一种茶皂素的纯化方法与流程

1.本发明涉及茶皂素提纯技术领域，具体是一种茶皂素的纯化方法。


背景技术：

2.茶皂素由茶粕提取而来，随着人们环保意识的逐渐增强与时下能源的加速紧缺，危害性表面活性剂会被不断剔除，如十二烷基磺酸现已被禁止使用，而茶皂素作为一种天然的非离子型表面活性剂，正是工业生产中所需要的环保型表面活性剂，这样不仅可以使茶籽资源得到充分利用，又促进了我国环保工业的发展；
3.传统的茶皂素提取，可采用水提法、醇提法超临界萃取法等提取方法，通过对茶粕进行粉碎和经过石油醚脱脂，制得脱脂茶粕，再通过任一一种提取方法提取脱脂茶粕中的茶皂素，经过离心分离后得到茶皂素溶液，再经过浓缩烘干后制得粗品茶皂素。
4.然而在现有茶皂素提取工艺中，所提取的粗品茶皂素中含有色素、蛋白质、黄酮、单宁等杂质，因此导致粗品茶皂素的颜色较深，且纯度较低，直接影响到由茶皂素所生产的洗发液的质量，因此，针对上述问题提出一种茶皂素的纯化方法。


技术实现要素：

5.为了弥补现有技术的不足，解决上述至少一个问题，本发明提出的一种茶皂素的纯化方法。
6.一种茶皂素的纯化方法，该纯化方法包括以下步骤：
7.s1：称取少量粗品茶皂素，并用10ml热水溶解，配置为质量分数为10％的茶皂素溶液；
8.s2：调节茶皂素溶液的ph值为5，冷却待用；
9.s3：向冷却后的茶皂素溶液中加入正丁醇溶液或是饱和正丁醇溶液，并振摇均匀；
10.s4：对振摇均匀的茶皂素混合溶液进行萃取，获得上清液；
11.s5：对获得的上清液进行浓缩烘干至恒重获得纯品茶皂素；
12.s6：测试纯品茶皂素回收率；
13.其中，称取两份粗品茶皂素，分别利用10ml热水溶解，调节ph且冷却后，分别加入相同体积的正丁醇以及饱和正丁醇，重复步骤s4到s6，确定萃取剂选用正丁醇溶液或是饱和正丁醇溶液。
14.优选的，所述s3中，以饱和正丁醇溶液作为萃取剂，为了确定最优饱和正丁醇溶液用量，分别向冷却后的茶皂素溶液中加入不同体积的饱和正丁醇溶液，重复步骤s4到s6，确定最优饱和正丁醇溶液的用量。
15.优选的，所述s2中，为了确定最优ph值，于步骤s1后，调制不同的茶皂素溶液的ph值，冷却后重复步骤s4到s6，确定最优ph值。
16.优选的，所述s4中，为了确定最优萃取次数，分别萃取不同次数，分离后获得不同萃取后的上清液，重复步骤s5到s6，确定最优萃取次数。
17.优选的，所述s1中，为了确定最优粗品茶皂素质量分数，少量粗品茶皂素用10ml热水溶解后，分别配置为不同质量分数的茶皂素溶液，重复步骤s2到s6，确定最优粗品茶皂素质量分数。
18.优选的，所述s5中，获取的上清液置于真空度为0.09mpa、温度为70℃下浓缩至膏状，继续烘干至恒重得到茶皂素纯品。
19.优选的，所述s7中，茶皂素纯度与回收率的计算公式如下：
[0020][0021][0022]
式中，c为茶皂素的纯度％；c为回归方程计算出的样品溶液中的浓度mg/ml；x为溶液的稀释倍数；v为溶液的体积ml；y为茶皂素的回收率％；m1为测吸光度称取的茶皂素纯品的量mg；m3为所称粗品茶皂素的量mg。
[0023]
优选的，所述s7中，测吸光度具体为称取定量步骤s6制备的纯品茶皂素，溶解于甲醇中并定容，经浓硫酸-香草醛法显色，并于550nm波长下测试吸光度a，代入回归方程：
[0024]
a＝8.0918c+0.0626。
[0025]
本发明的有益之处在于：
[0026]
本发明通过以实验室所研制的茶皂素粗品为原料，以饱和正丁醇为萃取剂，以茶皂素回收率为评价指标，系统研究了各个单因素对茶皂素回收率的影响，采用正交试验法优化转萃得出最佳工艺条件，当饱和正丁醇用量为35ml，ph为4，粗品质量分数为20％，萃取次数为3次，将3次的滤液合并，旋转蒸发，烘干后得纯度97％、回收率53.25％的乳白色茶皂素产品，相对于现有技术，通过对粗品茶皂素进行提纯，可提高茶皂素的纯度，以及尽量减少饱和正丁醇对提纯茶皂素的回收率的影响。
附图说明
