高纯度茶皂素的制备方法研究

高纯度茶皂素的制备方法研究*

刘传芳 李俊乾 陈莉 柏林 王开飞

（安徽省皖西学院材料与化工学院 安徽六安 237012）

摘要：分别采用重结晶法和大孔树脂吸附法进行高纯茶皂素的制备，比较了两种方法的实验结果。结果表明：经两种方法提纯得到的茶皂素初读均在96%以上，但大孔树脂吸附纯化法的茶皂素产品纯度和得率均高于重结晶法，并且大孔树脂吸附纯化法工艺简单，试剂用量少，纯化成本低，更适于高纯茶皂素的工业化生产。 关键词：茶皂素,高纯度,制备方法

中图分类号：TQ041 文献标识码：A

茶皂素是一种性能优良的天然表面活性剂，存在于山茶科植物中。去油后的油茶籽枯中含有约20%的茶皂素，从油茶籽枯中提取茶皂素是目前茶皂素产品获得的一种有效途径。用传统的水提、有机溶剂提取等方法提取的茶皂素产品纯度约在50%左右，需做进一步的纯化才能提高其应用范围。我们针对粗茶皂素中杂质的性能和特点，分别采用重结晶法和大孔树脂吸附法对粗茶皂素进行了纯化实验研究，并比较两种方法试剂消耗及所得产品的纯度和得率，以确定更适宜于工业化生产高纯茶皂素的有效方法。

2 材料与方法

2.1主要仪器与试剂

电子天平、旋转蒸发仪、集热式磁力搅拌恒温加热器、真空干燥箱、循环水式多用真空泵、带砂芯的分离柱（60×800mm），其他常用玻璃仪器。

无水乙醚、95%乙醇、丙酮、盐酸、1.2—二氯乙烷、正丁醇、无水甲醇等，以上试剂均为分析纯。油茶籽，双蒸水，市售大孔树脂HPD-100、HPD-100A、AB-8等。 2.2实验方法

2.2.1 粗茶皂素的提取

茶皂素的提取采用乙醇提取法，乙醇的纯度为85%。样品为去壳脱油后的油茶籽枯，提取温度为85-90℃，料液比为1:5（分三次加入），提取时间为6.5h。提取工艺流程为：

95%乙醇 无水乙醚

加热回流后抽滤 去壳油茶籽 粉碎 脱茶油 抽滤、干燥

蒸发浓缩 粗茶皂素 干燥 沉淀分离 滤液

丙酮

茶皂素含量测定采用重量法，按下式计算茶皂素提取率。

茶皂素提取率（％）=

① 安徽省六安市定向委托基金项目（2008LWA001） ② 2012国家大学生创新创业训练计划项目

粗茶皂素质量(g)纯度100%

油茶籽枯质量（g）2.2.2溶剂萃取/重结晶法纯化茶皂素

1

以粗茶皂素为样品，经干燥后，先用二氯乙烷萃取3h以除去咖啡因，再用正丁 醇/水（3:2）混合溶剂进行分相萃取纯化处理，最后以甲醇/水（8:2）混合溶剂对前面初步纯化的茶皂素在pH=5的条件下进行冷冻重结晶（重复两次）。工艺流程为：

二氯乙烷 正丁醇/水

粗茶皂素 正丁醇层 蒸馏 固体物

高纯茶皂素 过滤 冷冻结晶 固体物

甲醇/水

2.2.3大孔树脂吸附分离纯化茶皂素

选取3种大孔树脂HPD-100、HPD-100A、AB-8，作预处理后分别装入60×800mm的带砂芯的分离柱中（约柱高2/3高度），量取粗茶皂素(茶皂素含量约为67％) 20.0g，

以20%乙醇水溶液加热溶解，调节pH=4后加入分离柱中，分别作静态吸附试验、动态脱附试验，确定最优大孔树脂、乙醇洗脱液的浓度及洗脱速率和洗脱液用量。

选取最佳大孔树脂HPD－100，装柱、装样后静置90min，分别以纯水、20%、50%和80%乙醇水溶液，在20mL/min依次进行洗脱，对个洗脱液蒸馏干燥，测定固体物中茶皂素含量，收取80%乙醇溶液洗脱得到的高纯茶皂素为产品，计算纯度和得率。工艺流程为：

HPD-100预处理 装柱 加样

水洗脱 20%乙醇溶液洗脱 50%（或80%）乙醇溶液洗脱

洗脱液蒸馏、干燥、测皂素含量

3结果与讨论

3.1提取时间对茶皂素提取率的影响

影响茶皂素的提取率因素有很多，其中料液比和提取时间是主要影响因素。在确定提取剂为85%乙醇水溶液及回流提取的条件下，以料液比为1:5的加液量，试验了不同提取时间对茶皂素提取率的影响，结果如表1，表中时间是指单样三次重复提取时间之和，茶皂素提取率是折算成纯净茶皂素质量与原料质量的百分比。

