茶皂素的国内外研究进展

摘 要： 茶皂素（Tea Saponin）又称茶皂苷，是一种天然非离子型表面活性剂，其市场应用前景非常看好，本文对其水提法、醇提法和超声波提取及纯化方法的优缺点进行了比较；介绍了重量分析法、比色法以及一些新的研究方法对茶皂素进行定量分析；还介绍了茶皂素在各个领域的研究应用对其研究前景进行了展望。

关键词： 茶皂素； 提取与纯化； 定量分析

中图分类号： TQ423 文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2011）02-0033-02

茶皂素（Tea Saponin）又称茶皂苷，是一种天然非离子型表面活性剂，由七种配基（C30H50O6）、四种糖体和两种有机羧酸组成的一种五环三萜类皂苷。

茶皂素市场前景看好，在农药、动物生产养殖及化工原料等方面都有很大的发展前景。在农药方面，主要作为农药的湿润剂、悬浮剂、增效剂和助溶剂等，并且可以直接作为天然无毒性生物农药使用[1]；在畜禽养殖生产中可作为清塘剂、生长调节剂和肉质改进剂等[2]；在化工原料的研究方面主要利用其表面活性作用作为起泡剂、乳化剂和清洁剂等使用[3]；同时最近国内外不少学者又有报道其作为药剂[4]、污水中去除重金属离子剂[5]等使用。

我国是茶叶大国，茶叶种植面积达1431.2千公顷（2006年农业部统计），主要分布在浙江、福建、四川、云南等地，目前开发利用较少，大部分被当作燃料烧掉，或者廉价出口到日本、东南亚等国，造成了很大的浪费，同时积压的茶饼粕发霉生虫污染环境，这种局面应该得到改观。

一、茶皂素的性质

提纯后的茶皂素是无色微细柱状晶体，吸湿性比较强，由于茶皂素的结构比较复杂极易互变从而形成不同的同系物，所以国内外对其分子量测定还没有定论，目前大多数学者按照其平均分子量为1203来计算。茶皂素的主要生理活性有溶血性、鱼毒性、类生物激素性和明显的抗渗、消炎、止咳镇痛的效果。

二、茶皂素的提取与纯化

1931年日本学者青山新次郎首次提取出茶皂素，1952年日本东京大学学者石镐守山和上田阳才分离出茶皂素纯结晶[6]。国外的皂素产品主要有德国E.Merk公司出品的白皂素（Saponin White），日本居初油化株式会社出品的茶籽皂素和精制茶籽皂素等。1979年我国的夏春华等人开始研究茶皂素的工业化提取技术及定量检测方法并取得成功，把茶皂素的基础理论与开发研究推向了一个崭新的高度和广度。80年代初陆续建立了一批茶皂素加工厂，但大部分企业因生产成本高，产品纯度低，产品质量达不到消费者要求而停产。

现在已经发明了多种茶皂素提取方法，但总体上可以归纳为水提法[7]、醇提法[8]和超声波提取等方法。

（一）水提法研究

水浸法主要的工艺流程如下：

饼粕粉碎过筛热水浸提过滤滤液絮凝浓缩干燥茶皂素

水提法是最早开发的提取茶皂素的方法，该方法工艺简单、成本低、投资少、见效快、易于小型工厂接受，但是蒸发量大、能量高、生产周期长，干燥时茶皂素容易分解，且在水中大量淀粉糊化、蛋白质胶体化、造成固液分离困难，颜色深、纯度低。

（二）醇提法研究

饼粕粉碎过筛脱脂醇浸提过滤絮凝浓缩脱色干燥茶皂素

醇提取与水提法基本相似，由于杂质成分在醇类溶剂中，且醇类溶剂沸点低，因而工艺相对简单，产品纯度较水提法高些。醇类溶剂主要是甲醇、乙醇、丁醇三种工业上易得到的醇。甲醇溶解能力强，价格较低，共提取的杂质较多，产品质量低，往往最终产品为深黄色浸膏。丁醇虽然萃取效果较好，产品纯度高，但价格也高，提取成本高。乙醇性质介于两者之间，萃取茶皂素完全，产品质量也好，溶剂价格适中。目前工业上都采用以甲醇或乙醇等含水溶剂提取，或者是纯有机溶剂提取，产品纯度可达70%以上，呈黄色或淡黄色。但醇提法工艺一次性投资大，提取时间较长，且醇类溶剂有一定毒性，易对操作人员和环境造成污染，此外，生产茶皂素成本高，而产品得率却不高。提取后的滤液一般经过大孔树脂吸附法、薄层分离法、超滤膜过滤法等进行纯化。

