熊道陵,張團(tuán)結(jié),陳金洲,許光輝,陳超,呂琪,汪揚(yáng)
(江西理工大學(xué)冶金與化學(xué)工程學(xué)院,江西 贛州 341000)
目前我國(guó)油茶種植面積為5500萬(wàn)畝,占我國(guó)木本食用油料面積的80%以上,油茶籽產(chǎn)量達(dá)到80多萬(wàn)噸,壓榨后茶餅產(chǎn)量可達(dá)50多萬(wàn)噸。茶餅價(jià)值高,茶餅中含有脂肪、茶皂素、蛋白、纖維、多糖、淀粉、單寧、咖啡因等有用成分[1],利用價(jià)值高。茶餅中的茶皂素是一種五環(huán)三萜類(lèi)皂甙,不僅具有天然優(yōu)良的表面活性作用,還有殺滅細(xì)菌、殺滅害蟲(chóng)、抑制細(xì)菌、消炎等作用[2-4],故而被廣泛地應(yīng)用于農(nóng)藥、建材、化工等方面[5-6]。本文詳細(xì)地介紹了茶皂素目前的提取技術(shù),指出了現(xiàn)有技術(shù)的不足之處,尋求茶皂素合理的工業(yè)提取技術(shù),同時(shí)也介紹了茶皂素的應(yīng)用,并指出茶皂素開(kāi)發(fā)不足的問(wèn)題,以便為國(guó)內(nèi)學(xué)者提供參考和借鑒。
茶皂素又稱(chēng)茶皂甙,其基本結(jié)構(gòu)是由有機(jī)酸、糖體和配基組成的,屬于五環(huán)三萜類(lèi)皂甙,其甙元是β-香樹(shù)素的衍生物。目前已經(jīng)鑒定出了茶葉皂素的4種甙元,茶籽皂素的7種甙元。其中有機(jī)酸主要有肉桂酸、當(dāng)歸酸、乙酸等,糖體主要有木糖、阿拉伯糖、半乳糖和葡萄糖醛酸等。有機(jī)酸與甙元上的羥基結(jié)合形成酯。
茶皂素是一種混合物,但是它具有皂甙的通性,具有苦味和辛辣,茶皂素的理化性質(zhì)見(jiàn)表1和表2。
表1 茶皂素的主要理化性質(zhì)
表2 茶皂素的溶解性
國(guó)內(nèi)對(duì)茶皂素的提取從20世紀(jì)50年代開(kāi)始研究,當(dāng)時(shí)提取的茶皂素普遍存在純度低、色澤深、質(zhì)量差等問(wèn)題,直到80年代才有較大的突破,并且開(kāi)始投入實(shí)際生產(chǎn)。經(jīng)過(guò)幾十年的不斷發(fā)展,對(duì)于茶皂素的提取工藝已經(jīng)有了較深認(rèn)識(shí),目前主要有水提取法和有機(jī)溶劑法以及一些其他新型提取工藝。
國(guó)內(nèi)最早采用熱水提取茶皂素,主要是利用茶皂素在熱水中能夠溶解的性質(zhì)。熱水提取茶皂素的工藝相對(duì)于有機(jī)溶劑提取簡(jiǎn)單,水資源獲取方便,經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單處理便可以用來(lái)使用,并且水可以循環(huán)使用,節(jié)約成本,水提工藝對(duì)環(huán)境污染小,生產(chǎn)成本低。但是用熱水提取茶皂素也存在以下的不足之處:熱水處理量大,長(zhǎng)時(shí)間熱水提取還會(huì)把蛋白、多糖、淀粉、單寧、殘余油脂等都溶解于熱水當(dāng)中,會(huì)出現(xiàn)淀粉糊化,蛋白質(zhì)膠體化等問(wèn)題;大量的雜質(zhì)使得產(chǎn)品分離困難,后續(xù)處理復(fù)雜,并且在后續(xù)過(guò)程中皂素液濃縮困難,大大提高了能耗;得到的茶皂素產(chǎn)品也存在純度低、質(zhì)量差、色澤深等缺點(diǎn),純化也較為困難。因此后來(lái)在水提法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一定的改進(jìn),發(fā)展成一系列的以水為主的茶皂素提取工藝,有效地提高了茶皂素的純度、色澤、質(zhì)量等。
