張向杰，陳，李晴川，傅曉東

（浙江久晟油茶科技股份有限公司，浙江杭州 311614）

0 引言

油茶（Camellia oleifera Abel） 屬于山茶科（Theaceae） 山茶屬（Camellia） 植物，是我國(guó)特有的木本食用油料樹(shù)種。油茶皂苷（即茶皂素） 是從油茶餅粕中提取的五環(huán)三萜類(lèi)化合物，其基本結(jié)構(gòu)是皂苷元、糖體及有機(jī)酸，具有優(yōu)良的乳化性、發(fā)泡性、持泡性，同時(shí)也具有抗菌、抗炎、溶血等生物活性，可用于日用化工、建材、水產(chǎn)養(yǎng)殖、醫(yī)藥等行業(yè)[1-5]。

由于油茶餅粕中成分復(fù)雜，除含有豐富的油茶皂苷外，還含有大量的蛋白質(zhì)、黃酮、單寧、多糖、色素等物質(zhì)，這給油茶皂苷的提取和純化造成了較大的困難，傳統(tǒng)工藝制取的油茶皂苷產(chǎn)品往往純度較低，顏色深，溶于水時(shí)易產(chǎn)生糊狀，嚴(yán)重限制了其應(yīng)用范圍[6-7]。因此，研究可行的油茶皂苷的制備及提純工藝，以期為中試化生產(chǎn)提供科學(xué)的技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

油茶餅粕，江西久晟油茶發(fā)展有限公司提供；油茶皂苷標(biāo)準(zhǔn)品，上海晶純實(shí)業(yè)有限公司提供；殼聚糖絮凝劑，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供；AB-8 型大孔吸附樹(shù)脂，上海昕滬實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司提供；無(wú)水乙醇、濃硫酸、香草醛、氫氧化鈉，均為分析純。

索氏提取器，浙江賽因科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海分析儀器廠產(chǎn)品；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，浙江藍(lán)箭儀器有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 油茶皂苷制備及提純工藝流程

將壓榨后的油茶餅粕粉碎，用乙醇溶液加熱回流浸提烘干得油茶皂苷粗品，油茶皂苷粗品配置成水溶液，加入殼聚糖絮凝劑絮凝沉淀除去雜質(zhì)，將提純后的澄清液經(jīng)AB-8 型大孔樹(shù)脂吸附，用氫氧化鈉溶液洗脫雜質(zhì)，再用乙醇溶液洗脫油茶皂苷，將洗脫液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去乙醇并烘干，即得到高純度油茶皂苷。

1.2.2 油茶皂苷含量測(cè)定

試驗(yàn)采用香草醛- 濃硫酸比色法[8-11]。準(zhǔn)確稱(chēng)取油茶皂苷標(biāo)準(zhǔn)品100.0 mg，用80%乙醇溶液溶于50 mL 容量瓶中，定容、搖勻，即得標(biāo)準(zhǔn)溶液。分別取油茶皂苷標(biāo)準(zhǔn)溶液0.1，0.2，0.3，0.4，0.5 mL，加甲醇定容至0.5 mL，加入8%香草醛溶液0.5 mL，于冰水浴中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)77%硫酸溶液4 mL，以試劑為空白，搖勻，于60 ℃下加熱15 min，置于冰水浴中冷卻10 min，取出放置室溫下，于波長(zhǎng)452 nm 處測(cè)定吸光度，并以吸光度對(duì)濃度值繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

油茶皂苷試樣的測(cè)定：分別稱(chēng)取試樣50.0 mg 左右，用體積分?jǐn)?shù)80%乙醇定容至25 mL，取1.0 mL。測(cè)定吸光度，代入相應(yīng)回歸方程，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算皂苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 油茶皂苷標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

油茶皂苷標(biāo)準(zhǔn)品在紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)上掃描所得的最大吸收波長(zhǎng)為452 nm。在452 nm 處測(cè)定不同質(zhì)量濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，以油茶皂苷質(zhì)量濃度（X） 為橫坐標(biāo)，吸光度（Y） 為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，建立回歸方程Y=6.495X+0.035 1，R2=0.998 9。

油茶皂苷標(biāo)準(zhǔn)曲線見(jiàn)圖1。

2.2 油茶皂苷提取工藝的優(yōu)化

油茶皂苷粗品是將油茶餅粕粉碎，用乙醇溶液加熱回流浸提干燥所得[12-14]?？紤]到各個(gè)因素之間的相互影響，試驗(yàn)以乙醇體積分?jǐn)?shù)、料液比、浸出時(shí)間、浸出溫度為因素，以油茶皂苷得率為指標(biāo)，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)L9（34）正交試驗(yàn)，考查油茶皂苷提取的最佳工藝條件。

正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見(jiàn)表2。

從表2 可以看出，在所考查的試驗(yàn)范圍內(nèi)，各因素對(duì)油茶皂苷得率影響主次順序?yàn)橐掖俭w積分?jǐn)?shù)＞提取時(shí)間＞料液比＞提取溫度，浸提的乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)油茶皂苷得率影響最大。根據(jù)正交試驗(yàn)，油茶皂苷提取的最佳工藝條件為A2B2C3D3，即乙醇體積分?jǐn)?shù)為75%，料液比為1∶2，提取時(shí)間為120 min，提取溫度為60 ℃。最優(yōu)工藝條件下重復(fù)試驗(yàn)3 次，油茶皂苷得率16.12%，純度55.65%。

