基于油茶餅粕中茶皂素醇提工藝條件優化措施

摘 要：本文選取乙醇作為試驗溶劑，以油茶餅粕作為主要試驗材料，通過設計單因素試驗及響應面試驗優化油茶餅粕中茶皂素醇提取工藝。其中，單因素試驗涉及到的因素有乙醇濃度、料液比、提取溫度和提取時間。結果表明，茶皂素最佳醇提取工藝為乙醇濃度70%、料液比1∶8（m∶V）、提取溫度70 ℃、提取時間90 min。

關鍵詞：茶皂素;餅粕;油茶

Optimization of Alcohol Extraction Conditions of Tea Saponin from Oil-tea-cakes

ZHU Feifan

（Shaoyang University， Shaoyang 422000， China）

Abstract： In this paper， ethanol was selected as the test solvent， and Camellia oleifera cake was used as the main test material， and the alcohol extraction process of tea saponin from Camellia oleifera cake was optimized by designing a single factor experiment and a response surface methodology. Among them， the factors involved in the single factor test are ethanol concentration， solid-liquid ratio， extraction temperature and extraction time. The results showed that the optimal extraction process of tea saponin alcohol was as follows： ethanol concentration of 70%， solid-liquid ratio of 1∶8 （m∶V）， extraction temperature of 70 ℃， and extraction time of 90 min.

Keywords： tea saponin; cakes; oil-tea camellia

油茶餅粕成分較為豐富，包括單寧、皂素、粗纖維和粗蛋白等，可以采取一系列提取工藝加以處理，從中獲取所需成分。目前，油茶餅粕在飼料添加劑制備、茶皂素提取中的應用較多[1]。其中，茶皂素又被稱為茶皂甙，屬于非離子表面活性劑，性能較好，且具備濕潤、乳化、發泡、分散等功效，同時還可以起到鎮痛、抗菌、抗癌等作用，在藥劑制備中應用較為廣泛[2]。茶皂素主要分布在茶樹莖、茶籽、茶油餅粕中，相比之下，茶油餅粕的含量較高，如何從茶油餅粕中有效提取茶皂素成為當前重點研究內容[3-4]。目前關于油茶餅粕中茶皂素的提取研究較少，提取工藝條件存在較大的優化空間，本文選取成本較低，應用規模較大的乙醇作為提取溶劑展開試驗研究[5]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

油茶餅粕為油茶籽經過脫殼處理后，壓榨、取油得以獲取，由湘西木本世家農企提供。

葡萄糖、茶皂素標準品、丙酮、乙酸乙酯、乙醇、濃硫酸、香草醛、蒽酮、葡萄糖和無水乙醚，二級品，由湘西木本世家農業開發有限公司提供。

1.2 儀器與設備

旋轉蒸發器，上海亞榮生化儀器廠，儀器型號為RE-52A;電子天平，上海舜宇恒平科學儀器有限公司，儀器型號為JA2003;恒溫水浴鍋，北京國華醫療器械廠，儀器型號為DSY-2-4;固體樣品粉碎機，江蘇金壇市億通電子有限公司，儀器型號為XA-1;循環水式真空泵，浙江黃巖求精真空泵廠，儀器型號為SHZ-D;集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，天津科諾儀器設備有限公司，儀器型號為DF-101S;醫用超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司，儀器型號為KQ-250E;真空離心濃縮儀，湘儀離心機儀器有限公司，儀器型號為ZLS-1;可見分光光度計，上海菁華科技有限公司，儀器型號為722;真空干燥箱，上海博訊事業有限公司醫療設備廠，儀器型號為DZF-6050。

1.3 試驗方法

1.3.1 茶皂素醇提工藝與操作

（1）關于茶皂素醇提的工藝流程如下。①取適量油茶餅粕，將其粉碎。②采取脫脂操作，對粉碎后的油茶餅粕加以處理。③將脫脂后的油茶餅粕放在干燥環境中，去除其中水分。④采取抽濾工藝，提取純凈的油茶餅粕。⑤運用真空工藝提純油茶餅粕。⑥向油茶餅粕中添加適量丙酮。⑦收集混合后的材料，并將其沉淀。⑧待沉淀材料干燥后，生成茶皂素粗品。