2.1.1 熱水提取
熱水提取茶皂素工藝流程見(jiàn)圖1所示。
圖1 茶皂素?zé)崴崛×鞒虉D
馬力等[7]利用茶皂素溶于熱水的性質(zhì),使用熱水提取茶餅中茶皂素,在固液比為1∶11(g/mL),提取溫度為80℃,提取時(shí)間為6h,萃取液的pH值為9條件下,得到茶皂素的收率為95.50%。而蔡朝容[8]則通過(guò)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)提取方法,主要是采用除酶劑苯甲酸鈉有效的抑制茶皂素水解,使得茶皂素的收率提高。其中苯甲酸鈉加入量為0.5%,固液比值為1∶10(g/mL),茶餅顆粒過(guò)40目篩,攪拌次數(shù)為5,提取溫度為60℃,pH值為9,茶皂素的收率為9.18%。
2.1.2 水提沉淀法
水提沉淀法是采用熱水作為提取劑,得到的皂素液中加入氧化鈣,生成皂素鈣沉淀下來(lái),與雜質(zhì)分離開(kāi)來(lái),再將皂素鈣溶解在離子轉(zhuǎn)化劑中,釋放出茶皂素。其工藝流程見(jiàn)圖2所示。
劉紅梅等[9]通過(guò)實(shí)驗(yàn),利用氧化鈣和碳酸氫銨提取茶皂素,實(shí)驗(yàn)中氧化鈣加入量為茶籽餅的16%,室溫條件下提取時(shí)間為3h,釋放條件為:按化學(xué)平衡提取率50%加碳酸氫銨,提取時(shí)間為2.5h,提取溫度為70℃,最后得到的茶皂素雜質(zhì)少,純度較好。
圖2 茶皂素水提沉淀提取流程圖
2.1.3 水提醇沉法
水提醇沉法主要是利用茶皂素的理化性質(zhì),茶皂素很容易溶于熱水和乙醇,卻不溶于冷水。先用熱水提取茶皂素,得到粗品,再通過(guò)絮凝除雜,乙醇沉淀來(lái)提純茶皂素。其工藝流程見(jiàn)圖3所示。
圖3 茶皂素水提醇沉提取流程圖
高凱翔等[10]通過(guò)實(shí)驗(yàn),用熱水提和乙醇提純聯(lián)合提取茶皂素,實(shí)驗(yàn)中先用熱水在提取溫度為60℃,固液比為1∶10(g/mL),提取次數(shù)為3,提取時(shí)間為2h條件進(jìn)行茶皂素的初提取。再使用乙醇來(lái)提純,提純條件為:90%含水乙醇,提取溫度為 75℃ ,提取時(shí)間為2.5h,乙醇與濃縮液的體積比為4∶1,茶皂素收率為95.2%,茶皂素的純度為69.9%。
綜上可知,利用熱水從茶餅中提取茶皂素,得到的茶皂素純度不高,色澤深,質(zhì)量也不好,且生產(chǎn)能耗大,導(dǎo)致生產(chǎn)成本也加大。故而需采用一些輔助手段來(lái)提純茶皂素,可以結(jié)合膜、大孔樹(shù)脂或者是多種手段聯(lián)合的方式來(lái)操作,從而解決水提茶皂素純度、色澤、質(zhì)量等問(wèn)題。利用水提法提取茶皂素仍有待于進(jìn)一步研究,找到突破口,從而實(shí)現(xiàn)水提茶皂素的工業(yè)化,降低生產(chǎn)成本,讓資源最大化利用。