（三）超声波提取

国内有学者采用超声波提取，并获得了较高的茶皂素得率，同时缩短了提取的时间，并且降低了能量消耗。超声波提取茶皂素工艺优势明显，具有良好的开发前景。主要工艺流程：

茶饼粕粉碎超声波提取过滤干燥茶皂素

三、茶皂素的定量分析

茶皂素的含量是衡量产品质量的重要指标，所以必须建立其含量的测定方法。但茶皂苷分子结构相当复杂，而且不同地区生长的作物所含皂苷的构成也不尽相同，难以获得一种统一的标准茶皂苷和平均分子量，给分析工作带来了较大困难，传统的定量方法主要有重量法、比色法等。而最近几年不少研究者又开发了新的定量方法：荧光分光光度法、速差分光光度法、薄层扫描法、反相液相色谱法等。

（一）重量分析法

重量分析是基于测量皂苷元含量的分析方法，该法经纯化水解最后得到的是皂苷元的重量，所以计算油茶皂素的含量还需要一个换算系数，朱全芬等最早详细研究了该法，采用水解测定的数据(皂素平均分子量为1203，苷元平均分子量为592)，得出换算系数为0.4921。该法测定的数值重现性强、准确性较好，但分析所需时间长、操作繁复以及试剂消耗量大，难以满足工业上分析的需要。

（二）比色法

比色法是利用三萜类皂苷的显色反应，选择一种线性关系良好的显色剂，反应后，用分光光度计测其吸光度，用纯品皂苷的标准工作曲线定量。常用的显色剂有香草醛―浓硫酸、间苯三酚乙醇溶液、对―二甲氨基苯甲醛等。研究表明，此法消耗试剂少，操作简便，分析快，重现性及准确度也较好，适于工业分析。

（三）新方法的研究

荧光光度法是基于油茶皂素对铝-8-羟基喹啉的荧光有增敏作用。根据在一定浓度范围内皂素的量与荧光相对强度基本呈线性关系而定量。速差分光光度法是利用速差理论，三氯化铁―浓硫酸为显色剂，不需要分离除去酚类物质以排除干扰的定量方法。

此外，薄层扫描法、反相液相色谱法作为新的定量方法也有报道。

国内目前的定量方法主要是针对茶皂素这种混合物质，并未对其成分结构作详细的鉴定，且单一的定量方法不能很好的说明茶皂素的成分信息。茶皂素由于结构的复杂性，有不同中结构同系物，据报道目前在茶叶中分离出了Theasaponin E1，E2；茶根中分离出Assamsaponin A-I；茶籽中分离出了TR-saponins A-C；茶花中分离出了Floratheasaponins A-C 等不同的成分，国外学者运用核磁共振技术、红外检测技术、紫外检测技术、以及液相-质谱来鉴定其化学组成成分，国内对此报道较少。

四、茶皂素的应用

（一）在农药工业中的应用

根据目前已有的研究结果分析，茶皂素在农药工业中的应用范围可分为四大类：

一是在固体型农药中作为湿润剂与悬浮剂。化学农药的原药大多数不溶于水或难溶于水，所以在原药加工成液体农药时需加入溶剂和乳化剂；而在原药加工成固体时需加入一种湿润剂，制成可溶性粉，在施用时能使不溶解于水的农药原药悬浮于水中，发挥农药的使用效果。可湿性固体农药的悬浮率愈高，施用效果愈好[1]。而茶皂素作为农药可湿润剂的湿润性能好，提高农药悬浮率，各项指标都超过规定值。应用植物皂素作为农药湿润剂的突出优点是湿润速度快、分散性强，pH值为5.5-6.5，中性偏酸，不会引起农药的分散失效，有利于农药的储存，这些都是合成表面活性剂所不能相比的。

二是在乳油型农药中作为增效剂和展开剂。据国内胡绍海研究，茶皂素与灭多威、功夫菊酯、哒螨灵等乳油型农药配伍使用，效果好，并且可以减少农药的用量，有利环境保护。其主要机理是茶皂素可以降低药液的表面张力；使药液的液滴在植物和害虫的体表的接触角有所降低，从而提高药液在靶标体表的湿度力和附着，减少农药的损失，提高了药效。

三是在除草剂里农药或稍溶于水的农药中作为助溶剂。茶皂素可以改善这类农药的物理性能，提高药液在靶标生物或植物体表的附着力，提高农药的使用效果，由于茶皂素是天然产物，能够自动降解，无害无毒，有利于环境保护。

四是直接作为生物农药应用。

茶皂素在水产养殖中不仅可以作为清塘剂，而且在养殖过程中用于杀灭敌害鱼类。水质对其作用几乎没有影响。

同时茶皂素可以作为杀虫剂使用，早期文献报道了茶籽粕可以作为“土农药”使用，防止蚜虫、螟虫、飞虱、叶螨、小麦叶锈病和条锈病等等。近年来研究茶皂素对菜粉碟低龄幼虫有较好的杀伤效果。同时近年来研究发现茶皂素还对地下害虫有一定杀灭作用。

