粗茶皂素的制备、纯化及其表面活性研究

解庆范　李元明　陈仕芳

摘要：以山茶树的乙醇浸提液为原料，分别对明矾法和氧化钙沉淀法制备茶皂素粗品的产率和纯度进行了比较，考察了茶皂素的纯化工艺及茶皂素的表面活性。结果表明，采用明矾法可以制备纯度达70%以上的茶皂素。在以80%的乙醇为溶剂，丙酮为沉淀剂，料液比为1 ∶20，溶剂与沉淀剂之比为1 ∶2的条件下纯化茶皂素粗品，可得到纯度达93%以上的茶皂素纯品。茶皂素的临界胶束浓度为0.5%，是一种性能优良的起泡剂和乳化剂。

关键词：茶皂素；提取率；纯化；表面活性

中图分类号： TQ423 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2014）04-0206-03

收稿日期：2013-08-19

基金项目：福建省大学生创新创业训练计划项目（编号：2012CXSY省09）。

作者简介：解庆范（1965—），女，黑龙江鹤岗人，教授，主要从事配位化学和活性物质提取研究。E-mail：xqf360@sohu.com。茶皂素是一种性能优良的天然表面活性剂，可以作为乳化剂、发泡剂、湿润剂、分散剂、去污剂、助泡剂等[1]，广泛应用于日化、建材、纺织、农药领域，经济价值较高。山茶树是四季常绿阔叶小乔木，生长能力强，山茶树在泉州大部分园区和社区作为环境美化都有种植，且每年都会定期修剪，资源丰富。山茶树的叶和梗中茶皂素的含量较高，具备提取价值[2]。本研究以山茶树叶和梗作为茶皂素的提取原料的新来源，考察粗茶皂素的制取及纯化工艺，并对其一些表面活性进行研究。

1材料与方法

1.1供试材料和试剂

山茶树的叶和梗（从修剪下来的山茶树枝条中采摘）；茶皂素纯品（AR，杭州中野天植物科技有限公司产品）；香草醛（AR，济南恒化科技有限公司产品）；浓硫酸（AR，西陇化工有限公司产品）；无水乙醇（AR，上海联试化工试剂有限公司产品）；碳酸氢铵（AR，新宁化工厂 产品）；过氧化氢（30%，天津市致远化学试剂有限公司产品）；氧化钙（AR，西陇化工股份有限公司产品）；明矾（AR，天津市福晨化学试剂厂产品）；丙酮（AR，西陇化工股份有限公司产品）；乙醚（AR，上海联试化工试剂有限公司产品）；石油醚（AR，西陇化工股份有限公司产品）；正己烷（AR，上海联试化工试剂有限公司产品）；乙酸乙烯酯（AR，天津市光复精细化工研究所产品）；甲苯（AR，上海联试化工试剂有限公司产品）。

1.2仪器与设备

BS224S电子天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司产品），UV-3100紫外可见扫描分光光度计（上海美谱达科技有限公司产品），电热鼓风干燥箱（天津市泰斯特仪器有限公司产品），HH-2数显恒温锅（国华电器有限公司产品），SHZ-D（Ⅲ） 循环水式真空泵（巩义市予华仪器有限责任公司产品），最大气泡法表面张力测定仪（厦门大学玻璃仪器室产品）。

1.3方法

1.3.1原料的制备将山茶树的叶和梗用清水及蒸馏水清洗干净，晒干，放入烘箱中50 ℃下烘干，用粉碎机粉碎，用40目的筛子过筛。称取一定量山茶树的叶梗粉末，用80%的乙醇作溶剂，料液比为1 ∶9，提取温度为60 ℃，浸提2 h后，将浸提液用真空泵抽滤，再用少量80%乙醇洗涤滤饼，合并滤液备用。

1.3.2标准曲线的绘制采用硫酸-香草醛显色法，按文献[3]的方法绘制，得标准工作曲线（图1和图2）。标准工作曲线回归方程为：y=0.737 00x+0.018 15，r=0.998；线性范围为0.1～1.0 mg/cm3。

1.3.4茶皂素纯度的测定用电子天平准确称取一定质量的粗品，用50%乙醇溶解后定容至10 mL，摇匀备用。量取该溶液0.5 mL于试管中，加入8%的香草醛0.5 mL，摇匀后在冰浴条件下加入77%的硫酸4.0 mL，并置于65 ℃水浴中保温15 min，之后迅速取出并冷却至室温，以试剂为空白在最大波长545 nm处测吸光度值，根据标准工作曲线计算得出茶皂素的含量（ρ），根据公式计算粗茶皂素的纯度和回收率[3-4]。

1.3.5粗茶皂素制备

1.3.5.1沉淀法制备粗茶皂素取适量茶皂素乙醇浸提液，氧化钙沉淀剂加入量为山茶树叶梗粉末质量的16%，反应时间3 h，离心分离得滤饼，干燥称量后，按文献最佳比例加入碳酸氢铵释放剂，离心分离得滤液，滤液浓缩、低温真空干燥至恒质量得粗茶皂素[5]。

