食品检验检测质量控制与细节问题分析

许义辉 王爽 许帅辉 常明利

茶皂素是从茶籽粕里面提取出的由有机酸、配基以及糖体构成的五环三萜类化合物，作为一种天然的表面活性剂，茶皂素有着非常好的分散和稳泡性能、乳化和润湿性能等，也有抑菌、抗氧化、溶血、鱼毒等生物活性，在日化、医药、农业等领域运用甚广。本文首先对茶皂素的结构及其理化性质进行了简单概括，然后分析了茶皂素的提取技术，最后探讨了茶皂素的生物活性功能，以期为充分开发与利用茶皂素提供有价值的参考。

一、茶皂素概述

1.结构。随着分离纯化与检测技术的持续完善，人们对茶皂素的认识愈发深入。目前可以明确的是，茶皂素是一种化合物，其结构构成涵盖了有机酸、配基与糖体。其中，配基是β-香树素衍生物，有30个碳原子及6个异戊二烯组成;糖体的组成为葡糖糖醛酸、阿拉伯糖、木糖以及半乳糖;有机酸涵盖了当归酸以及乙酸等。在这之中，茶皂素糖体与配基中的羰基经过甙键形态彼此连接，有机酸则和配基里面的羰基构成有机酸酯。

2.理化性质。一般而言，刚提取出的茶皂素因为不纯，所以感官形状为淡棕色粉末，经过纯化处理就能够得到纯度高的茶皂素，形状是白色或乳黄色粉末。茶皂素具有吸湿性强、味道苦且辛辣的特点，如果散于空气之中被人体吸入，会刺激鼻粘膜。茶皂素的分子式是C57H90O26，相对分子量是1191，熔點范围控制在200℃-224℃，水溶液是淡褐色，pH值为6-7，呈弱酸性，表面张力为46N/M -52N/M。

茶皂素的极性伴随羟基数量增多而持续加强，所以能溶于水，其在水中的溶解度伴随水的温度和pH值升高而持续加强。除了可以溶于热水，茶皂素还可以溶于含水甲醇及乙醇等，微溶于乙酸和二硫化碳等，很难溶解于无水乙醇和甲醇等，无法溶于丙酮等有机溶剂。除此以外，茶皂素水溶液仅有被稀硫酸中分化甙元以后才拥有还原力，可是无法让斐林氏溶液还原;当茶皂素溶解于水后，可以和乙酸铅、氧化钡产生反应而生成沉淀，和氯化钡、氧化铁则无反应。

二、茶皂素的提取技术

1.有机溶剂。这种茶提取技术使用的溶剂是乙醇和甲醇等。刘尧刚等研究发现，甲醇提取的最佳工艺如下：甲醇浓度是70%，固液比是7：1，浸提时间是2h，pH值是10，浸提温度是50℃左右，在此工艺下的茶皂素浸提获取率近15%。Gong等经过响应面优化法，采取乙醇水溶液提取茶皂素，得到的最佳工艺如下：固液比是14.57：1，提取温度是40℃，提取时间近5h，乙醇浓度在60%以上，而且得到产量的最佳回归方程。采取以上几种溶剂提取茶皂素的主要问题在于，甲醇有毒、乙醇容易挥发，尽管乙醇产率很高，但投资成本也高，对工业化大生产并不适合。

于辉等利用正丙醇进行茶皂素提取，通过正交试验得到的最佳工艺如下：茶籽饼60目，料液比是1：12，正丙醇体积分数是80%，提取温度是80℃，用时3h，在此工艺下的茶皂素提取率为20%左右，纯度为50%以上。总的来说，使用有机溶剂提取的粗品纯度与得率等均比水提取方法更好，不过这一提取技术对于设施设备的要求更高，成本也更高。

2.水提法。（1）热水。马力等根据茶皂素溶解于热水的性质，通过热水提取茶饼里面的茶皂素，在固液比是1：11、提取温度是80℃、提取的时间是6h、萃取液pH值是9的情况下，茶皂素的获取率是9.5%左右。蔡朝荣经过实验改进方法，运用除酶剂苯甲酸钠抑制茶皂素水解，提升茶皂素获取率。在苯甲酸钠添加量是0.5%，固液比是1：10，茶饼颗粒经过40目筛，搅拌5次，提取温度是60℃，pH值是9的情况下，茶皂素的获取率约为9.8%。