（二）在动物生产中的应用

茶皂素具有多种生理活性，在畜禽水产动物生产中可作为清塘剂、生长调节剂、肉质改进剂、免疫调节剂和抗应激剂等。

茶皂素常作为清塘剂应用于对虾养殖，茶皂素对冷血动物鱼等毒性很大，但对对虾几乎没有影响。茶皂素鱼毒作用发生的时间快， 但鱼毒活性持续的时间比较短，具备这种特性的物质非常适合于作清塘剂。需要注意的是在使用茶皂素作清塘剂时，要给水体增氧，因为茶皂素在水中降解的过程会使水体含氧量降低[2]。

低浓度的茶皂素可以促进动物生长，可以降低肌肉胆固醇含量、重金属铅和镉含量以改善肉品质。其机理可能是茶皂素可以与胆固醇形成不易吸收的复合物，因此低剂量茶皂素能降低动物肌肉中胆固醇的水平，生产出优质动物产品。同时国内外不少学者报道了在饲料中添加茶皂素可提高反刍动物日增重和饲料转化率。其机理是茶皂素能抑制瘤胃原虫的生长，原虫数量的减少，可增加瘤胃微生物蛋白的数量，同时降低氨态氮浓度，甲烷产量，提高丙烷产量，提高了饲料的转化率。

（三）在化工原料研究方面的应用

茶皂素是一种天然非离子表面活性剂，具有持久的发泡、乳化、分散和浸润的性能，因此可作为一种重要的化工原料。

在化工上应用主要是作为清洁剂、乳化剂、泡沫剂。

（四）其它方面的新应用

国外有文献报道从茶根中提取的茶皂素有抗炎、止痛和抗热病作用。且研究了LD50为100mg/kg（i.p）[4]。

水污染处理上的应用：传统污水中重金属离子处理主要是化学沉淀的方法，但是沉淀的处理又是需要解决的一个问题。传统的化学合成沉淀表面活性剂，由于其环境毒性作用、结合的不稳定性以及高费用等限制了它的使用。目前有文献报道茶皂素可以作为离子悬浮剂有效的去除污水中的重金属离子，而且不受水质的影响[5]。

五、研究展望

对茶皂素的研究方兴未艾，还有许多的问题有待解决。

1.在基础理论研究方面。茶皂素的各种表面活性和生理活性机理有待进一步深入研究，对各类茶皂素的活性差异以及与化学组成和结构的对应关系缺乏足够的认识。

2.茶皂素的提取工艺还不是很成熟，有待完善。特别是精制阶段的费用高、提取后的纯度达不到出口的需求。目前，我国提取茶皂素的主要原料是茶籽粕，而现在茶籽油料的加工方法多位压榨法，在加工过程，茶籽一般未先脱壳，因此种壳的残留量相当高。茶籽壳有大量色素存在，这些色素多属于醇溶性物质，在醇提取时，同皂素一起被提取出来，很难脱除，降低了皂素的使用价值。若要脱除这些色素，需要费用很高。

3.目前国内对茶皂素的应用研究开展的不够。茶皂素可以应用于动物生产养殖、农药、化工等方面。由于茶皂素目前的提取净化工艺，只适用于小规模的生产。因此我们应该进一步改进传统的油脂加工工艺，改压榨为低温预榨浸出法，这样可为茶皂素的提取提供理想的原料。同时改进完善茶皂素的提取与精制工艺。尽量减少提取费用，降低成本，使茶皂素与其他化工原料、生物农药相比，具有较强的竞争能力。

参考文献：

[1] 夏春华，杨钟鸣，朱伯荣等.茶皂素在农药工业中的应用研究[J].茶叶科学，2000，20(2):82-88.

[2] 杨强，张石蕊.茶皂素在动物生产中的应用[J].中国饲料，2007，8(4):8-10.

[3] 张国运，曹丽云，吴建鹏等.茶皂素提取工艺及其应用研究进展[J].日用化学工业，2006，36(3):174-177.

[4] P.Chattopadhyay，S.E.Besra，A.Gomes，M.Das，P.Sur，S.Mitra，J.R. Vedasiromon.Anti-inflammatory activity of tea（Camellia sinensis）root extract. Life science，2004，74，1839-1849.

[5] X.Z.Yuan，Y.T. Meng， G.M. Zeng， Y.Y. Fang， J.G. Shi. Evaluation of tea-derived biosurfactant on removing heavy metal ions from dilute wastewater by ion flotation， Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng.2007，6，1-6.

[6] 吕永，何庭玉，黄永芳.油茶皂素提取纯化及定量方法研究进展[J].湖南林业科技，2004，31(6):42-44.

[7] 陈海辉，曾莹莹，李启成等. 茶皂素提取新工艺研究[J].林产化工通讯，2005，39(2):20-24.

[8] 余江林，陈玉琼，陈永波等.茶籽中茶皂素的提取工艺研究[J].食品工业科技，2007，28(1):171-173.