基于油茶饼粕中茶皂素醇提工艺条件优化措施

摘 要：本文选取乙醇作为试验溶剂，以油茶饼粕作为主要试验材料，通过设计单因素试验及响应面试验优化油茶饼粕中茶皂素醇提取工艺。其中，单因素试验涉及到的因素有乙醇浓度、料液比、提取温度和提取时间。结果表明，茶皂素最佳醇提取工艺为乙醇浓度70%、料液比1∶8（m∶V）、提取温度70 ℃、提取时间90 min。

关键词：茶皂素;饼粕;油茶

Optimization of Alcohol Extraction Conditions of Tea Saponin from Oil-tea-cakes

ZHU Feifan

（Shaoyang University， Shaoyang 422000， China）

Abstract： In this paper， ethanol was selected as the test solvent， and Camellia oleifera cake was used as the main test material， and the alcohol extraction process of tea saponin from Camellia oleifera cake was optimized by designing a single factor experiment and a response surface methodology. Among them， the factors involved in the single factor test are ethanol concentration， solid-liquid ratio， extraction temperature and extraction time. The results showed that the optimal extraction process of tea saponin alcohol was as follows： ethanol concentration of 70%， solid-liquid ratio of 1∶8 （m∶V）， extraction temperature of 70 ℃， and extraction time of 90 min.

Keywords： tea saponin; cakes; oil-tea camellia

油茶餅粕成分较为丰富，包括单宁、皂素、粗纤维和粗蛋白等，可以采取一系列提取工艺加以处理，从中获取所需成分。目前，油茶饼粕在饲料添加剂制备、茶皂素提取中的应用较多[1]。其中，茶皂素又被称为茶皂甙，属于非离子表面活性剂，性能较好，且具备湿润、乳化、发泡、分散等功效，同时还可以起到镇痛、抗菌、抗癌等作用，在药剂制备中应用较为广泛[2]。茶皂素主要分布在茶树茎、茶籽、茶油饼粕中，相比之下，茶油饼粕的含量较高，如何从茶油饼粕中有效提取茶皂素成为当前重点研究内容[3-4]。目前关于油茶饼粕中茶皂素的提取研究较少，提取工艺条件存在较大的优化空间，本文选取成本较低，应用规模较大的乙醇作为提取溶剂展开试验研究[5]。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

油茶饼粕为油茶籽经过脱壳处理后，压榨、取油得以获取，由湘西木本世家农企提供。

葡萄糖、茶皂素标准品、丙酮、乙酸乙酯、乙醇、浓硫酸、香草醛、蒽酮、葡萄糖和无水乙醚，二级品，由湘西木本世家农业开发有限公司提供。

1.2 仪器与设备

旋转蒸发器，上海亚荣生化仪器厂，仪器型号为RE-52A;电子天平，上海舜宇恒平科学仪器有限公司，仪器型号为JA2003;恒温水浴锅，北京国华医疗器械厂，仪器型号为DSY-2-4;固体样品粉碎机，江苏金坛市亿通电子有限公司，仪器型号为XA-1;循环水式真空泵，浙江黄岩求精真空泵厂，仪器型号为SHZ-D;集热式恒温加热磁力搅拌器，天津科诺仪器设备有限公司，仪器型号为DF-101S;医用超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司，仪器型号为KQ-250E;真空离心浓缩仪，湘仪离心机仪器有限公司，仪器型号为ZLS-1;可见分光光度计，上海菁华科技有限公司，仪器型号为722;真空干燥箱，上海博讯事业有限公司医疗设备厂，仪器型号为DZF-6050。

1.3 试验方法

1.3.1 茶皂素醇提工艺与操作

（1）关于茶皂素醇提的工艺流程如下。①取适量油茶饼粕，将其粉碎。②采取脱脂操作，对粉碎后的油茶饼粕加以处理。③将脱脂后的油茶饼粕放在干燥环境中，去除其中水分。④采取抽滤工艺，提取纯净的油茶饼粕。⑤运用真空工艺提纯油茶饼粕。⑥向油茶饼粕中添加适量丙酮。⑦收集混合后的材料，并将其沉淀。⑧待沉淀材料干燥后，生成茶皂素粗品。

（2）具体操作要点如下。①浸提溶剂设定为石油醚，将油茶饼粕放在石油醚中，而后粉碎，控制提取温度保持在60 ℃。②控制脱脂时间为6 h。③材料与溶剂的比例为1∶8，即料液比为1∶8。④按照设定的料液比，将经过脱脂处理后的油茶饼粕和溶剂放入磨口烧瓶中，开展水浴回流试验，其中，水浴温度稳定在80 ℃，回流持续2 h。⑤回流结束后，趁着温度没有降低，对其采取过滤处理，完成真空浓缩，而后立即向其中添加丙酮。⑥油茶饼粕干燥期间，控制环境温度为50 ℃。

