茶皂素的制备及研究

背景及概述^[1][2]

茶皂素是属于三萜类皂素(水解后配基上碳原子数目为30)，属于茶子和茶叶中的一种成分。它是一类由配基C30H50O6·糖体和有机酸形成的、结构复杂的混合物。已从茶皂素中分离出7种皂甙配基，均为齐墩果烷的衍生物。茶皂素是一种无色的微细柱结晶体，其熔点为223～224℃，味苦而辛辣，具有很强的起泡、去污、抗渗、消炎、止咳的作用。在工业上可制造水油乳剂、洗发香波、防腐剂、稳泡剂、感光材料，在食品工业上可作为啤酒发泡剂，在医药上可作为药物合成的中间体。

制备^[2-3]

一、从山茶科植物种籽中提取茶皂素的传统工艺方法是：油茶籽粕用乙醇浸提，浓缩、干燥粉碎后而得到茶皂素。采用此工艺乙醇在浸液中不能起到分解油酯中的残留物作用，而影响茶皂素的含量纯度，因此采用此工艺生产得到的茶皂素经质量检验，其产品纯度低、残渣较高，含量不稳定。另一种方法是采用水提醇萃的方法，具体做法是先将油茶籽粕浸泡 在热水浸提，然后利用沉降剂物理沉降，然后再利用乙醇萃取，这种方法不对油茶籽粕做预 处理直接进行水提醇萃，由于油茶籽粕中的杂质较多，影响茶皂素在热水中的溶解度，降低了提取效率，同时得到的浸提液杂质较多，利用物理沉降，只能出去浸提液中的大颗粒物质，最终得到的茶皂素纯度低，杂质多。CN201710370971.9提供一种从油茶籽粕中提取高纯度茶皂素的方法。包括以下步骤：

a、将油茶籽粕粉碎，过40-80目筛，干燥，得到油茶籽粕粉；

b、向步骤a中得到的所述油茶籽粕粉中加入碳酸二甲酯，所述油茶籽粕粉与所述碳酸二甲酯的重量比1:3-5，搅拌20-30min，离心分离，得到脱酯油茶籽粕粉；

c、向步骤b中得到的所述脱酯油茶籽粕粉加入80-90℃水，所述脱酯油茶籽粕与所述水的重量比为1:8-12，然后超声浸提45-75min，分离，取滤液，浓缩所述滤液，得到水提稠膏；

d、向步骤c中得到的所述水提稠膏中加入乙醇，所述水提稠膏与所述乙醇的重量 比为1:1-2，然后超声浸提55-75min，得到醇萃提液；

e、将步骤d中得到的所述醇萃提液浓缩至相对密度为1.35-1.40，得到醇萃稠膏；

f、将步骤e中得到的所述醇萃稠膏干燥，即得到所述高纯度茶皂素。

研究^[4-5]

高效纤维素酶水解是木质纤维原料生物炼制的关键。通过添加表面活性剂减少纤维素酶在物料上的非特异性吸附是提高酶水解效率的有效方法之一。然而，目前有关天然表面活性剂在木质纤维素酶水解中的应用鲜有报道。

杨博等人介绍了一种从油茶饼废弃物中提取的天然表面活性剂——茶皂素在木质纤维素酶水解中的应用，并探究其对预处理物料酶水解的促进机制。结果表明，在稀酸预处理锯木屑酶水解中，茶皂素最适添加量为0.075 g/g。当纤维素酶用量为20～80 U/g时，添加0.075 g/g的茶皂素使得稀酸预处理锯木屑72 h葡萄糖得率提高了10.3%～32.5%。同时，添加茶皂素可显著提高72 h酶水解上清液中的残余纤维素酶活力，其中内切葡聚糖酶和滤纸酶活分别提高了6.6和3.0倍。由此推测，天然表面活性剂茶皂素可减少纤维素酶在物料上的非特异性吸附，从而提高预处理物料酶水解效率。此外，添加茶皂素相对含量为0.075 g/g的油茶饼茶皂素粗提液时，稀酸预处理锯木屑葡萄糖得率同样提高了33.3%。综上所述，茶皂素作为一种天然表面活性剂用于木质纤维生物炼制具有一定的应用前景，为油茶饼废弃物开拓了新的利用途径。

汪悦等人通过体外发酵模型与体内试验相结合研究不同添加剂量的茶皂素(Tea saponin， TS)对奶牛瘤胃甲烷菌及甲烷排放的影响。体外发酵模型以0.5 g常规全混合饲粮(TMR)为底物，添加TS的浓度梯度为0(对照)、5、10、15 g/L。体内试验采用4×4拉丁方设计，选取4头装有永久性瘤胃瘘管的健康荷斯坦奶牛，饲喂常规TMR饲粮，添加TS的浓度梯度为0(对照)、15、30、45 g/d，试验共进行4期(每期20天，其中包括预饲期7天，试验期14天)。通过采集瘤胃液并提取其中基因组DNA，进而计算甲烷菌及其他菌种的基因拷贝数，以此确定瘤胃中甲烷菌的总数与结构。结果表明:添加TS对体外发酵模型中甲烷菌总数没有显著影响(P>0.05)，但能够明显改变甲烷菌结构，即甲酸甲烷杆菌(M. formicium)与史氏甲烷菌(M. smithii)数量减少(P<0.05)，甲烷热杆菌(M. stadtmanae)数量增加(P<0.05)，反刍甲烷杆菌(M. ruminantium)没有显著变化(P>0.05)。

主要参考资料

[1] 中国茶学辞典

[2] CN201710370971.9 一种从油茶籽粕中提取高纯度茶皂素的方法

[3] CN200510018694.2超声波制备茶皂素的方法

[4]杨博，赖晨欢，林子贺，谢佳笑，宋向阳.茶皂素对稀酸预处理锯木屑酶水解的影响[J].林业工程学报，2018，3(06):82-86.

[5]汪悦，张议夫，蒋林树.茶皂素对奶牛瘤胃甲烷菌及甲烷排放的影响[J].中国农学通报，2018，34(29):104-111.