽试剂:苯、95%乙醇、阳离子型聚丙烯酰胺、氨、活性炭、水仪器:1000ml烧瓶、玻璃棒、浸提装置、恒温干燥箱、真空浓缩装置1.2工艺流程氨调节95%乙醇茶籽→粉碎水浸提二次过滤过滤过滤PH=10滤渣滤渣(作饲料)滤渣(作饲料)阳离子型浓缩絮凝过滤脱色干燥产品聚丙烯酰胺滤渣(作饲料)1.3实验步骤1.3.1原料准备选取无霉变的油茶籽，先用清水洗干净，然后用粉碎机将油茶籽粉碎至1-3mm左右的小颗粒。为了保证产品质量，原料必须干净。1.3.2浸提称取已粉碎的干燥的油茶籽240g，置于1000ml烧瓶中，加水600ml，加热至80℃，搅拌1.5h，过滤得滤液和滤渣，在滤渣中再加300ml水，同前面一样在80℃下搅拌1.5h，过滤，得滤液和滤渣。滤渣回收可以用来作为饲料。合并两次滤液约800ml。1.3.3除杂第1页共7页3在上述滤液中加氨调节为10，使浸提液的蛋白质、树脂、有机酸、色素等杂质形成沉淀，多率除去，滤渣可以用作饲料，收取滤液。在滤液中加入95%的乙醇400ml，比例(体积比)为10:0.5，搅拌均匀，静置2h，过滤，得滤液和滤渣。滤渣中含有蛋白质、树脂等，可以回收利用。1.3.4浓缩将上述滤液浓缩回收乙醇，为提高产品质量，可以采用真空浓缩。1.3.5絮凝待浓缩后的滤液冷却后，加入阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂，搅拌均匀，静置2h，得粘稠状液体。1.3.6脱色将所得的粘稠状液体过滤，滤液用活性炭(分批少量加入)脱色至白色或淡黄色，得脱色液。1.3.7干燥将脱色液中水分蒸干经红外灯烘箱烘干后，则得白色或淡黄色无定形皂素晶体。2试验结果与分析2.1浸提液的选择在茶籽浸提过程中所用的浸提液不同，得到的茶皂素的含量和得率亦不同。表1不同的浸提液茶皂素含量和得率的测定茶籽水95%乙醇茶皂素第一次浸提第二次浸提第一次浸提第二次浸提颜色含量%得率%240g600ml300ml黄褐色69.37.8240g600ml300ml淡黄色86.211.0240g600ml300ml400ml淡黄色84.710.7第1页共7页4从表1中可以看出，在茶籽浸提过程中，如果只用水浸提，得到的茶皂素颜色深，含量和得率低，但如果再增加一道乙醇浸提过程，则得到的茶皂素颜色相对来说浅，含量和得率亦高。而如果只要乙醇作为浸提液，虽然得到的产品质量尚可，但要消耗大量的有机溶剂(乙醇)，成本高。工艺复杂所以采用醇水溶液法较为理想。2.2茶籽的粒度与水分含量的选择茶籽中水分过高会明显降低溶剂浓度，使皂素和溶剂亲合力减低，影响浸出效果，而且混合液水分高，势必要提高浓缩温度，耗费能源。另外，茶籽的粒度应适当，粒度太大，皂素提取速度慢；粒度太小，吸附粘结性大，分离困难。生产中一般控制籽中的含水量不超7%，粒度在1-3mm，使皂素极易溶解析出。2.3浸提时间的选择茶籽在浸提过程中，茶皂素从固相转向液相，经过一段时间后，茶皂素在液相中的分配达到平衡。实验表明：茶籽饼经过4h的浸泡后，茶皂素在液相已基本上达到平衡。生产中，一般浸泡时间宜控制4-5h。2.4浸提温度的选择随着温度增加，茶皂素的得率增加，但提取温度超过80℃后，随着温度升高，得率无明显提高，且产品颜色加深。因此，选择提取温度为8O℃较为适宜。2.5浓缩条件的选择常压浓缩温度较高，浓缩时间长，茶皂素易氧化。因此，须采用真空浓缩，把蒸发温度控制在较低的范围内(50-65℃)，缩短蒸发浓缩的时间，降低能耗，使茶皂素有较好的质量。2.6絮凝剂的选择本实验采用阳离子型聚丙烯酰胺作为絮凝剂[12],因为阳离子型聚丙烯酰胺的分子中含有大量的正电荷，能吸附杂质微粒，起到电性中和作用，而它的长碳链又可以起到架桥作用，所以用它作絮凝剂可以形成大而连续的絮团，加速沉降速度，缩短过滤时间，提高溶液澄清度。第1页共7页53结论与存在的问题本实验是利用茶籽中各成分在乙醇中的溶解性能差异和茶皂素与胆甾醇形成复合物沉淀等特性进行的，是提取茶皂素的有效方法[13,14]。相对于其他的茶皂素提取方法，具有工艺简单合理，技术成熟，用水量少，能耗低、投资少、成本低、处理量大、茶皂素得率高，产品质量好，提高了茶皂素生产的经济效益,并为促进茶麸的综合利用开辟了一条切实可行的新途径[15]。由于我国茶资源丰富，又具有广阔的市场前景，可以作为科技兴农较好的开发项目之一。