1.3.5.2明矾法制备粗茶皂素取适量茶皂素乙醇浸提液，滤液加入2%明矾，随后置于60 ℃水浴保温1.5 h，然后室温静置3 h，除去下层沉淀，上层清液离心分离得滤液。滤液中加入适量30%的H2O2，并置于60 ℃水浴中恒温1.5 h后，浓缩低温真空干燥至恒质量得粗茶皂素[6]。

1.3.6粗茶皂素的纯化准确称取粗茶皂素5 g，按1 ∶10的料液比加入溶剂溶解，滤去不溶杂质后，滤液中按溶剂 ∶沉淀剂为1 ∶2的比例加沉淀剂，离心分离、沉淀，低温真空干燥至恒质量得产品。按方法1.3.4测定产品的纯度和回收率。

1.3.7茶皂素表面活性测定

1.3.7.1临界胶束浓度测定采用表面张力法测定茶皂素的临界胶束浓度[7]，表面张力测定采用最大压力气泡法[7]。在（32.0±0.2）℃条件下测定不同质量分数（%）纯化后茶皂素水溶液的表面张力γ（mN/m）。作γ -lgw曲线，根据曲线拐点确定茶皂素的临界胶束浓度。

1.3.7.2起泡和稳泡能力测定采用搅动法测定茶皂素的气泡和稳泡能力。室温下称取纯化后的茶皂素，配置成临界胶束浓度溶液，取20 mL溶液于100 mL具塞量筒中，以 120 r/min 的速度振动10次，测定刚停下和静止5 min后的泡沫高度[8]。

1.3.7.3乳化能力测定用移液管准确吸取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的有机物，盖紧塞子，上下剧烈振荡5下，静置1 min，如此重复10次，然后将其倒入100 mL量筒中静置，立即用秒表记录分出水10 mL的时间[9]。endprint

2结果与分析

2.1粗茶皂素制备

沉淀法制得的粗茶皂素的颜色为棕黑色，平均产率为10.24%，纯度为29.57%。明矾法制得的粗茶皂素的顔色为棕黑色，平均产率为16.14%，纯度为76.92%。

2.2粗茶皂素制备工艺中加入过氧化氢对茶皂素产率和纯度的影响

3结论

以山茶树叶、梗的乙醇浸提液为原料，采用明矾法制备茶皂素粗品，所得产品的产率和纯度两个方面都明显优于氧化钙沉淀法。在较佳工艺条件下，可制得纯度为76.92%的浅黄色茶皂素粗品，产率达16.14%。

茶皂素粗品纯化的最佳工艺为：以80%的乙醇为溶剂，丙酮为沉淀剂，料液比为1 g ∶20 mL，溶剂与沉淀剂之比为 1 ∶2。纯度为76.6%的茶皂素粗品经过纯化，可得到纯度达93%以上的纯品。

从山茶树的叶和梗中提取的茶皂素是一种天然的非离子表面活性剂。经测定，茶皂素的临界胶束浓度为0.5%，是一种性能优良的起泡剂和乳化剂。

参考文献：

[1]刘晓庚，陈梅. 茶皂素的提取与应用研究[J]. 今日科技，1993（6）：6-7.

[2]陈仕芳，解庆范，叶周忠，等. 福建山茶树叶和梗中茶皂素的提取工艺研究[J]. 安徽农业科学，2013，41（6）：2675-2677.

[3]赵娟，黄健花，蔡春明，等. 沉淀法纯化茶皂素的工艺研究[J]. 中国油脂，2010，35（11）：58-61.

[4]谢秋英，黄玉英，宋振荣. 茶皂素的提取纯化及成品中茶皂素含量的测定[J]. 福建水产，2010（2）：14-17.

[5]刘红梅，周建平，李海林，等. 沉淀法制取茶皂素的工艺研究[J]. 现代食品科技，2008，24（6）：571-574.

[6]刘晶晶，高荫榆.茶皂素提取与纯化工艺的探讨[J]. 食品科技，2005（3）：59-61.

[7]董国君，苏玉，王桂香.表面活性剂化学[M]. 北京：北京理工大学出版社，2009：59-60.

[8]赵田红，董阳阳，彭国峰，等. 两性表面活性剂的合成及性能评价[J]. 应用化工，2011，40（7）：1219-1228.

[9]丁伟，景慧，梁宝，等. 双子表面活性剂的合成及其表面活性[J]. 合成化学，2011，19（3）：373-375，378.