表1 正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

表2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

2.3 油茶皂苷提純工藝的優(yōu)化

油茶皂苷粗品含有大量的蛋白質(zhì)、黃酮、單寧、多糖、色素等物質(zhì)，影響產(chǎn)品的外觀、品質(zhì)和應(yīng)用領(lǐng)域。試驗(yàn)對(duì)傳統(tǒng)的油茶皂苷純化工藝進(jìn)行改進(jìn)，采用絮凝沉淀和樹(shù)脂吸附方法，研究適合油茶皂苷工業(yè)化提純的途徑。

2.3.1 絮凝除雜

殼聚搪是一種高分子絮凝劑，此步驟主要吸附油茶皂苷中的重金屬、蛋白質(zhì)、單寧等大分子物質(zhì)[15-16]。

試驗(yàn)中，油茶皂苷粗品加水配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%水溶液，水溶液中加入10%體積的1%殼聚糖絮凝劑，水浴溫度60 ℃，靜置時(shí)間3 h，過(guò)濾。重復(fù)試驗(yàn)多次，雜質(zhì)去除率為30%～40%，油茶皂苷損失率為6%～10%。

2.3.2 樹(shù)脂吸附條件的分析

采用AB-8 型大孔樹(shù)脂對(duì)油茶皂苷溶液進(jìn)行吸附純化。AB-8 型樹(shù)脂物理化學(xué)性能穩(wěn)定，不溶于酸、堿及有機(jī)溶劑，加熱不熔，可在150 ℃以下使用。外觀顏色淡白，給處理操作帶來(lái)方便[17-20]。

試驗(yàn)中，將前步驟溶液上樣，使用AB-8 型大孔樹(shù)脂進(jìn)行吸附，控制上樣速度為1.0 mL/min，選擇合適吸附時(shí)間，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2%氫氧化鈉溶液洗脫被吸附的雜質(zhì)和色素，待洗出液變澄清后，用去離子水洗至中性。再用乙醇溶液進(jìn)行洗脫，洗脫3 個(gè)柱體積，收集此部分洗脫液。將洗脫液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去乙醇并烘干得到高純度油茶皂苷。

式中：C0，C1——吸附前后溶液中油茶皂苷含量，g。

式中：V0——樣品體積，L；

（C0-C1）V0——吸附的油茶皂苷質(zhì)量，g；

C2——洗脫液質(zhì)量濃度，g/L；

V1——洗脫液體積，L；

C2V1——洗脫的油茶皂苷質(zhì)量，g。

（1） 大孔樹(shù)脂靜態(tài)吸附試驗(yàn)。取6 份2.2.1 過(guò)濾后溶液，同時(shí)使用AB-8 型大孔樹(shù)脂進(jìn)行吸附，每30 min 取出一份測(cè)定溶液中油茶皂苷含量，計(jì)算吸附率。

AB-8 型大孔樹(shù)脂靜態(tài)吸附曲線見(jiàn)圖2。

從圖2 可以看出，隨著吸附時(shí)間的延長(zhǎng)，AB-8型大孔樹(shù)脂的吸附容量在增加，前60 min 吸附容量增加迅速，吸附90 min 基本達(dá)到平衡狀態(tài)，說(shuō)明AB-8 型大孔樹(shù)脂對(duì)油茶皂苷具有良好的吸附效果，但吸附時(shí)間應(yīng)不少于90 min。

（2） 洗脫劑體積分?jǐn)?shù)的選擇。分別用體積分?jǐn)?shù)40%，50%，60%，70%，80%，90%的乙醇對(duì)吸附樹(shù)脂進(jìn)行洗脫。

不同體積分?jǐn)?shù)乙醇對(duì)油茶皂苷洗脫率的影響見(jiàn)圖3。

從圖3 可以看出，隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加，油茶皂苷的洗脫率也隨之增加，70%乙醇與80%乙醇對(duì)油茶皂苷的洗脫率相當(dāng)，考慮到實(shí)際使用成本，可以選擇70%乙醇作為合適洗脫劑。

按2.3 方法進(jìn)行3 次重復(fù)試驗(yàn)，按1.2.2 方法進(jìn)行檢測(cè)，得到純度85.36%，得率57.32%。

3 結(jié)論

（1） 油茶皂苷提取試驗(yàn)中可以看到，在40～60 ℃區(qū)間內(nèi)，提取溫度對(duì)油茶皂苷得率影響較小，實(shí)際生產(chǎn)中，考慮到能耗要求，可對(duì)浸提溫度具體調(diào)整。另外，提取時(shí)間的設(shè)置也要考慮到平轉(zhuǎn)浸出器的轉(zhuǎn)速等因素。

（2） 實(shí)際生產(chǎn)可行的高純度油茶皂苷制備路線為油茶餅粕→乙醇浸提→殼聚糖絮凝沉淀→AB-8 型大孔樹(shù)脂吸附→0.2%氫氧化鈉溶液洗脫→70%乙醇溶液洗脫→噴霧干燥。工藝簡(jiǎn)便環(huán)保，產(chǎn)品純度為80%以上，可廣泛用于日用化工、食品工業(yè)、動(dòng)物飼料等領(lǐng)域。