[0027]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0028]
图1为本发明一种实施例的纯化方法流程图；
[0029]
图2为本发明一种实施例中选用不同萃取剂测试回收率的示意图；
[0030]
图3为本发明一种实施例中选用不同用量的饱和正丁醇测试回收率的示意图；
[0031]
图4为本发明一种实施例中调试不同ph值测试回收率的示意图；
[0032]
图5为本发明一种实施例中选择不同萃取次数测试回收率的示意图；
[0033]
图6为本发明一种实施例中选用不同质量分数的粗品茶皂素测试回收率的示意图；
[0034]
图7为本发明一种实施例中浓度对数与表面张力关系的示意图。
具体实施方式
[0035]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036]
请参阅图1-图7所示，一种茶皂素的纯化方法，该纯化方法包括以下步骤：
[0037]
s1：称取少量粗品茶皂素，并用10ml热水溶解，配置为质量分数为10％的茶皂素溶液；
[0038]
s2：调节茶皂素溶液的ph值为5，冷却待用；
[0039]
s3：向冷却后的茶皂素溶液中加入正丁醇溶液或是饱和正丁醇溶液，并振摇均匀；
[0040]
s4：对振摇均匀的茶皂素混合溶液进行萃取，获得上清液；
[0041]
s5：对获得的上清液进行浓缩烘干至恒重获得纯品茶皂素；
[0042]
s6：测试纯品茶皂素回收率；
[0043]
其中，称取两份粗品茶皂素，分别利用10ml热水溶解，调节ph且冷却后，分别加入相同体积的正丁醇以及饱和正丁醇，重复步骤s4到s6，确定萃取剂选用正丁醇溶液或是饱和正丁醇溶液；
[0044]
具体的，确定萃取剂选用正丁醇或是饱和正丁醇溶液，称取2份实验室自制的茶皂素粗品，分别编号为l、2；用10ml热水溶解，分别调节ph值为5，待冷却后，l号加入30ml的正丁醇，2号加入30ml的饱和正丁醇溶液，萃取两次，测试不同萃取剂对茶皂素回收率的影响，并计算茶皂素回收率，经计算得出，选择饱和正丁醇溶液作为萃取剂，茶皂素的回收率相对于选用正丁醇溶液较高，如附图2所示，用饱和正丁醇萃取茶皂素得率明显高于用正丁醇萃取茶皂素得率。这是由于正丁醇和水是微溶关系，而用正丁醇作为提取剂的时候往往涉及到分液，这样会产生大量乳化层，难以分层，而用饱和正丁醇以后乳化层会大大减少，饱和的正丁醇溶液增加了正丁醇的溶解度，适用于深度萃取，因此选用饱和正丁醇溶液作为萃取剂。
[0045]
作为本发明的一种实施方式，所述s3中，以饱和正丁醇溶液作为萃取剂，为了确定最优饱和正丁醇溶液用量，分别向冷却后的茶皂素溶液中加入不同体积的饱和正丁醇溶液，重复步骤s4到s6，确定最优饱和正丁醇溶液的用量；
[0046]
具体的，确定最优饱和正丁醇溶液用量，具体为称取6份粗品茶皂素，用10ml热水溶解，配成质量分数为10％的茶皂素溶液，调节ph值为5，冷却待用，分别加入10ml、20ml、30ml、40ml、50ml、60ml的饱和正丁醇溶液，振摇5min，萃取两次各l h，考察饱和正丁醇溶液用量对茶皂素回收率的影响，并计算茶皂素回收率；经计算得出，选用30ml的饱和正丁醇溶液，茶皂素的回收率相对较高；如附图3所示，随着饱和正丁醇用量的增加，茶皂素回收率也随之急剧增加，当饱和正丁醇用量达到30ml时，之后再增加萃取剂用量，茶皂素回收率并没有较大变化，从节约成本考虑，宜选用30ml的饱和正丁醇较为合适。
[0047]
作为本发明的一种实施方式，所述s2中，为了确定最优ph值，于步骤s1后，调制不同的茶皂素溶液的ph值，冷却后重复步骤s4到s6，确定最优ph值；
[0048]
具体的，确定最优ph值，具体为称取6份粗品茶皂素，用10ml热水溶解，配成质量分数为10％的茶皂素溶液，调节ph值分别为4、5、6、7、8、9左右，冷却待用，再加入30ml的饱和