提取茶皂素的资源在我国极为丰富，这类资源的总量每年约78万吨。我国对茶皂素的研究，从起步起就以应用为目的，以解决茶籽的综合利用。经过近二十多年的努力，在我国茶与油茶主产区已建立起20余家茶皂素生产厂家，每年茶皂素及其制剂达1000吨以上[16]。开发茶皂素的应用对于繁荣山区经济、保护以及发展有机农业等方面,都具重要的现实意义。今后在进一步加强开发利用的同时，也应加强基础理论方面的研究，尤其是对茶素的各种表面活性和生理活性有待于进一步深入研究，对各类茶皂素的活性差异及其与化学组成和结构的对应关系也缺乏足够的认识，因此为了更好地发挥茶皂素的功能，充分利用这一丰富资源为经济建设服务，必须对其进行深入的理论及应用研究。目前茶皂素的研究与应用中确实存在着一些问题[17,18,19]，譬如：工业化提纯的茶皂素成品纯度不高，纯化技术尚需改进，提取成本有待合理降低；对茶皂素的构效关系、活性机理等基础理论缺乏细致研究，这方面需要加大研究力度，为茶皂素的综合利用提供可靠的理论依据；茶皂素活性功能的应用研究，是多学科、跨行业的集成性开发，应该充分认识其它学科和行业的特点，实现有效的技术融合，更大地发挥茶皂素的价值潜能。随着茶皂素活性理论研究与应用的不断深入，随着对茶皂素生物活性理论的深入，茶皂素生物活性的应用开发还有更广阔的前景，必将使之工业化应用推向更高的层次。第1页共7页6参考文献:[1]赵世时.茶皂素的化学结构及药理活性研究[J].国外医药，1998，13(1):326[2]夏春华等.茶皂素的表面活性及其相关的功能性质[J]，茶叶科学，1990,10(1)1-10[3]青山新次郎.茶皂素的提取工艺及性质[J].药学杂志(日)，1931，51(5)，367-375[4]石镐守山.从茶籽饼中提取茶皂素的生产工艺研究[J].药学杂志，1996，(1)，51-54[5]Energyinput“studiesonthestabilityofliquid/LiquidDispersions-Theoryand,Practice”[J].1995,Dissent.NO.11-35[6]汪多仁.茶皂素的应用开发[J].四川化工与腐蚀控制，2003,6(1)59-62[7]柳荣祥等茶皂素生物活性应用研究进展及发展趋势[J].茶叶科学，1996，16(2)，81-85[8]马沛等.前.景广阔的天然表面活性剂--茶皂素[J].河北化工，1997，(1)，56-57[9]胡绍海等.茶皂素在农药领域的应用研究[J].中国油脂，1997，22(4)，61-63[10]FitElsonJA.ColorimetricmethodforthedetectionofteaSeedoilinoliveoil[J].JAssocOfficeAnalChem.1936,19:439-451[11]丁勇.茶皂素的研究进展及工业化应用趋向[J].桑蚕茶叶通讯，2002，(2)，4-6[12]曾韬．茶皂素的提取研究[J]．林产化工通讯,2000，(6)：16-18．[13]ChakraartySR.Indiantadseed.IndianSoapJ[J],1954,20:16-19[14]扬坤国.以无水乙醇为提取剂的茶皂素提取方法研究[J].湖北民族学院学报,2000，18(3):19-21[15]李秋庭等.茶皂素提取新工艺[J].广西林业科学，2001，30(4)，186-188[16]张可等.油茶籽的综合开发利用[M].食品科技，2003，(4)15-16[17]胡静等.从油茶籽饼中提取茶皂素的工艺研究[J].天津化工，2000，(4):8-9[18]CooleyJB.Productionofanedibleoilfromteaseed[J].Tropagric,1983,60:139-140[19]冯跃华.茶皂素提取工艺路线的探讨[J].精细化工中间体，2003，33(2)，49-52第1页共7页7致谢在本论文完成的过程中，首先衷心感谢我的导师xxx老师对我的辛勤培养、悉心指导和热心关怀，在百忙之中为课题设计、实验进行、论文撰写、修改付出了巨大的心血。一年学习期间，导师在学习和生活上都给予了我无微不至的关心与帮助，并为我提供了很多的学习锻炼的机会，使我掌握了科学的研究思路和方法，提高了动手能力，开阔了眼界。