1.3.2 油茶饼粕中茶皂素醇提得率单因素试验设计

本研究设置4组单因素试验，包括乙醇浓度、料液比、提取温度、提取时间，每一项单因素的试验内容和方法如下。

（1）乙醇浓度单因素试验。其他因素保持不变，将乙醇浓度作为唯一变量，通过调整乙醇浓度，开展多组试验，统计茶皂素得率。其中，乙醇浓度设定7组，以10%递增，从30%浓度递增至90%。在此期间，料液比设定为1∶10（m∶V），水浴浸提时间持续90 min，控制温度50 ℃。

（2）料液比单因素试验。其他因素保持不变，将料液比作为唯一变量，通过调整料液比开展多组试验，统计茶皂素得率。其中，料液比设定7组，料液比（m∶V）依次为1∶2、1∶4、1∶6、1∶8、1∶10、1∶12和1∶14。

（3）提取温度单因素试验。其他因素保持不变，将提取温度作为唯一变量，通过调整提取温度开展多组试验，统计茶皂素得率。其中，乙醇浓度为70%，料液比为1∶8（m∶V），水浴浸提时间持续90 min，设定温度30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃和90 ℃。

（4）提取时间单因素试验。其他因素保持不变，将提取时间作为唯一变量，通过调整提取时间开展多组试验，统计茶皂素得率。其中，乙醇浓度为70%，料液比为1∶8（m∶V），水浴浸提时间持续30 min、50 min、70 min、90 min、110 min、130 min和150 min，控制温度80 ℃。

1.3.3 油茶饼粕中茶皂素醇提条件优化试验

在单因素试验结果基础上，选取对茶皂素得率影响较大的因素作为变量，按照Box-Behnken中心组合试验设计要求，设定本次试验响应值为茶皂素得率，创建响应分析试验。其中，响应因素和水平均为3，根据试验结果，对提取工艺参数采取优化处理。具体设计如表1所示。

1.3.4 油茶饼粕中茶皂素醇提标准曲线绘制

取无水乙醇10 mL，香草醛0.8 g，将两者混合得到香草醛溶液。选取浓度为80%的乙醇溶液作为定容试剂，对标准品25 mg茶皂素进行定容，定容量为50 mL，形成标准溶液。而后从标准溶液中提取适量茶皂素标准溶液，作为试验材料，共计6份，取量分别为0 mL、0.1 mL、0.2 mL、0.3 mL、0.4 mL及0.5 mL，分别向这6份标准溶液中添加水，直至溶液量达到0.5 mL。而后分别向各个容器中添加香草醛溶液，溶液的浓度和添加量分别为80 g/L、0.5 mL。将装有不同量茶皂素标准溶液的器皿放于冰水中，而后向容器中添加硫酸溶液（浓度为77%），添加量为4 mL，摇匀溶液。将容器放在加热装置中，加热温度至60 ℃，持续时间15 min。达到设定的加热时间后置于冰水浴中进行冷却，持续时间10 min。达到设定的冷却时间后，取出装有茶皂素标准溶液的器皿，将其放置于温室中，选取浓度为80%的乙醇溶液对其采取定容处理，当器皿中的溶液达到25 mL时，停止定容，而后摇匀器皿中的溶液。选取比色皿（尺寸1 cm）作为检测装置，以分光光度计550 nm作为检测环境，将器皿放置在此环境中，通过检测溶液的吸光度，绘制茶皂素醇提标准曲线。

1.3.5 相关计算

（1）关于茶皂素含量的计算。按照1.3.4的操作步骤，制备溶液，需要做出的调整为称量25 mg粗品，选取浓度为80%的乙醇溶液作为定容试剂，将溶剂定容至50 mL，生成待测溶液。按照试验操作标准，从器皿中吸取5 mL茶皂素溶液，作为待测液。待测液中茶皂素含量计算公式如下：

（1）

式中：m为待测液中样品质量，mg;m1为标准曲线中标定的茶皂素含量，mg;R代表茶皂素含量，%。

（2）关于茶皂素得率的计算。此项指标的计算公式如下：

（2）

式中：R为茶皂素含量，%;Y为茶皂素得率，%;m0为油茶饼粕质量，g;m1为提取物质量，g。

2 结果与分析

2.1 油茶饼粕中茶皂素醇提标准曲线

按照设1.3.4操作，绘制曲线图，结果如图1所示。其中，横坐标为质量浓度，纵坐标为吸光度，茶皂素醇提标准曲线回归方程为：y=9.16x+0.065 4（R2=0.993 2）。