（2）沉淀。将热水当成提取剂，在获得的皂素液内添加氧化钙，构成皂素钙沉淀，和杂质划分开，然后把皂素钙溶于离子转化剂里面，释放茶皂素。刘红梅等经过实验，借助氧化钙与碳酸氢铵进行茶皂素提取，实验过程中氧化钙添加量是茶籽饼的16%，室温情况下提取时间是3h，而释放条件就是根据化学平衡提取率50%添加碳酸氢铵，提取时间是2h左右，温度是70℃，最终获取到的茶皂素杂质较少，有着比较高的纯度。

（3）醇沉。水提取醇沉的关键是借助茶皂素的理化性质，即茶皂素易溶解于热水与乙醇，并不溶解于冷水。先用热水进行茶皂素提取，获得粗品，再经过絮凝除杂、乙醇沉淀，进行茶皂素提取。高凯翔利用实验，采用热水与乙醇提纯结合茶皂素提取，先用热水，在提取温度60℃、固液比为1：10时，提取3次，时间2h，初次提取茶皂素;再用乙醇提纯，条件是90%含水乙醇，提取温度是75℃，时间2h，乙醇和浓缩液的体积比是4：1，茶皂素的获取率是95%，纯度接近70%。通过上述实验可以发现，借助热水在茶饼里面进行茶皂素提取，不但纯度低、颜色深、质量差，而且生产能耗较大，会提高生产成本。因此，需要使用辅助方式提取茶皂素，结合膜和大孔树脂等操作，一次性处理水提取茶皂素的纯度和质量等问题，实现水提取茶皂素工业化，减少生产成本，促使资源利用最大化。

3.辅助提取。（1）微波辅助法。这种提取方法经过离子传导与偶极旋转直接作用在植物分子，让能量在样品与溶剂之中迅速传递，然后产生分子运动与热促让物质分离。相比一般提取方式的提取效果，微波辅助提取方式可以减少提取时间，从以往的6h变成4mim，并且节省了50%的乙醇使用量。这种辅助方法虽然可以提升茶皂素的提取效率，但是因为初期设备投资较大且生产过程辐射大，如今还处在实验环节，将来可以通过结合持续多级逆流等提取方式运用在工业生产中。

（2）超声波辅助法。超声波作用于液体能够让液体中产生空化效应，较强的压力会导致细胞壁开裂，且超声波导致的振动可以加快细胞中物质释放与溶解，提升物质提取效率，同时确保生物活性不产生变化。将超声波和以往的提取技术相融进行茶皂素提取，不但可以减少提取时间，减少能源消耗，而且茶皂素提取纯度较高，质量甚佳。不过，超声波辅助法强大的作用力也会导致杂质溶出，继而影响产品后期纯化，同时超声波会让人体产生不适反应，这就限制了其大面积运用。

三、茶皂素的生物活性功能

1.抑菌。茶皂素可以抵抗细菌活性，在治理部分皮肤病的过程中有着非常突出的表现。文莉等将浓度不一的茶皂素分别涂在背部脱毛受损与背部健康的兔子身上以观察抗菌之效，结果表明，茶皂素对大肠杆菌和葡糖球菌等具有很好的抑制性，对于白色念珠菌具备抑制性，但是对绿脓杆菌没有抑制作用。Jiang等借助茶多酚与茶皂素解决葡枝根霉，发现能够抵抗霉菌丝的生长，茶多酚与茶皂素最合适的除菌比例为7：3;被处理以后的菌丝在生长阶段构成过氧化氢，造成菌丝膜脂质透性增长，K+和可溶性糖流失，继而抑制菌丝生长。Chen等研究发现，茶皂素和茶多酚在抑制菌丝生长方面具备协同效应。有专业人员通过菌丝抑制生长方式来测验茶皂素对于水稻纹枯病和黄瓜炭疽病菌等多种植物病原菌的抑制活性，最终结果表明，茶皂素良好的生物活动对于稻瘟病菌以及柑橘青霉病菌等五种病原菌菌丝有抑制作用，含量不一的话，抑菌之效也不同。所以，科學利用茶皂素的生物活性，可以减少病菌对作物的危害性。