表1 不同提取时间下茶皂素提取实验结果

提取时间/h

3.5 4.5 6.5 7.5

油茶枯质量/g

298.5 301.3 301.9 299.6

粗茶皂素质量/g

70.6 77.3 82.2 82.1

茶皂素纯度/%

65.1 66.3 67.2 66.8

茶皂素提取率/%

15.4 17.0 18.3 18.5

表1表明：提取时间对茶皂素的提取有影响，提取时间越长，茶皂素提取率越高，但时间超过6.5小时后，提取率增加不大，故提取时间以6.5小时为宜，提取率为18.3%。 3.2重结晶法纯化茶皂素结果与分析

重结晶法纯化茶皂素的影响因素主要有二氯甲烷的提取时间（A）、正丁醇/水混合萃取剂的配比(B)、甲醇/水混合溶剂的配比(C)及pH值等。研究中经单因素试验分别确定了个参数的最佳条件，与产品纯度和高纯茶皂素得率一并列入表2中。

2

表2 重结晶法纯化茶皂素的最佳工艺参数及茶皂素纯化效果

A/h 3

B 3:2

C 8:2

pH 5

茶皂素纯度/%

96.22

茶皂素得率/%

34.4

表2表明，在最优条件下，重结晶法所得精制茶皂素的纯度达96.22%，而茶皂素得率则只有34.4%，也就是说大部分茶皂素都损失了，可能是正丁醇萃取不充分及重结晶不完全等因素造成的。

3.3大孔树脂吸附分离纯化茶皂素结果与分析

经静态吸附试验知HPD-100大孔树脂的吸附量和所得茶皂素纯度、得率均优于其他两种，因此选择HPD-100进行吸附纯化实验。再经动态实验优化了吸附时间、洗脱液的pH值、洗脱液的洗脱流速及洗脱液的加入量等因素后，分别以纯水和不同浓度的乙醇水溶液洗脱，经蒸馏去溶剂后干燥，测定各洗脱液产品中的茶皂素含量及得率，结果见表3。

表3 HPD-100大孔树脂纯化茶皂素洗脱试验结果

乙醇浓度/%

0 20 50 80* 80 90

粗茶皂素样品（茶皂素含量68.2）质量/g

19.65 19.74 20.45 19.79 19.74 19.83

洗脱液中固体物质量/g

7.30 0.93 7.20 12.23 11.00 11.15

固体物中茶皂素含量/％

5.23 56.86 92.63 91.76 97.15 96.85

茶皂素得率/％

— 3.93 47.81 88.15 79.38 79.88

*水洗后直接用80%乙醇溶液洗脱

表3表明，清水洗脱液中茶皂素含量极少，经测定所得固体物主要是糖类物质。20%乙醇/水洗脱茶皂素流失很少，约占3.93%，此过程主要是洗脱除去色素等杂质，从使用此浓度洗脱液洗脱与否所得产品纯度来看，用高浓度乙醇洗脱剂洗脱之前，用20%乙醇/水先行洗脱以除杂是可行的，也是必要的。随洗脱液乙醇含量的增加，茶皂素脱出量增大。比较在乙醇含量为80％和90%时的洗脱效果发现，乙醇浓度在90％时洗脱纯化效果及回收率并未有明显提高，从节约和提高效益角度考虑，故选择80％的乙醇/水混合溶剂作为茶皂素洗脱液。另外，清水洗脱后，直接用80%乙醇/水洗脱，茶皂素回收率最高，且茶皂素纯度也已达91.76%，若对茶皂素纯度要求不是太高，则此法也是可行的。

3.4两种方法纯化茶皂素效果分析

比较表3、表4的数据知，大孔树脂吸附法纯化茶皂素所得产品纯度略高于重结晶法，而茶皂素得率则远高于重结晶法。另外，从工艺过程来看，大孔树脂吸附法较简单，显然溶剂消耗也低于重结晶法。因此，从经济效益上考虑，重结晶法不不能用于工业规模的高纯茶皂素生产，大孔树脂吸附法纯化茶皂素工艺则是一种很好的选择。

4 结束语

本研究用重结晶法和HPD-100大孔树脂吸附法对粗茶皂素进行了纯化，两种方法所得精制茶皂素的纯度均达到了96%以上，但重结晶法的皂素得率远低于后者，由此认为大孔树脂吸附法是一种较好的纯化茶皂素的方法。然而，要实现HPD-100大孔树脂吸附发分离纯化茶皂素的工业化过程，需要设计实际的柱分离工业化生产工艺和设备选型等，这需要进行进一步的研究。

3

参考文献 [1] [2] [3] [4]

殷肇君,李江权,李群芳等.油茶粕中茶皂素的提取及纯化研究[J]. 饲料工业,2004,(12):11～13 高萍.大孔树脂在天然药物分离纯化中的应用[J].天津药学, 2006,18(2): 63～66

李敏,王承明.油茶籽粕中茶皂素的提取工艺研究[J].中国粮油学报,2011,26(5)：39～41

谢多,赵俭,许小彤,等.油茶饼粕中茶皂素醇提工艺条件优化[J].食品与机械，2013，29(3), 129～133

4