茶籽饼茶皂素脱色工艺的研究

马 戎

（福建师范大学 闽南科技学院，福建 泉州 362332）

我国是全世界油茶籽产量最高、品种最多、分布最广的国家[1]。油茶籽榨油之后剩下的茶籽饼中含有丰富的茶皂素。茶皂素具有良好的乳化、分散、发泡等功能，并具有消炎、镇痛，抗渗透等药理作用。茶皂素本身是一种非离子天然表面活性剂，具有表面活性大、湿润性强、亲水亲油性好、表面张力小、临界胶束浓度低等特性，因此作为洗涤剂、润湿剂等广泛用于日化工业[2]。目前生产茶皂素的方法通常是水提法和有机溶剂提取法两种，水提法提取的茶皂素颜色较深，这是由于一些水溶性的色素和杂质造成的，如果不进行脱色处理，对其使用价值有一定的影响，本文主要研究水提法提取茶皂素的脱色工艺和方法。

1 材料和方法

1.1 材料和试剂

材料：茶籽饼（产地福建三明）。

试剂：石油醚、95%乙醇、香草醛、浓硫酸、氢氧化钠溶液、盐酸溶液、明矾、活性炭、H2O2、丙酮、水合硫酸铜、硫酸亚铁铵均为分析纯，茶皂素标准品。

1.2 试验方法

1.2.1 茶皂素的提取-热水法浸提

取50 g茶籽饼粉末与200 ml石油醚放入索氏提取器中，75 ℃恒温水浴加热1 h，脱去茶油，将茶籽饼粉末80 ℃烘干。将烘干后的茶籽饼粉末与200 ml蒸馏水放入烧杯中，80 ℃恒温水浴加热3 h，离心，得上层清液，将滤渣二次提取，合并清液，80 ℃减压蒸馏，浓缩，烘干，得到粗制茶皂素，观察颜色。

1.2.2 茶皂素的脱色

1.2.2.1 活性炭脱色

向浸提液中加入适量明矾，静置3 h，再以液固比100:1加入活性炭静置2 h，抽滤，滤液80 ℃减压蒸馏，浓缩，烘干，得到茶皂素成品，观察颜色。

1.2.2.2 NH3·H2O（10%）脱色[3]

取粗茶皂素1.0 g，加入20 mL水溶解，加入10 mL NH3·H2O，65 ℃下加热搅拌，反应完全后，目测色阶比色法测定色泽。

1.2.2.3 H2O2（30%）脱色

向浸提液中加入适量 H2O2，搅拌均匀，调节溶液pH值为9，65 ℃回流，抽滤，滤液80 ℃减压蒸馏，浓缩，烘干，得到茶皂素成品，观察颜色。

1.2.3 脱色正交实验

根据1.2.2实验结果，选择最佳脱色剂H2O2进行脱色正交实验，每个样品为1.0 g，共称取9个样品，用l0 mL水溶解，溶解时强烈搅拌以使之完全溶解。

设计4因素3水平正交实验，采用L9（34）正交表，如表1所示。

表1 正交实验设计表

1.2.4 颜色测定（色阶比色法）

取11支比色管编0-10号，每支比色管中加入1.0 g茶皂素，每支比色管根据编号从低到高，分别加入0-100 ml蒸馏水，观察颜色，制作色阶表。如表2所示。

表2 标准色阶表

茶皂素对可见光最大吸收波长为 460 nm，配置好的色阶可在室温下保存 24 h不褪色，吸光值变化在0.002左右，然后比较脱色后的茶皂素，找到与之最为相近的色阶。由于人的感官差异，以及一些实验可能的误差，目视比色测定的误差大概在1%左右。

1.2.5 茶皂素的定量分析——香草醛-浓硫酸显色法[4]

配制8%（w/v）的香草醛无水乙醇溶液和77%（v/v）的硫酸溶液。称取茶皂素标准品0.100 0 g，用50%的乙醇溶液溶解至浓度为2 mg·ml-1。分别取标准品溶液0.0 ml、0.1 ml、0.2 ml、0.3 ml、0.4 ml、0.5 ml加入 75%乙醇溶液补充至0.5 ml，再加入8%香草醛0.5 ml和77%硫酸溶液4.0 ml，60 ℃加热20 min，再冷却至室温，在最大吸收波长460 nm处测定其吸光度值，并绘制出标准曲线。得到茶皂素标准曲线的线性回归方程为

粗制茶皂素含量的测定。称取0.100 0 g粗制茶皂素，75%乙醇溶解定容至50 ml。取待测溶液0.5 ml于比色管中，加入8%香草醛0.5 ml，冰水浴中加入4.0 ml 77%硫酸溶液，60 ℃加热20 min，再冷却至室温，以试剂为空白对照，在最大吸收波长处测其吸光度值，平行3组。

