一种天然非离子表面活性剂茶皂素的制备与应用

张俊雯

一种天然非离子表面活性剂茶皂素的制备与应用

张俊雯

（温州大学， 浙江 温州 325000）

茶皂素是一种从山茶科植物中发现的天然非离子性表面活性剂，大部分茶皂素是从油茶饼中提取的，采用水提或者超声辅助乙醇结合丙酮沉淀法来进行茶皂素的工业化的提取和纯化。茶皂素不仅能解吸污染土壤中的重金属，还能在彩妆方面、医药行业有很大的应用

茶皂素；提取；纯化；应用

茶皂素又名茶皂苷，主要存在于山茶科植物中，例如茶花的茎、叶、花和种子中。其中茶花油（茶籽油）提取物中的副产物油茶饼是茶皂素的主要来源，特别是茶籽皂素。茶皂素分子结构中含有疏水基和亲水基，由于这样可以作为乳化剂进行使用，不仅如此茶皂素还具有很多优异的性能，它具有抗菌、消炎、抗氧化激活等优点，还可以抑制酒精吸收，因此可以应用到化妆品、药物、土壤修复等方面，这可以减轻茶叶产量的相对过剩等问题。

1 研究内容

本文不仅对茶皂素的来源进行了研究，而且还对其制备和作用进行了研究，这对于充分利用山茶植物资源、提高茶皂素的应用具有重要意义。因此本文对茶皂素从制备到应用的研究现状进行了综述。

1.1 茶皂素的制备

现有研究表明，山茶科植物的各个器官都含有茶皂素，但经过调查茶花油提取的副产品油茶饼是茶皂素的主要来源。茶树的叶和花有潜力成为茶皂素的新来源，从而扩大了茶皂素的来源并减少了茶树产量的相对过剩[1]。为了获得相对较高纯度的茶皂素粉末，通常需要以下4个步骤：提取、浓缩、纯化（粗制和精制）和干燥。

1.1.1 提取

考虑到茶皂素的溶解特性（茶皂素的晶体不溶于乙醚、氯仿、丙酮、苯和石油醚，几乎不溶于冷水、无水乙醇和无水甲醇，微溶于温水、二硫化碳和乙酸乙酯，溶于乙醇、甲醇、正丁醇和冰醋酸水溶液），茶皂素的提取有多种方式：用水萃取、有机溶剂萃取、混合溶剂萃取、微波辅助萃取、超声辅助萃取、超临界萃取等各种萃取方法。水提取和醇提取是基本的提取方法，但其中水提法得到的产物复杂，不利于后续的纯化[2]。乙醇提取能提供更高的产率，产物纯度更高，并且可以采用微波、超声波这两种提取方法来增加茶皂素的产量，但提取到的茶皂素含有其他多酚类化合物杂质，因此还需要进一步的纯化。

1.1.2 纯化

茶皂素的纯化分为粗提纯和精制提纯。通常使用水进行粗纯化，以氧化钙或明矾为沉淀剂。另一种获得粗制茶皂素粉的方法是离心，在低温下或在真空炉中干燥茶皂素溶液，然后蒸发提取。在可操作性、仪器和试剂的成本以及茶皂素的纯度方面，丙酮沉淀是最简单最方便的精制纯化方法。通过优化纯化参数，可以通过丙酮沉淀获得纯度超过90％的茶皂素粉[3]。

1.2 茶皂素的应用

1.2.1 茶皂素在土壤修复中的作用

表面活性剂，特别是天然的表面活性剂，能大大提高土壤污染物生物有效性。山茶科植物的根、茎、叶和种子中都含有大量的茶皂素，茶皂素是一种天然的非离子表面活性剂。已经证实，茶皂素有助于提高超积累植物和微生物对污染土壤中Cd、Pb、PAHs和多氯联苯(PCBs)的生物有效性。茶皂素在土壤修复中的应用主要有淋洗修复、植物修复和微生物修复3个方面。重金属Pb、Cd、Zn、Cu、Cr、Mn、Ni和有机污染物芘、多环芳烃、多氯联苯、多溴联苯醚、单苯基锡、二苯基锡和三苯基锡是研究人员研究的主要污染物。