隨著茶皂素提取工藝的不斷深入,學(xué)者們根據(jù)茶皂素的性質(zhì)采用有機(jī)試劑來(lái)提取茶皂素。例如,利用茶皂素溶于醇的性質(zhì)來(lái)提取茶皂素,而茶籽粕中的其他雜質(zhì)則在醇中溶解度小,因此該類(lèi)方法工藝相對(duì)簡(jiǎn)單,具有操作容易、萃取速度快、效率高、選擇性好、容量大、產(chǎn)品易分離、有機(jī)試劑再生容易、試劑回收率高、回收溶劑能耗低、操作安全的特點(diǎn)。得到的茶皂素產(chǎn)品收率也比水提法要高,產(chǎn)品色澤好、純度高、質(zhì)量好。但是用有機(jī)試劑萃取也存在不足之處:生產(chǎn)設(shè)備需要密閉性好,提取工藝復(fù)雜,設(shè)備投資大,生產(chǎn)成本要比水提取法高得多,并且有些有機(jī)萃取劑具有一定的毒性,有機(jī)溶劑用量大等不利因素。
2.2.1 甲醇提取法
茶皂素能溶解于醇中,而甲醇價(jià)格便宜,沸點(diǎn)低,優(yōu)先考慮以甲醇為茶皂素的提取劑,結(jié)果發(fā)現(xiàn)具有良好的提取效果,并在此基礎(chǔ)上發(fā)展的其他提取工藝。甲醇提取茶皂素的工藝流程見(jiàn)圖4所示。
圖4 茶皂素甲醇提取流程圖
劉堯剛等[11]利用甲醇為提取劑來(lái)提取茶皂素,實(shí)驗(yàn)中含水甲醇體積分?jǐn)?shù)為70%,固液比為1∶7(g/mL),pH值為10.5,提取溫度為55℃,提取時(shí)間為2h,得到茶皂素的收率為14.45%。
2.2.2 乙醇提取法
采用乙醇作為提取劑,相對(duì)于甲醇具有無(wú)毒,生產(chǎn)成本低等優(yōu)勢(shì),并且茶皂素的收率和純度也較高。其工藝流程見(jiàn)圖5所示。
圖5 茶皂素乙醇提取流程圖
李敏等[12]利用含水乙醇作為提取劑,實(shí)驗(yàn)中茶餅的粒度為80目,含水乙醇體積分?jǐn)?shù)為63%,固液比1∶20(g/mL),提取溫度為81℃,提取時(shí)間為4h,pH值為11,茶皂素收率為20.54%。采用含水乙醇提取茶皂素收率高,提取工藝簡(jiǎn)單易行。王武等[13]則選擇95%乙醇在粒度為40目茶餅中提取茶皂素,實(shí)驗(yàn)中固液比為1∶13(g/mL),提取溫度為60℃,提取時(shí)間為2h,茶皂素的收率為8.85%,茶皂素的純度為54.2%。
2.2.3 正丙醇提取法
有機(jī)溶劑提取法主要是醇提法,通常都是采用甲醇或是乙醇。由于甲醇有毒,乙醇易揮發(fā),兩者易燃易爆,安全要求高,學(xué)者通過(guò)采用正丙醇來(lái)提取茶皂素也獲得較好的效果,得到的茶皂素純度高、色澤好。其提取工藝流程見(jiàn)圖6所示。
圖6 茶皂素正丙醇提取流程圖
于輝等[14]采用正丙醇作茶皂素提取劑,實(shí)驗(yàn)中茶餅的粒度為60目、正丙醇體積分?jǐn)?shù)為80%,固液比值為1 g∶12mL,提取溫度80℃,提取時(shí)間3h,茶皂素收率為20.13%,純度為62.78%。
2.2.4 正丁醇提取法
茶皂素易溶于醇中,有學(xué)者嘗試采用正丁醇提取茶皂素,其工藝流程見(jiàn)圖7所示。
圖7 茶皂素正丁醇提取流程圖
李祥等[15]通過(guò)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)地研究了水飽和正丁醇萃取效果,實(shí)驗(yàn)是以粗茶皂素為原料,試驗(yàn)中水飽和正丁醇用量為35mL,pH值為4,粗產(chǎn)品茶皂素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%。提取次數(shù)為3時(shí),茶皂素的純度可達(dá)到97%,并且茶皂素色澤好。曾韜等先利用有機(jī)苯脫脂,再用95%乙醇提取茶粕中的茶皂素,得到的皂素液用熱水稀釋后用正丁醇萃取,最后得到的茶皂素收率為12% 以上,粗品茶皂素色澤好,純度為85% 以上。