2.抗氧化。自由基具有氧化性，易于抢夺人体细胞电子，让机体活细胞受损，继而造成慢性病或衰老。茶皂素有生物抗氧化之效，能够清理人体的自由基。刘容等利用体外抗氧化实验来探索茶皂素抗氧化的功能，结果发现，茶皂素供应的电子不仅能够把Fe3+还原成Fe2+，还能够和自由基反应并使自由基变成稳定物质，而茶皂素清理自由基的能力和质量浓度相关，其还原能力比抗坏血酸还要强。黄起壬等利用茶皂素处理被皮下注射异丙肾上腺素（ISO）导致心肌损害的大鼠，最终结果表明，茶皂素能够抵抗ISO导致的大鼠心肌损伤，降低心率异常产生的概率。吕晓玲等检测发现，茶皂素不仅能够抑制亚铁离子导致的卵磷脂脂质过氧化，还具备清理羟基自由基等生物活性功能。

3.溶血与鱼毒。茶皂素对动物红细胞有破坏作用，会产生溶血现象。以产生溶血的最大稀释倍数即溶血指数来衡量活性大小，茶皂素的溶血性比茶梅皂素低，但与山茶皂素相当。茶梅皂素的溶血指数为1000000，茶皂素和山茶皂素的溶血指数均为100000。茶皂素仅对血红细胞（包括有核的鱼血、鸡血和无核的人血等红细胞）产生溶血，对白细胞则无影响。因此，茶皂素对鱼有毒性作用，而对虾无毒性作用，该现象就是鱼毒作用。茶皂素鱼毒作用的基本原理是通过损坏鱼鳃上皮细胞，进入鳃血管与心脏以后再作用于红细胞，以此带来鱼毒效应，而且茶皂素毒性强度和糖链长度紧密相连，一般糖链长则毒性大。陈键锋等研究发现，茶皂素鱼毒制剂对淡水鱼有毒性，实验结果也呈现出很好的药效关系。所以，茶皂素能够当作鱼塘清洁剂，消除鱼塘里面有害的鱼，从而实现清鱼护虾之用。

4.降血压。现阶段有关茶皂素对于高血压影响的报道并不多。Sagesakamitane等为有自发性高血压的小鼠喂养茶皂素，经过十五周的观察发现，小鼠根据100mg/kg剂量口服5天以后，血压比对照组少近30mmHg，单剂量茶皂素50mg/kg与3mg/kg剂量的马来酸依那普利的效力相差无几;体外实验还表明，茶皂素能够通过抵抗血管紧张素的方法降血压。Yang等给自发性高血压雄性大鼠分别口服体积一样的剂量茶皂素，低剂量茶皂素每日一次、卡托普利每日一次，通过和正常血压的雄性大鼠对比，一并喂养体积相等的去离子水，八周以后，其收缩压结果表明，剂量大的茶皂素能够降血压，剂量小的茶皂素与卡托普利的降压效果差不多。Song等在苦丁茶里面进行茶皂素提取，并将其用于人工诱导的高血脂小鼠，结果发现小鼠血清低密度与高密度蛋白等都有下降，而且茶皂素能够增加肝脏清道夫受体表达SR-AI.SR-BI水平，这表明茶皂素也有保护肝脏之效。

5.杀虫与驱虫。茶皂素属于表面活性剂，也有杀虫之效，与部分杀虫剂一并采用，会有协同之效。何晓玲等研究发现，茶皂素对于地下田间的害虫，比如小菜蛾以及蚯蚓等有防治效果，主要体现在菜蛾会拒绝食用涂抹了茶皂素的甘蓝叶片，同时可以抑制菜蛾生长。potter D等使用茶皂素灌溉草坪，发现能够驱除蚯蚓，这表明茶皂素具备驱虫之效。Cai等研究发现，被喂养了茶皂素的菜蛾幼虫生长缓慢，产量少，成虫羽化概率低，不向幼虫期以及蛹期延伸。因此，茶皂素能够防止病虫害产生，对构建有机田园有着重要作用。

作者简介：许义辉（1979-），男，汉族，河南宜阳人，大学本科，研究方向为生物学。