（2）具體操作要點如下。①浸提溶劑設定為石油醚，將油茶餅粕放在石油醚中，而后粉碎，控制提取溫度保持在60 ℃。②控制脫脂時間為6 h。③材料與溶劑的比例為1∶8，即料液比為1∶8。④按照設定的料液比，將經過脫脂處理后的油茶餅粕和溶劑放入磨口燒瓶中，開展水浴回流試驗，其中，水浴溫度穩定在80 ℃，回流持續2 h。⑤回流結束后，趁著溫度沒有降低，對其采取過濾處理，完成真空濃縮，而后立即向其中添加丙酮。⑥油茶餅粕干燥期間，控制環境溫度為50 ℃。

1.3.2 油茶餅粕中茶皂素醇提得率單因素試驗設計

本研究設置4組單因素試驗，包括乙醇濃度、料液比、提取溫度、提取時間，每一項單因素的試驗內容和方法如下。

（1）乙醇濃度單因素試驗。其他因素保持不變，將乙醇濃度作為唯一變量，通過調整乙醇濃度，開展多組試驗，統計茶皂素得率。其中，乙醇濃度設定7組，以10%遞增，從30%濃度遞增至90%。在此期間，料液比設定為1∶10（m∶V），水浴浸提時間持續90 min，控制溫度50 ℃。

（2）料液比單因素試驗。其他因素保持不變，將料液比作為唯一變量，通過調整料液比開展多組試驗，統計茶皂素得率。其中，料液比設定7組，料液比（m∶V）依次為1∶2、1∶4、1∶6、1∶8、1∶10、1∶12和1∶14。

（3）提取溫度單因素試驗。其他因素保持不變，將提取溫度作為唯一變量，通過調整提取溫度開展多組試驗，統計茶皂素得率。其中，乙醇濃度為70%，料液比為1∶8（m∶V），水浴浸提時間持續90 min，設定溫度30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃和90 ℃。

（4）提取時間單因素試驗。其他因素保持不變，將提取時間作為唯一變量，通過調整提取時間開展多組試驗，統計茶皂素得率。其中，乙醇濃度為70%，料液比為1∶8（m∶V），水浴浸提時間持續30 min、50 min、70 min、90 min、110 min、130 min和150 min，控制溫度80 ℃。

1.3.3 油茶餅粕中茶皂素醇提條件優化試驗

在單因素試驗結果基礎上，選取對茶皂素得率影響較大的因素作為變量，按照Box-Behnken中心組合試驗設計要求，設定本次試驗響應值為茶皂素得率，創建響應分析試驗。其中，響應因素和水平均為3，根據試驗結果，對提取工藝參數采取優化處理。具體設計如表1所示。

1.3.4 油茶餅粕中茶皂素醇提標準曲線繪制

取無水乙醇10 mL，香草醛0.8 g，將兩者混合得到香草醛溶液。選取濃度為80%的乙醇溶液作為定容試劑，對標準品25 mg茶皂素進行定容，定容量為50 mL，形成標準溶液。而后從標準溶液中提取適量茶皂素標準溶液，作為試驗材料，共計6份，取量分別為0 mL、0.1 mL、0.2 mL、0.3 mL、0.4 mL及0.5 mL，分別向這6份標準溶液中添加水，直至溶液量達到0.5 mL。而后分別向各個容器中添加香草醛溶液，溶液的濃度和添加量分別為80 g/L、0.5 mL。將裝有不同量茶皂素標準溶液的器皿放于冰水中，而后向容器中添加硫酸溶液（濃度為77%），添加量為4 mL，搖勻溶液。將容器放在加熱裝置中，加熱溫度至60 ℃，持續時間15 min。達到設定的加熱時間后置于冰水浴中進行冷卻，持續時間10 min。達到設定的冷卻時間后，取出裝有茶皂素標準溶液的器皿，將其放置于溫室中，選取濃度為80%的乙醇溶液對其采取定容處理，當器皿中的溶液達到25 mL時，停止定容，而后搖勻器皿中的溶液。選取比色皿（尺寸1 cm）作為檢測裝置，以分光光度計550 nm作為檢測環境，將器皿放置在此環境中，通過檢測溶液的吸光度，繪制茶皂素醇提標準曲線。

1.3.5 相關計算

（1）關于茶皂素含量的計算。按照1.3.4的操作步驟，制備溶液，需要做出的調整為稱量25 mg粗品，選取濃度為80%的乙醇溶液作為定容試劑，將溶劑定容至50 mL，生成待測溶液。按照試驗操作標準，從器皿中吸取5 mL茶皂素溶液，作為待測液。待測液中茶皂素含量計算公式如下：