采用有機(jī)試劑來(lái)提取茶皂素,得到的粗茶皂素純度、色澤、質(zhì)量都要比水提取法好。但是有機(jī)試劑提取也存在不足之處:①生產(chǎn)設(shè)備需要密閉性好,整個(gè)生產(chǎn)工藝要比水提復(fù)雜的多,工藝流程長(zhǎng),勢(shì)必導(dǎo)致投資大,生產(chǎn)成本要高等不利因素。②有些有機(jī)萃取劑具有一定的毒性,除了乙醇,如甲醇、正丙醇、正丁醇等有機(jī)試劑都具有一定的毒性。③正丙醇和正丁醇的價(jià)格遠(yuǎn)比甲醇和乙醇高,生產(chǎn)成本也會(huì)提高。④有機(jī)溶劑用量大勢(shì)必導(dǎo)致溶劑回收難度加大,能耗也會(huì)加大。針對(duì)以上問(wèn)題可以綜合評(píng)價(jià)來(lái)選擇合理試劑,并且需采用一些其他輔助手段來(lái)提高茶皂素的品質(zhì),例如可以用超聲波或是微波來(lái)縮短提取時(shí)間和提取次數(shù),采用大孔樹(shù)脂或是活性炭等手段來(lái)提純茶皂素,也可以優(yōu)化有機(jī)試劑萃取條件,縮短生產(chǎn)流程來(lái)節(jié)約成本。
采用一些手段來(lái)提高產(chǎn)品的質(zhì)量、色澤、純度等可稱(chēng)為輔助法。輔助的方法各式各樣,主要有超聲波、微波、膜、大孔樹(shù)脂、超臨界流體、閃式提取等技術(shù),這些輔助法在實(shí)驗(yàn)中得到快速發(fā)展,并且不斷的優(yōu)化。但是這些輔助法大都數(shù)是在實(shí)驗(yàn)室取得較好的效果,到實(shí)際工業(yè)運(yùn)用仍然存在許多問(wèn)題。如設(shè)備精密、一次性投資大等問(wèn)題。
2.3.1 超聲波輔助法
超聲波技術(shù)[16-19]可以使液體內(nèi)可產(chǎn)生空化作用,細(xì)胞壁在受到強(qiáng)大的壓力下破裂,在很短的時(shí)間內(nèi)完成有效成分提取。超聲波產(chǎn)生的振動(dòng)加強(qiáng)了細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的釋放、擴(kuò)散以及溶解,有效的提高了物質(zhì)的提取速率并且被浸提物質(zhì)的生物活性保持不變。利用超聲波技術(shù)可有效地提高萃取時(shí)間,節(jié)約成本。使用超聲波提取茶餅中的茶皂素的提取工藝流程見(jiàn)圖8所示。
圖8 茶皂素超聲波提取流程圖
袁紅江[20]通過(guò)實(shí)驗(yàn),采用超聲波提取茶餅中的茶皂素,實(shí)驗(yàn)中固液比為1∶10 (g/mL),提取溫 度為60℃,超聲波功率為600 W,pH值為12,茶皂素收率超過(guò)10.06%。李祥等[21]通過(guò)實(shí)驗(yàn),最后采用脫油脂后的茶餅作為原料,用超聲波提取茶皂素,超聲波的頻率為25.87 kHz,超聲工作時(shí)間為10 min,超聲后提取溫度為70℃ ,含水乙醇的體積分?jǐn)?shù)為80%,固液比為1∶9(g/mL),提取時(shí)間為120 min,茶皂素收率為21%,純度為86%。
2.3.2 微波輔助法