[10]夏春华，朱全芬，田洁华，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.endprint

2结果与分析

2.1粗茶皂素制备

沉淀法制得的粗茶皂素的颜色为棕黑色，平均产率为10.24%，纯度为29.57%。明矾法制得的粗茶皂素的顔色为棕黑色，平均产率为16.14%，纯度为76.92%。

2.2粗茶皂素制备工艺中加入过氧化氢对茶皂素产率和纯度的影响

3结论

以山茶树叶、梗的乙醇浸提液为原料，采用明矾法制备茶皂素粗品，所得产品的产率和纯度两个方面都明显优于氧化钙沉淀法。在较佳工艺条件下，可制得纯度为76.92%的浅黄色茶皂素粗品，产率达16.14%。

茶皂素粗品纯化的最佳工艺为：以80%的乙醇为溶剂，丙酮为沉淀剂，料液比为1 g ∶20 mL，溶剂与沉淀剂之比为 1 ∶2。纯度为76.6%的茶皂素粗品经过纯化，可得到纯度达93%以上的纯品。

从山茶树的叶和梗中提取的茶皂素是一种天然的非离子表面活性剂。经测定，茶皂素的临界胶束浓度为0.5%，是一种性能优良的起泡剂和乳化剂。

参考文献：

[1]刘晓庚，陈梅. 茶皂素的提取与应用研究[J]. 今日科技，1993（6）：6-7.

[2]陈仕芳，解庆范，叶周忠，等. 福建山茶树叶和梗中茶皂素的提取工艺研究[J]. 安徽农业科学，2013，41（6）：2675-2677.

[3]赵娟，黄健花，蔡春明，等. 沉淀法纯化茶皂素的工艺研究[J]. 中国油脂，2010，35（11）：58-61.

[4]谢秋英，黄玉英，宋振荣. 茶皂素的提取纯化及成品中茶皂素含量的测定[J]. 福建水产，2010（2）：14-17.

[5]刘红梅，周建平，李海林，等. 沉淀法制取茶皂素的工艺研究[J]. 现代食品科技，2008，24（6）：571-574.

[6]刘晶晶，高荫榆.茶皂素提取与纯化工艺的探讨[J]. 食品科技，2005（3）：59-61.

[7]董国君，苏玉，王桂香.表面活性剂化学[M]. 北京：北京理工大学出版社，2009：59-60.

[8]赵田红，董阳阳，彭国峰，等. 两性表面活性剂的合成及性能评价[J]. 应用化工，2011，40（7）：1219-1228.

[9]丁伟，景慧，梁宝，等. 双子表面活性剂的合成及其表面活性[J]. 合成化学，2011，19（3）：373-375，378.

[10]夏春华，朱全芬，田洁华，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.endprint

2结果与分析

2.1粗茶皂素制备

沉淀法制得的粗茶皂素的颜色为棕黑色，平均产率为10.24%，纯度为29.57%。明矾法制得的粗茶皂素的顔色为棕黑色，平均产率为16.14%，纯度为76.92%。

2.2粗茶皂素制备工艺中加入过氧化氢对茶皂素产率和纯度的影响

3结论

以山茶树叶、梗的乙醇浸提液为原料，采用明矾法制备茶皂素粗品，所得产品的产率和纯度两个方面都明显优于氧化钙沉淀法。在较佳工艺条件下，可制得纯度为76.92%的浅黄色茶皂素粗品，产率达16.14%。

茶皂素粗品纯化的最佳工艺为：以80%的乙醇为溶剂，丙酮为沉淀剂，料液比为1 g ∶20 mL，溶剂与沉淀剂之比为 1 ∶2。纯度为76.6%的茶皂素粗品经过纯化，可得到纯度达93%以上的纯品。

从山茶树的叶和梗中提取的茶皂素是一种天然的非离子表面活性剂。经测定，茶皂素的临界胶束浓度为0.5%，是一种性能优良的起泡剂和乳化剂。

参考文献：

[1]刘晓庚，陈梅. 茶皂素的提取与应用研究[J]. 今日科技，1993（6）：6-7.

[2]陈仕芳，解庆范，叶周忠，等. 福建山茶树叶和梗中茶皂素的提取工艺研究[J]. 安徽农业科学，2013，41（6）：2675-2677.

[3]赵娟，黄健花，蔡春明，等. 沉淀法纯化茶皂素的工艺研究[J]. 中国油脂，2010，35（11）：58-61.

[4]谢秋英，黄玉英，宋振荣. 茶皂素的提取纯化及成品中茶皂素含量的测定[J]. 福建水产，2010（2）：14-17.

[5]刘红梅，周建平，李海林，等. 沉淀法制取茶皂素的工艺研究[J]. 现代食品科技，2008，24（6）：571-574.

[6]刘晶晶，高荫榆.茶皂素提取与纯化工艺的探讨[J]. 食品科技，2005（3）：59-61.

[7]董国君，苏玉，王桂香.表面活性剂化学[M]. 北京：北京理工大学出版社，2009：59-60.

[8]赵田红，董阳阳，彭国峰，等. 两性表面活性剂的合成及性能评价[J]. 应用化工，2011，40（7）：1219-1228.

[9]丁伟，景慧，梁宝，等. 双子表面活性剂的合成及其表面活性[J]. 合成化学，2011，19（3）：373-375，378.

[10]夏春华，朱全芬，田洁华，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.endprint