1.2.6 茶皂素中Cu2+，Fe3+含量测定

Cu2+标准液的配制。称取0.156 3 g CuSO4·5H2O溶于少量水中，再用水稀释至 1 000 ml，摇匀，则 Cu2+的浓度为 0.1 g·L-1。

Fe3+标准液的配制。称取0.034 7 g硫酸亚铁铵溶于少量水中，再用水稀释至250 ml，摇匀。取50 ml此溶液，加入 1 ml H2O2（30%），则 Fe3+的浓度为 0.1 g·L-1。

分别取6支100 ml比色管，分别移入0 ml，0.10 ml，0.20 ml，0.30 ml，0.40 ml，0.80 ml Cu2+、Fe3+标准溶液，加水稀释至50 ml刻度线，混匀。使用原子吸收分光光度计测定Cu2+，Fe3+的吸光度，以吸光值为纵坐标，相应的金属元素浓度（ug/ml）为横坐标，测得吸光度。得到Fe3+标准曲线的线性回归方程为

Cu2+标准曲线的线性回归方程为

待测样品中Cu、Fe含量测定：精密称取0.001 0 g的脱色与未脱色的粗茶皂素，溶于水，再用水稀释至10 ml，摇匀。用原子吸收分光光度计测出茶皂素脱色前后Cu2+，Fe3+含量。

2 结果对比分析

2.1 几种脱色方法的比较

表3 三种脱色方法的比较

本实验采取3种脱色方法，结果见表3。加入氨水的茶皂素颜色几乎没有变化，因此使用氨水脱色的效果最差。使用活性炭脱色的效果也不理想，此外，活性炭具有吸附作用，有可能在脱色的同时会吸附茶皂素，而使茶皂素的产率降低。H2O2是一种较为理想的茶皂素脱色剂，H2O2是一种无毒性的脱色剂，在溶液中起脱色作用主要是HOO-、O22-和O2，其中主要是HOO-，因此溶液pH值会影响脱色效果，碱性条件有利于HOO-生成：

同时双氧水也会破坏粗制茶皂素中的杂质如色素的发色基团，一般情况下，时间越长，脱色效果越好。

2.2 正交实验结果

由表4可知，脱色时间对脱色的效果影响不大，时间越长效果会更好，但是长时间的加热，对能源损耗比较大。H2O2的加入量越多，脱色的效果也越好，当H2O2加入量为茶皂素量的3%时，已经达到很好的脱色效果。在一定时间下，温度越高，脱色效果也越好。

从正交实验结果得出，影响茶皂素色泽的最大因素是H2O2的加入量，其次是脱色温度，体系pH值，提取时间影响最小。结合各种影响因素，最佳操作条件为：脱色温度为65 ℃，脱色时间120 min，pH为9，加入H2O2的量为茶皂素总量的3%。

2.3 脱色前后茶皂素的含量

表5 脱色前后茶皂素的含量

由表5可知，用H2O2脱色时，仅有0.39%的茶皂素损耗，基本上对茶皂素的含量没有影响，因此 H2O2作为脱色剂用于茶皂素的脱色比较理想。

2.4 金属离子对茶皂素颜色的影响

脱色前后茶皂素中Fe3+、Cu2+的含量如表6所示。

表6 脱色前后Fe3+、Cu2+含量对比

由表6可知，金属离子的含量对茶皂素的颜色有一定影响的，这是由于茶皂素的颜色是吸附金属离子产生的，可能的原因是粗制茶皂素中有黄酮类物质，吸附金属离子后有颜色产生，加入双氧水后，会破坏黄酮类物质的双键，使产品的颜色变浅。所以生产中应避免金属离子进入体系中。

3 结束语

H2O2是一种良好的脱色剂，脱色效果比较好，而且不会造成茶皂素的损失。

茶皂素脱色工艺的最佳条件：脱色温度为65 ℃，脱色时间为120 min，pH为9，加入H2O2的量为茶皂素总量的3%。

茶皂素的颜色与杂质如色素、黄酮类物质吸附的金属离子有关，因此在提取茶皂素的生产过程中，应采用搪瓷或者不锈钢等设备，以避免因带入金属离子而影响茶皂素的脱色效果。

[1] 廖书娟,童华荣,吉当玲.茶籽饼茶皂素提取及应用研究[J].粮食与油脂,2005(1):13-15.

[2] 汪多仁.茶皂素的开发与应用发展[J].江西饲料,2011(2):25-30.

[3] 刘昌盛,黄凤洪,夏伏建.茶皂素脱色工艺研究[J].粮食与油脂,2004(12):26-27.

[4] 刘红梅,周新跃,周建平,等.油茶皂素定量分析的研究[J].生命科学仪器,2008,6(10):13-15.