正丁醇溶液，振摇5min，萃取两次各1h，考察ph值对茶皂素回收率的影响，并计算茶皂素回收率；经计算得出，调节ph值为5时，茶皂素的纯度和回收率相对较高；如附图4所示，ph值在4到5时，茶皂素回收率不断增加，从5之后，其回收率不断减小，这种现象表明当ph值为5时，茶皂素回收率达到最大值；原因可能是由于茶皂素易溶于弱碱性溶液中，使得萃取时更难将茶皂素从水溶液中萃取出来，因此，较适宜的ph值为5。
[0049]
作为本发明的一种实施方式，所述s4中，为了确定最优萃取次数，分别萃取不同次数，分离后获得不同萃取后的上清液，重复步骤s5到s6，确定最优萃取次数；
[0050]
具体的，确定最优萃取次数，具体为称取5份粗品茶皂素，用10ml热水溶解，配成质量分数为10％的茶皂素溶液，调节ph值为5，冷却待用，加入30ml的饱和正丁醇溶液，振摇5min，分别萃取1、2、3、4、5次，并萃取1h，考察萃取次数对茶皂素回收的影响，并计算茶皂素回收率；经计算得出，萃取次数为三次时，茶皂素的纯度和回收率相对较高；如附图5所示，在茶皂素经饱和正丁醇萃取一次时，茶皂素回收率很低，随后不断增加萃取次数，茶皂素回收率不断加大，但考虑到增加萃取次数会造成资源浪费，耗能过大，浪费溶剂等因素，合理考虑之后，选取萃取次数为三次。
[0051]
作为本发明的一种实施方式，所述s1中，为了确定最优粗品茶皂素质量分数，少量粗品茶皂素用10ml热水溶解后，分别配置为不同质量分数的茶皂素溶液，重复步骤s2到s6，确定最优粗品茶皂素质量分数；
[0052]
具体的，确定最优粗品茶皂素质量分数，具体为称取6份粗品茶皂素，用10ml热水溶解，分别配成质量分数为5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％的茶皂素溶液，调节ph值为5，冷却待用，加入30ml的饱和正丁醇溶液，振摇5min，萃取1h，萃取两次，考察粗品质量分数对茶皂素回收率的影响，并计算茶皂素回收率；经计算得出，选用质量分数为25％时的粗品茶皂素，茶皂素的纯度和回收率相对较高；如附图6所示，回收率从质量分数5％开始，一直持续增加，到粗品质量分数为25％时，茶皂素回收率达到最大。此时再增加质量分数，回收率随之下降，说明30ml的饱和正丁醇从粗品中萃取已达到最大值，故选取粗品质量分数为25％。
[0053]
作为本发明的一种实施方式，所述s5中，获取的上清液置于真空度为0.09mpa、温度为70℃下浓缩至膏状，继续烘干至恒重得到茶皂素纯品。
[0054]
作为本发明的一种实施方式，所述s7中，茶皂素纯度与回收率的计算公式如下：
[0055][0056][0057]
式中，c为茶皂素的纯度％；c为回归方程计算出的样品溶液中的浓度mg/ml；x为溶液的稀释倍数；v为溶液的体积ml；y为茶皂素的回收率％；m1为测吸光度称取的茶皂素纯品的量mg；m3为所称粗品茶皂素的量mg；
[0058]
具体的，在萃取剂选用饱和正丁醇后，为了确定多个单因素协同作用对茶皂素回收率的影响，采用四因素三水平法设计正交试验，并选择萃取剂用量(a)、ph(b)、粗品质量分数(c)、萃取次数(d)作为考察因素，以进一步优化萃取条件。正交试验设计因素水平结果
见表1；
[0059]
表1正交试验设计因素水平
[0060][0061]
根据单因素的试验结果，和所设计的四因素三水平表，得到l9(43)9组试验，试验结果见表2；
[0062]
表2正交试验结果
[0063]
试验序号abcd回收率/％1111133.912122239.183133341.014212351.215223129.366231239.737313243.488321353.769332128.35ⅰ114.10128.60127.4091.61
ꢀⅱ
120.30122.30118.73122.64
ꢀⅲ
125.58109.08113.85145.98 k138.0342.4642.4630.54 k240.1040.7639.5740.88 k341.8636.3637.9548.66 r3.836.54.5118.12 [0064]