目前，大多数学者将茶皂素在土壤修复中的作用归类为两个方面：

（1）茶皂素解吸土壤中各种形态的重金属离子。解吸性能的顺序是可交换态>碳酸盐组分> 铁锰氧化物>有机组分>残渣组分，这意味着更多的重金属离子从结合态转移到自由态，然后被超积累植物或微生物吸收，从而提高了它们对重金属离子的利用率。

（2）茶皂素可显着提高苯基锡的溶解度、膜的通透性、蛋白质的表达量、细胞密度以及Cl+和PO43+的使用。在植物修复中利用茶皂素处于起步阶段，研究的唯一重金属是Cd，有机污染物芘和多氯联苯也已被研究过。然而，与淋洗修复相比，茶皂素在植物修复中的表现更好。

由于根系是植物吸收水分和养分的主要器官，茶皂素处理超积累植物根系会积累更多的重金属离子，增加植物对这些重金属的生物富集。同时，当茶皂素溶液浓度达到一定范围时，有利于重金属在积累植物中的迁移，并减少细胞内Na+、NH4+、K+的释放，从而提高苯基化的生物降解性[4]。

1.2.2 茶皂素在医药行业的应用

茶皂素具有很多优良的生物性质，包括抗菌、抗病毒、消炎、抗肿瘤等特性，因此有很多人已经开始研究将茶皂素应用在医药方面，童勇等采用二甲苯致小鼠耳廓肿胀模型证明了茶皂素有明显的抗炎镇痛作用，能够有效抑制二甲苯致小鼠耳廓肿胀[5]。提取物中富含茶皂素可增强抗胆固醇的功效，这意味着茶叶皂苷可抑制大鼠饮食引起的高胆固醇血症，降低抗胆固醇的活性。除了消炎镇痛、抗胆固醇，其还很多其他医药方面的应用，例如调节血脂、口腔溃疡的治疗等。

2 结束语

茶皂素是一种丰富的天然非离子表面活性剂，能从大自然大量的获取，提取和纯化简单方便，并能在土壤修复中有很大的应用，在浸出修复、植物修复和微生物修复中都能实现重要的作用。但它对土壤修复的作用机理还未明朗，需要进一步的探究。茶皂素在农药、医药行业也做了特别多的贡献，但现在也都处在起步阶段，不仅如此茶皂素也可以应用在彩妆方向，添加了茶皂素的护手霜的抗菌性、保湿性、抗氧化性都较未添加的要好。在未来，相信茶皂素还可以应用在更多方面，这些都需要深入研究。

［1］J L Hu, S P Nie, D F Huang, et al. Extraction of saponin from Camelliaoleifera cake and evaluation of its antioxidant activity[J]., 2012, 47:1676–1687.

［2］尤龙，张营，范传海，等.国内茶皂素应用研究进展[J].山东化工，2018，47（17）：64-65.

［3］孙万里.茶皂素提取条件的优化及纯化研究[J].生物质化学工程，2019，53（6）：39-44.

［4］Xiao-Lan Y , Yong H . Tea saponins: effective natural surfactants beneficial for soil remediation, from preparation to application[J]., 2018, 43 (8):24312-24321

［5］童勇，李玉山.茶皂素抗炎镇痛作用的实验研究[J].临床合理用药杂志，2009，2（16）：13-14.

Preparation and Application of Natural Nonionic Surfactant Tea Saponin

(Wenzhou University, Zhejiang Wenzhou 325000, China）

Tea saponin is a natural nonionic surfactant found in camellia plants. Most tea saponins are extracted from camellia tea cakes. Tea saponin is always extracted by water extraction or ultrasound-assisted ethanol and acetone precipitation in industry. Tea saponin can not only desorb heavy metals in contaminated soil, but also be used in cosmetics, pharmaceutical industry.

tea saponin; soil remediation; extraction; application

2020-01-15

张俊雯（1997-），女，研究方向：生物材料的研究与开发

何华成（1985-），男，讲师，博士学位，研究方向：生物医药材料。

TQ423.2

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1004-0935（2020）05-0481-02