微波技術(shù)是一種新型技術(shù),在萃取方面得到了應(yīng)用。微波在萃取[22]物質(zhì)的有效成分過(guò)程中,被萃取物質(zhì)由于吸收了微波的能量,導(dǎo)致物質(zhì)細(xì)胞內(nèi)部的溫度升高和壓力增大,當(dāng)細(xì)胞內(nèi)的溫度和壓力都達(dá)到某一臨界點(diǎn)時(shí),被萃取物質(zhì)的細(xì)胞壁就會(huì)破裂,有效成分就會(huì)被萃取劑溶解。微波在萃取過(guò)程中,可以有效的縮短時(shí)間,萃取速度快。其工藝流程見(jiàn)圖9所示。
圖9 茶皂素微波提取流程圖
吳雪輝等[23]通過(guò)實(shí)驗(yàn),采用微波技術(shù)提取茶餅中的茶皂素,原料粒度小于180μm,固液比為1∶18(g/mL),微波的功率為800W,時(shí)間為280s,茶皂素的收率為11.98%。彭應(yīng)兵等[24]采用茶籽殼來(lái)做實(shí)驗(yàn),含水乙醇為萃取劑,含水乙醇體積分?jǐn)?shù)為50%,固液比為1∶3,微波的功率為400W,時(shí)間為8min,茶皂素收率為12.16%。
在一定壓力下膜篩分過(guò)程中攔截大分子物質(zhì),讓小分子物質(zhì)得以穿透膜,從而實(shí)現(xiàn)分離、凈化、提純的目的。在天然產(chǎn)物提取有效成分濃縮方面等到廣泛應(yīng)用[25-26],目前在茶皂素提取方面也有研究。其工藝流程見(jiàn)圖10所示。
曹萬(wàn)新等[27]采用超濾膜法提取精制茶皂素,通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以確定膜精制法比傳統(tǒng)方法相比,所提取的茶皂素純度提高,純度為75% 以上。顧春雷等[28]通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定陶瓷膜預(yù)處理和超濾膜濃縮提純茶皂素的工藝方法,0.5μm的陶瓷膜、濃縮液濃度為 46%,茶皂素收率為72%,純度為93%。
圖10 茶皂素膜提取流程圖
2.3.4 大孔樹(shù)脂法
大孔樹(shù)脂[29-30]是一類(lèi)是通過(guò)吸附對(duì)有機(jī)物具有濃縮、分離作用的高分子聚合物,通過(guò)物理吸附有選擇地從溶液中吸附有機(jī)物質(zhì),它不溶于酸堿、對(duì)有機(jī)物選擇性好、不受低分子物質(zhì)和無(wú)機(jī)鹽的影響。茶皂素提取過(guò)程中會(huì)提取出單寧等一些酚類(lèi)物質(zhì),大大的影響了茶皂素的色澤和純度,大孔樹(shù)脂對(duì)物質(zhì)進(jìn)行精制具有良好的效果,提取出的茶皂素色澤和純度都有明顯的提高。大孔樹(shù)脂在物質(zhì)的分離純化方面已經(jīng)得到廣泛運(yùn)用,在茶皂素提取方面工藝見(jiàn)圖11所示。
圖11 茶皂素大孔樹(shù)脂提取流程圖
張海龍等[31]采用D4020型大孔樹(shù)脂來(lái)純化茶皂素,茶皂素萃取液的濃度為2mg/mL,采用含水乙醇,液體速度為0.9mL/min,得到的茶皂素在大孔樹(shù)脂上吸附率為0.83。解吸附階段條件為:采用含水40%的乙醇為洗脫劑,乙醇的通過(guò)大孔樹(shù)脂的流速為1.8mL/min,茶皂素在大孔樹(shù)脂上的解吸率為0.99,茶皂素回收率為82%,純度為81%。
2.3.5 超臨界流體法