由表2可知，所选取的四个因素饱和正丁醇用量(a)、ph(b)、粗品质量分数(c)、萃取次数(d)对茶皂素回收率的影响次序是d》b》c》a，即萃取次数》ph》粗品质量分数》饱和正丁醇用量；所以最佳的萃取优化工艺条件为a3b1c1d3，即：饱和正丁醇用量为35ml，ph为4，粗品质量分数为20％，萃取次数为3。
[0065]
为检验所得结果的准确性，对试验进行验证，最佳优化工艺条件为饱和正丁醇用量为35ml，ph为4，粗品质量分数为20％，萃取次数为3，纯度为97％、回收率为53.25％的乳白色茶皂素产品。
[0066]
作为本发明的一种实施方式，所述s7中，测吸光度具体为称取定量步骤s6制备的纯品茶皂素，溶解于甲醇中并定容，经浓硫酸-香草醛法显色，并于550nm波长下测试吸光度
a，代入回归方程：
[0067]
a＝8.0918c+0.0626(r2＝0.989)
[0068]
具体的，浓硫酸-香草醛法的显色原理是利用了浓硫酸的强氧化性，三萜类皂甙在强氧化性酸的作用下脱氢，氧化后在与香草醛加成生成了一种有色物质，这种有色物质呈红色。此法操作简便，反应灵敏，反应条件易控制且显色比较稳定，是一种较好的测定方法；
[0069]
λmax的确定具体为：精密称取干燥至恒重的茶皂素标准品41.4mg,用70％甲醇溶解，定容至50ml容量瓶中，摇匀即可，吸取上述标准溶液0.2ml于试管中，对添加溶剂(70％甲醇)0.3ml,再向其中吸取现配的8％香草醛溶液(2.0g香草醛与一定量的无水乙醇溶解，定容至25ml容量瓶中)5ml，然后在冰浴环境下吸取77％浓硫酸4ml，摇匀，将试管在60℃水浴中反应18min，接着将其置于冰浴中保持10min，取出待试管恢复至室温时，采用试剂空白作为对照，在480-600nm处测吸光度a，得λmax为550nm；
[0070]
工作原理：以实验室所研制的茶皂素粗品为原料，以饱和正丁醇为萃取剂，以茶皂素回收率为评价指标，系统研究了各个单因素对茶皂素回收率的影响，采用正交试验法优化转萃得出最佳工艺条件，当饱和正丁醇用量为35ml，ph为4，粗品质量分数为20％，萃取次数为3次，将3次的滤液合并，旋转蒸发，烘干后得纯度97％、回收率53.25％的乳白色茶皂素产品；
[0071]
针对以最佳工艺条件制备的茶皂素进行定性分析：
[0072]
泡沫性能测试，具体为配制茶皂素浓度为0.0l％、o.05％、0.1％、o.5％、1.00％、2.00％的水溶液，分别移取1ml溶液于有刻度的试管中，用手上下摇动1min后静置，此时平视读出试管凹液面处的读数，记录泡沫高度标记为h，并开始记录泡沫全部消退时所需要的时间t。
[0073]
结果如下：泡沫性能测试结果详见下表3：
[0074]
表3茶皂素的泡沫性能
[0075]
茶皂素浓度/％0.010.050.10.51.002.00泡沫高度/mm81932496276稳泡时间t/h12.5492424小时以上
[0076]
由表3可知，在室温下，随着茶皂素浓度的不断增加，泡沫高度也在直线上升，而泡沫持续时间t也由泡沫高度的上升而持续增加，说明茶皂素是一种泡沫性能良好的表面活性剂，根据这个特殊性质茶皂素可应用于洗涤剂、化妆品、洗发液等产品中。
[0077]
表面张力测试，具体为根据拉脱法测定茶皂素的表面张力，当溶液的表面张力达到最低值，此时所得溶液的浓度就称之为临界胶束浓度(cmc)。
[0078]
分别配制浓度为o.001％、0.002％、0.004％、o.02％、0.04％、0.2％、0.4％、l％、2％、4％等茶皂素溶液，在温度为20℃下(温差在0.5℃内)，测蒸馏水的表面张力是70.06mn/m，然后利用上述所配的不同浓度下的茶皂素溶液，测茶皂素表面张力，所测结果如附图7所示。根据附图7，以其溶液浓度的对数作为横坐标，以测得的表面张力值作为纵坐标绘出y—lgc图，y随lgc的增加而急剧下滑，到达某一值后又开始缓慢上升或趋于平缓，作这两条曲线的切线，切线交叉点处所对应的值即为igc值，经换算后的c(浓度)值即为茶皂素的cmc(临界胶束浓度)；
[0079]
如附图7所示，茶皂素溶液随浓度对数的不断增大，表面张力急剧下降，当浓度对