2.2 油茶饼粕中茶皂素醇提得率单因素试验结果

2.2.1 乙醇浓度单因素试验

本次试验以乙醇浓度作为单因素，设定7组不同乙醇浓度，测得茶皂素得率结果如表2所示。观察表2中测试结果可知，茶皂素得率随着乙醇浓度的增加，先增加而后逐渐减少。其中，70%浓度为转折点，当溶液中的乙醇浓度<70%时，茶皂素得率随着乙醇浓度的增大而增加;当乙醇浓度>70%后，茶皂素得率随着乙醇浓度的增大而逐渐减少。考虑到乙醇浓度较低情况下，不利于浸提液浓缩，因此最佳乙醇浓度为70%。

2.2.2 料液比单因素试验

本次试验以料液比作为单因素，设定7组不同料液比，测得茶皂素得率结果如表3所示。由表3中统计结果可知，茶皂素得率随着料液比的增加呈现出先增加后小幅度下降趋势，最后趋于稳定，且此时茶皂素得率与料液比1∶8条件下的结果相同。考虑到料液比过大，易导致溶质浓度变小。因此选取最佳料液比为1∶8（m∶V）。

2.2.3 提取温度单因素试验

本次试验以提取温度作为单因素，设定7组不同提取温度，测得茶皂素得率结果如表4所示。

表4中统计结果显示，茶皂素得率随着提取温度的增加呈现出先增加后逐渐减小的趋势。其中，转折点的提取温度为70 ℃。考虑到温度过高，可能加快乙醇挥发速度。因此设定最佳提取温度为70 ℃。

2.2.4 提取时间单因素试验

本次试验以提取时间作为单因素，设定7组不同提取时间，测得茶皂素得率结果如表5所示。对比表5中的测试结果可知，茶皂素得率随着提取时间的增加，先增加而后逐渐减小。其中，转折点的提取时间为90 min。为了避免过程时间的提取导致乙醇大量挥发，因此设定最佳提取时间为90 min。

2.3 油茶饼粕中茶皂素醇提条件优化试验结果

按照表1中的因素水平开展响应面试验，结果如表6所示。

2.4 最优条件验证

本研究采用回归统计方法，对表6中的数据加以统计分析，得到回归方程Y=8.23-0.11X1-0.037X2+0.041X3+0.20X1X2-0.14X1X3-0.053X2X3-0.25X12-0.055X22-0.077X32。利用软件Design-Exper对上述回归方程加以处理，经过二次型变异分析，得到方程的方差结果。结果显示，模型显著，失拟项不显著，由此可以判断，本次试验得到的二次回归方程具有较好的预测性能，能够很好的预测响应值。由预测模型得出最佳工艺为料液比为1∶8（m∶V），提取温度为70 ℃，提取时间为90 min。

3 结论

本文围绕茶皂素醇提工艺条件优化方法展开探究，以单因素试验作为基础，获取各项因素的最佳参数值，作为工艺条件优化突破口。通过开展条件优化试验，对因素水平开展响应面试验。试验结果显示，最佳乙醇浓度为70%，最佳料液比为1∶8（m∶V），最佳提取温度为70 ℃，最佳提取时间为90 min。经过最优条件验证，确定该结果可以作为工艺条件优化参考依据。

参考文献

[1]刘汝宽，田莞尔，易有金，等.微乳液法同步萃取茶油和皂素的工艺条件优化[J].中国粮油学报，2021，36（1）：96-99.

[2]李怡欣，张盟雨，王颂，等.高效液相色谱法测定油茶饼粕多糖组成[J].中国油脂，2020，45（12）：126-131.

[3]张耀洲，谷清义，陈琼.乙醇提取-丙酮沉淀法提取分离茶皂素的工艺研究[J].生物质化学工程，2020，54（6）：39-44.

[4]王羚，方學智，杜孟浩，等.超临界CO2萃取对油茶饼中油脂品质及茶皂素理化特性影响的研究[J].中国油脂，2020，45（8）：109-114.

[5]罗凡，王龙祥，郭少海，等.榨前微波处理对油茶粕活性成分及抗氧化性的影响[J].中国油脂，2020，45（3）：110-114.

基金项目：邵阳学院研究生科研创新项目（CX2020SY057）。

作者简介：朱飞凡（1992—），女，湖南新邵人，硕士在读。研究方向：食品工程。