所謂超臨界流體是指某一流體的壓力和溫度均超過(guò)其相應(yīng)的臨界點(diǎn)時(shí),流體的密度和液體相似,且黏度也很低。正是因?yàn)榱黧w具有這種似液體似氣體的特點(diǎn),使得對(duì)有些物質(zhì)溶解度很高。超臨界流體法發(fā)展速度很快,在中藥有效成分的提取研究上得到廣泛的應(yīng)用。呂曉玲等[32]嘗試用超臨界CO2來(lái)提取茶餅中的茶皂素,整個(gè)萃取工藝流程見(jiàn)圖12 所示。
“一帶一路”倡議的提出,開(kāi)啟了中國(guó)政治、經(jīng)濟(jì)、對(duì)外合作的新時(shí)代?!耙粠б宦贰备采w區(qū)域與全球特提斯富油氣域相吻合,全球已探明70%大油氣田、75%石油剩余可采儲(chǔ)量、68%天然氣剩余可采儲(chǔ)量富集于此。中國(guó)在該區(qū)已經(jīng)擁有了雄厚的油氣合作基礎(chǔ),通過(guò)近20年的合作,已形成三大油氣合作區(qū)、四大油氣戰(zhàn)略通道的全產(chǎn)業(yè)鏈油氣合作格局及相關(guān)產(chǎn)業(yè),成為“一帶一路”國(guó)際合作規(guī)模最大的產(chǎn)業(yè)。
圖12 茶皂素超臨界提取流程圖
呂曉玲等通過(guò)實(shí)驗(yàn),采用了超臨界流體來(lái)萃取油茶皂苷,實(shí)驗(yàn)中超臨界流體CO2的壓力為25MPa,提取溫度為50℃,采用含水乙醇為夾帶劑,流體的流量為25~30L/h,整個(gè)提取時(shí)間在3h完成,得到的茶皂素收率為15.23%,純度為78.65%。
2.3.6 閃式提取法
所謂閃式提取,是利用閃式提取器來(lái)提取物質(zhì)的某些有效成分,物質(zhì)在提取器內(nèi)的各種外力(負(fù)壓、高速碰撞、高速剪切)作用下被萃取劑包圍、溶解,最后迅速進(jìn)入萃取劑中,達(dá)到溶解平衡,整個(gè)提取過(guò)程在很短的時(shí)間內(nèi)完成。如今,閃式提取已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在中草藥有效成分的提取。朱興一等[33]率先嘗試采用閃式提取器來(lái)提取茶餅中的茶皂素。其工藝流程見(jiàn)圖13所示。
圖13 茶皂素閃式提取流程圖
朱興一等利用含水乙醇作為提取劑和閃式提取器來(lái)提取茶皂素,實(shí)驗(yàn)中乙醇的體積分?jǐn)?shù)為78%,時(shí)間為40 s,固液比比為1∶20(g/mL),茶皂素收率為21.09%±0.26%。
以上介紹的幾種輔助手段,雖然在不同程度上提高茶皂素的純度、色澤、質(zhì)量,同時(shí)也能縮短提取時(shí)間,但是也存在以下不足之處。①超聲波和微波提取就存在許多問(wèn)題,比如提取罐大了,或是提取罐壁厚了都會(huì)使超聲波或是微波作用大大的降低,達(dá)不到快速提取的效果。②水提或是有機(jī)提都使得皂素液含有大量雜質(zhì),故使用膜提純?nèi)菀自斐赡ざ氯葐?wèn)題,生產(chǎn)成本高。③大孔樹(shù)脂提取茶皂素,預(yù)處理難度大,提純后有機(jī)物殘留高,并且樹(shù)脂使用壽命不長(zhǎng)。④超臨界萃取技術(shù)雖然提取率高,但是對(duì)設(shè)備要求高,需在高壓密閉容器內(nèi)進(jìn)行,生產(chǎn)成本也會(huì)加大,很難在工業(yè)中推廣。