数在一0.850％左右，即茶皂素浓度在o.142％左右时，表面张力降至最小值34.86mn/m，其后再增加浓度，表面张力也不会降低，且基本趋于稳定，从而形成特有的“胶束”结构，此时茶皂素的浓度即是它的临界胶束浓度(cmc)即为o.142％。
[0080]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0081]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

技术特征：
1.一种茶皂素的纯化方法，其特征在于：该纯化方法包括以下步骤：s1：称取少量粗品茶皂素，并用10ml热水溶解，配置为质量分数为10％的茶皂素溶液；s2：调节茶皂素溶液的ph值为5，冷却待用；s3：向冷却后的茶皂素溶液中加入正丁醇溶液或是饱和正丁醇溶液，并振摇均匀；s4：对振摇均匀的茶皂素混合溶液进行萃取，获得上清液；s5：对获得的上清液进行浓缩烘干至恒重获得纯品茶皂素；s6：测试纯品茶皂素回收率；其中，称取两份粗品茶皂素，分别利用10ml热水溶解，调节ph且冷却后，分别加入相同体积的正丁醇以及饱和正丁醇，重复步骤s4到s6，确定萃取剂选用正丁醇溶液或是饱和正丁醇溶液。2.根据权利要求1所述的一种茶皂素的纯化方法，其特征在于：所述s3中，以饱和正丁醇溶液作为萃取剂，为了确定最优饱和正丁醇溶液用量，分别向冷却后的茶皂素溶液中加入不同体积的饱和正丁醇溶液，重复步骤s4到s6，确定最优饱和正丁醇溶液的用量。3.根据权利要求2所述的一种茶皂素的纯化方法，其特征在于：所述s2中，为了确定最优ph值，于步骤s1后，调制不同的茶皂素溶液的ph值，冷却后重复步骤s4到s6，确定最优ph值。4.根据权利要求3所述的一种茶皂素的纯化方法，其特征在于：所述s4中，为了确定最优萃取次数，分别萃取不同次数，分离后获得不同萃取后的上清液，重复步骤s5到s6，确定最优萃取次数。5.根据权利要求4所述的一种茶皂素的纯化方法，其特征在于：所述s1中，为了确定最优粗品茶皂素质量分数，少量粗品茶皂素用10ml热水溶解后，分别配置为不同质量分数的茶皂素溶液，重复步骤s2到s6，确定最优粗品茶皂素质量分数。6.根据权利要求5所述的一种茶皂素的纯化方法，其特征在于：所述s5中，获取的上清液置于真空度为0.09mpa、温度为70℃下浓缩至膏状，继续烘干至恒重得到茶皂素纯品。7.根据权利要求6所述的一种茶皂素的纯化方法，其特征在于：所述s7中，茶皂素纯度与回收率的计算公式如下：与回收率的计算公式如下：式中，c为茶皂素的纯度％；c为回归方程计算出的样品溶液中的浓度mg/ml；x为溶液的稀释倍数；v为溶液的体积ml；y为茶皂素的回收率％；m1为测吸光度称取的茶皂素纯品的量mg；m3为所称粗品茶皂素的量mg。8.根据权利要求7所述的一种茶皂素的纯化方法，其特征在于：所述s7中，测吸光度具体为称取定量步骤s6制备的纯品茶皂素，溶解于甲醇中并定容，经浓硫酸-香草醛法显色，并于550nm波长下测试吸光度a，代入回归方程：a＝8.0918c+0.0626。

技术总结
本发明公开了一种茶皂素的纯化方法，该纯化方法包括以下步骤：称取少量粗品茶皂素，并用10ml热水溶解，配置为质量分数为10％的茶皂素溶液；以实验室所研制的茶皂素粗品为原料，以饱和正丁醇为萃取剂，以茶皂素回收率为评价指标，系统研究了各个单因素对茶皂素回收率的影响，采用正交试验法优化转萃得出最佳工艺条件，当饱和正丁醇用量为35mL，pH为4，粗品质量分数为20％，萃取次数为3次，将3次的滤液合并，旋转蒸发，烘干后得纯度97％、回收率53.25％的乳白色茶皂素产品，相对于现有技术，通过对粗品茶皂素进行提纯，可提高茶皂素的纯度，以及尽量减少饱和正丁醇对提纯茶皂素的回收率的影响。影响。影响。


技术研发人员：周万猛 张新文 石胜瑜 冉建 王成丰 陈宇波 倪二毛
受保护的技术使用者：重庆酉州油茶科技有限公司
技术研发日：2023.02.07
技术公布日：2023/7/11