（1）

式中：m為待測液中樣品質量，mg;m1為標準曲線中標定的茶皂素含量，mg;R代表茶皂素含量，%。

（2）關于茶皂素得率的計算。此項指標的計算公式如下：

（2）

式中：R為茶皂素含量，%;Y為茶皂素得率，%;m0為油茶餅粕質量，g;m1為提取物質量，g。

2 結果與分析

2.1 油茶餅粕中茶皂素醇提標準曲線

按照設1.3.4操作，繪制曲線圖，結果如圖1所示。其中，橫坐標為質量濃度，縱坐標為吸光度，茶皂素醇提標準曲線回歸方程為：y=9.16x+0.065 4（R2=0.993 2）。

2.2 油茶餅粕中茶皂素醇提得率單因素試驗結果

2.2.1 乙醇濃度單因素試驗

本次試驗以乙醇濃度作為單因素，設定7組不同乙醇濃度，測得茶皂素得率結果如表2所示。觀察表2中測試結果可知，茶皂素得率隨著乙醇濃度的增加，先增加而后逐漸減少。其中，70%濃度為轉折點，當溶液中的乙醇濃度<70%時，茶皂素得率隨著乙醇濃度的增大而增加;當乙醇濃度>70%后，茶皂素得率隨著乙醇濃度的增大而逐漸減少。考慮到乙醇濃度較低情況下，不利于浸提液濃縮，因此最佳乙醇濃度為70%。

2.2.2 料液比單因素試驗

本次試驗以料液比作為單因素，設定7組不同料液比，測得茶皂素得率結果如表3所示。由表3中統計結果可知，茶皂素得率隨著料液比的增加呈現出先增加后小幅度下降趨勢，最后趨于穩定，且此時茶皂素得率與料液比1∶8條件下的結果相同。考慮到料液比過大，易導致溶質濃度變小。因此選取最佳料液比為1∶8（m∶V）。

2.2.3 提取溫度單因素試驗

本次試驗以提取溫度作為單因素，設定7組不同提取溫度，測得茶皂素得率結果如表4所示。

表4中統計結果顯示，茶皂素得率隨著提取溫度的增加呈現出先增加后逐漸減小的趨勢。其中，轉折點的提取溫度為70 ℃?？紤]到溫度過高，可能加快乙醇揮發速度。因此設定最佳提取溫度為70 ℃。

2.2.4 提取時間單因素試驗

本次試驗以提取時間作為單因素，設定7組不同提取時間，測得茶皂素得率結果如表5所示。對比表5中的測試結果可知，茶皂素得率隨著提取時間的增加，先增加而后逐漸減小。其中，轉折點的提取時間為90 min。為了避免過程時間的提取導致乙醇大量揮發，因此設定最佳提取時間為90 min。

2.3 油茶餅粕中茶皂素醇提條件優化試驗結果

按照表1中的因素水平開展響應面試驗，結果如表6所示。

2.4 最優條件驗證

本研究采用回歸統計方法，對表6中的數據加以統計分析，得到回歸方程Y=8.23-0.11X1-0.037X2+0.041X3+0.20X1X2-0.14X1X3-0.053X2X3-0.25X12-0.055X22-0.077X32。利用軟件Design-Exper對上述回歸方程加以處理，經過二次型變異分析，得到方程的方差結果。結果顯示，模型顯著，失擬項不顯著，由此可以判斷，本次試驗得到的二次回歸方程具有較好的預測性能，能夠很好的預測響應值。由預測模型得出最佳工藝為料液比為1∶8（m∶V），提取溫度為70 ℃，提取時間為90 min。

3 結論

本文圍繞茶皂素醇提工藝條件優化方法展開探究，以單因素試驗作為基礎，獲取各項因素的最佳參數值，作為工藝條件優化突破口。通過開展條件優化試驗，對因素水平開展響應面試驗。試驗結果顯示，最佳乙醇濃度為70%，最佳料液比為1∶8（m∶V），最佳提取溫度為70 ℃，最佳提取時間為90 min。經過最優條件驗證，確定該結果可以作為工藝條件優化參考依據。

參考文獻

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基金項目：邵陽學院研究生科研創新項目（CX2020SY057）。

作者簡介：朱飛凡（1992—），女，湖南新邵人，碩士在讀。研究方向：食品工程。