茶皂素是一種天然非離子型表面活性劑,能夠顯著降低液體表面張力。由于茶皂素具有弱酸性、擴(kuò)散速度快、泡沫濃度低、容易清洗等特點(diǎn),通常用來(lái)制作洗滌劑。含有茶皂素的洗滌劑具有良好的洗滌效果,去污能力強(qiáng),持久保持色澤和柔潤(rùn)感,洗滌后對(duì)紡織物的色澤,柔軟度等均符合標(biāo)準(zhǔn),并且長(zhǎng)時(shí)間使用也不會(huì)對(duì)織物造成脫色、變硬、縮絨等問(wèn)題。正是由于茶皂素的特殊性能才使得洗滌效果比一般洗滌劑好。
茶皂素通常也用于精煉成助劑。在紡織品印染行業(yè)通常被用于前處理,能夠提高生產(chǎn)效率,降低能耗,減少環(huán)境污染。由于茶皂素是一種表面活性劑,可以有效地去除織物中的油脂、果膠質(zhì)、蠟質(zhì)等雜物,使得生產(chǎn)出的織物的質(zhì)量提高。在堿性環(huán)境下,90℃時(shí)茶皂素用于紡織助劑中,具有良好的鈣皂分散性和潤(rùn)濕效果。茶皂素還能提高棉纖維的吸水性,通常用作染浴中的均染劑。
茶皂素是一種天然表面活性劑,具有乳化、潤(rùn)濕和擴(kuò)散的特點(diǎn),因此常用于農(nóng)藥生產(chǎn)中,作農(nóng)藥潤(rùn)濕劑、農(nóng)藥增效劑、殺蟲(chóng)劑、殺菌劑。
用作潤(rùn)濕劑和增效劑時(shí),農(nóng)藥中含有茶皂素的存在,可以使藥劑更好地富集在植物上,提高藥劑潤(rùn)濕效果,讓藥劑充分發(fā)揮殺蟲(chóng)、滅蟲(chóng)卵的作用,能夠顯著地提高農(nóng)藥的藥性。這樣也有利于減少藥劑使用量,降低藥劑對(duì)土壤、水、植物的毒性,在一定程度上也對(duì)環(huán)境起到保護(hù)作用。由于茶皂素偏酸性,添加到農(nóng)藥中不會(huì)使藥劑失去藥效,相反能夠使藥劑保存時(shí)間更長(zhǎng),保持藥劑使用效果。
用作殺蟲(chóng)劑和殺菌劑時(shí),茶皂素會(huì)直接通過(guò)胃毒和觸殺的作用殺死害蟲(chóng)和蟲(chóng)卵。同時(shí)茶皂素對(duì)有些病菌具有一定的抑制和殺菌的作用,使用含有茶皂素的農(nóng)藥,具有良好的效果,對(duì)某些難以殺死或是不能抑制的病菌具有特殊功效。
茶皂素具有良好的表面活性作用,常用于建材行業(yè),作穩(wěn)定劑和發(fā)泡劑使用,通過(guò)改善物料的氣孔結(jié)構(gòu),能夠有效的提高料漿的穩(wěn)定性,使得建筑更加穩(wěn)定。茶皂素用作發(fā)泡劑時(shí),由于制作品內(nèi)部存在大量的氣泡,使得制作品具有隔熱、隔音、大大降低重量,減少生產(chǎn)成本,同時(shí)也能使施工加快建造速度,降低建造費(fèi)用。
茶皂素是一種天然的表面活性劑,用作分離烴類(lèi)化合物時(shí)具有良好的效果,茶皂素通過(guò)科學(xué)的處理,專(zhuān)門(mén)制作成油田開(kāi)采的發(fā)泡劑,可以有效地提高石油的采油率,并且也可用于消滅病菌、防漏防滲、加固油井等作業(yè)中。茶皂素在采礦行業(yè)中,可以制作成采礦浮選劑,能夠顯著提高浮選的效果。
在日化行業(yè)中,茶皂素可以被制作洗發(fā)露、沐浴露、洗滌劑等,具有良好的效果;在醫(yī)療行業(yè)中,茶皂素具有抵抗炎癥的效果,還可以調(diào)節(jié)血糖的含量,降低膽固醇及抵抗病菌的作用;在滅火行業(yè)中,由于它有良好的發(fā)泡,茶皂素可以被制作成助劑,能夠更好地滅火;在食品行業(yè)中,由于茶皂素可以抑制菌類(lèi)產(chǎn)生,在酒中添加少量茶皂素,可以使酒保存時(shí)間更長(zhǎng),品質(zhì)更好。
通過(guò)以上對(duì)茶皂素提取工藝的描述,可以得出以下幾個(gè)結(jié)論。
(1)利用熱水從茶餅中提取茶皂素,得到的茶皂素純度低,色澤深,質(zhì)量差,雜質(zhì)多。且茶皂素在水中也會(huì)水解,使得收率不高,再加上后續(xù)處理濃縮生產(chǎn)能耗大,導(dǎo)致生產(chǎn)成本也加大。今后的研究應(yīng)致力于開(kāi)發(fā)抑制茶皂素水解的藥劑,或?qū)Σ柙硭剡M(jìn)行預(yù)處理,使得蛋白質(zhì)、多糖、淀粉等雜質(zhì)變性,降低其在水中的溶解度,有效地提高茶皂素 品質(zhì)。
(2)采用有機(jī)試劑提取茶皂素,得到的粗茶皂素品質(zhì)有所提高。但是存在生產(chǎn)設(shè)備投資高,生產(chǎn)工藝復(fù)雜,生產(chǎn)成本要高等問(wèn)題。今后的研究應(yīng)優(yōu)化生產(chǎn)工藝,結(jié)合一些精致純化技術(shù)來(lái)提高茶皂素的品質(zhì)。
(3)輔助技術(shù)能夠提高茶皂素的純度、色澤、質(zhì)量,但是運(yùn)用到工業(yè)生產(chǎn)還需進(jìn)一步的改進(jìn),今后的研究應(yīng)大力開(kāi)發(fā)適用于實(shí)際生產(chǎn)需求的設(shè)備,努力革新現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù),使投資和生產(chǎn)成本降低。
(4)茶皂素已經(jīng)在農(nóng)業(yè)、建材、紡織、林業(yè)等領(lǐng)域得到應(yīng)用,但是在基礎(chǔ)理論研究方面還不夠完善,還有待深入研究,也需開(kāi)展在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用研究。
我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó),種植各種茶籽類(lèi)的植物,這些茶籽類(lèi)植物產(chǎn)量大,通常在提取油脂后就被焚燒,不僅對(duì)環(huán)境造成重大的污染而且也是對(duì)資源的浪費(fèi)。隨著技術(shù)的發(fā)展和人們充分利用資源意識(shí)的提高,對(duì)于茶籽類(lèi)的植物利用也在提高,其中就有對(duì)茶籽餅中茶皂素的提取展開(kāi)研究,此研究對(duì)于我國(guó)具有重要的意義和廣闊的前景。目前提取的茶皂素普遍存在許多問(wèn)題,高品質(zhì)的茶皂素提取還沒(méi)有得到大規(guī)模開(kāi)發(fā),在應(yīng)用上也缺乏足夠的基礎(chǔ)理論研究,今后的研究可以在現(xiàn)有的提取基礎(chǔ)上,通過(guò)優(yōu)化來(lái)縮短工藝流程或是采用其他萃取技術(shù)提取茶皂素,如采用離子液體來(lái)萃取茶皂素,還可以對(duì)現(xiàn)有的精致純化技術(shù)進(jìn)行改進(jìn),結(jié)合實(shí)驗(yàn)室取得的成果運(yùn)用到工業(yè)中來(lái),實(shí)現(xiàn)新型、快速、高效等提取目標(biāo),同時(shí)也要努力開(kāi)發(fā)在其他行業(yè)的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)茶餅資源最大化利用。
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