許義輝 王爽 許帥輝 常明利

茶皂素是從茶籽粕里面提取出的由有機(jī)酸、配基以及糖體構(gòu)成的五環(huán)三萜類(lèi)化合物，作為一種天然的表面活性劑，茶皂素有著非常好的分散和穩(wěn)泡性能、乳化和潤(rùn)濕性能等，也有抑菌、抗氧化、溶血、魚(yú)毒等生物活性，在日化、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域運(yùn)用甚廣。本文首先對(duì)茶皂素的結(jié)構(gòu)及其理化性質(zhì)進(jìn)行了簡(jiǎn)單概括，然后分析了茶皂素的提取技術(shù)，最后探討了茶皂素的生物活性功能，以期為充分開(kāi)發(fā)與利用茶皂素提供有價(jià)值的參考。

一、茶皂素概述

1.結(jié)構(gòu)。隨著分離純化與檢測(cè)技術(shù)的持續(xù)完善，人們對(duì)茶皂素的認(rèn)識(shí)愈發(fā)深入。目前可以明確的是，茶皂素是一種化合物，其結(jié)構(gòu)構(gòu)成涵蓋了有機(jī)酸、配基與糖體。其中，配基是β-香樹(shù)素衍生物，有30個(gè)碳原子及6個(gè)異戊二烯組成;糖體的組成為葡糖糖醛酸、阿拉伯糖、木糖以及半乳糖;有機(jī)酸涵蓋了當(dāng)歸酸以及乙酸等。在這之中，茶皂素糖體與配基中的羰基經(jīng)過(guò)甙鍵形態(tài)彼此連接，有機(jī)酸則和配基里面的羰基構(gòu)成有機(jī)酸酯。

2.理化性質(zhì)。一般而言，剛提取出的茶皂素因?yàn)椴患儯愿泄傩螤顬榈厣勰?，?jīng)過(guò)純化處理就能夠得到純度高的茶皂素，形狀是白色或乳黃色粉末。茶皂素具有吸濕性強(qiáng)、味道苦且辛辣的特點(diǎn)，如果散于空氣之中被人體吸入，會(huì)刺激鼻粘膜。茶皂素的分子式是C57H90O26，相對(duì)分子量是1191，熔點(diǎn)范圍控制在200℃-224℃，水溶液是淡褐色，pH值為6-7，呈弱酸性，表面張力為46N/M -52N/M。

茶皂素的極性伴隨羥基數(shù)量增多而持續(xù)加強(qiáng)，所以能溶于水，其在水中的溶解度伴隨水的溫度和pH值升高而持續(xù)加強(qiáng)。除了可以溶于熱水，茶皂素還可以溶于含水甲醇及乙醇等，微溶于乙酸和二硫化碳等，很難溶解于無(wú)水乙醇和甲醇等，無(wú)法溶于丙酮等有機(jī)溶劑。除此以外，茶皂素水溶液僅有被稀硫酸中分化甙元以后才擁有還原力，可是無(wú)法讓斐林氏溶液還原;當(dāng)茶皂素溶解于水后，可以和乙酸鉛、氧化鋇產(chǎn)生反應(yīng)而生成沉淀，和氯化鋇、氧化鐵則無(wú)反應(yīng)。

二、茶皂素的提取技術(shù)

1.有機(jī)溶劑。這種茶提取技術(shù)使用的溶劑是乙醇和甲醇等。劉堯剛等研究發(fā)現(xiàn)，甲醇提取的最佳工藝如下：甲醇濃度是70%，固液比是7：1，浸提時(shí)間是2h，pH值是10，浸提溫度是50℃左右，在此工藝下的茶皂素浸提獲取率近15%。Gong等經(jīng)過(guò)響應(yīng)面優(yōu)化法，采取乙醇水溶液提取茶皂素，得到的最佳工藝如下：固液比是14.57：1，提取溫度是40℃，提取時(shí)間近5h，乙醇濃度在60%以上，而且得到產(chǎn)量的最佳回歸方程。采取以上幾種溶劑提取茶皂素的主要問(wèn)題在于，甲醇有毒、乙醇容易揮發(fā)，盡管乙醇產(chǎn)率很高，但投資成本也高，對(duì)工業(yè)化大生產(chǎn)并不適合。

于輝等利用正丙醇進(jìn)行茶皂素提取，通過(guò)正交試驗(yàn)得到的最佳工藝如下：茶籽餅60目，料液比是1：12，正丙醇體積分?jǐn)?shù)是80%，提取溫度是80℃，用時(shí)3h，在此工藝下的茶皂素提取率為20%左右，純度為50%以上?？偟膩?lái)說(shuō)，使用有機(jī)溶劑提取的粗品純度與得率等均比水提取方法更好，不過(guò)這一提取技術(shù)對(duì)于設(shè)施設(shè)備的要求更高，成本也更高。

2.水提法。（1）熱水。馬力等根據(jù)茶皂素溶解于熱水的性質(zhì)，通過(guò)熱水提取茶餅里面的茶皂素，在固液比是1：11、提取溫度是80℃、提取的時(shí)間是6h、萃取液pH值是9的情況下，茶皂素的獲取率是9.5%左右。蔡朝榮經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方法，運(yùn)用除酶劑苯甲酸鈉抑制茶皂素水解，提升茶皂素獲取率。在苯甲酸鈉添加量是0.5%，固液比是1：10，茶餅顆粒經(jīng)過(guò)40目篩，攪拌5次，提取溫度是60℃，pH值是9的情況下，茶皂素的獲取率約為9.8%。

（2）沉淀。將熱水當(dāng)成提取劑，在獲得的皂素液內(nèi)添加氧化鈣，構(gòu)成皂素鈣沉淀，和雜質(zhì)劃分開(kāi)，然后把皂素鈣溶于離子轉(zhuǎn)化劑里面，釋放茶皂素。劉紅梅等經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，借助氧化鈣與碳酸氫銨進(jìn)行茶皂素提取，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中氧化鈣添加量是茶籽餅的16%，室溫情況下提取時(shí)間是3h，而釋放條件就是根據(jù)化學(xué)平衡提取率50%添加碳酸氫銨，提取時(shí)間是2h左右，溫度是70℃，最終獲取到的茶皂素雜質(zhì)較少，有著比較高的純度。

（3）醇沉。水提取醇沉的關(guān)鍵是借助茶皂素的理化性質(zhì)，即茶皂素易溶解于熱水與乙醇，并不溶解于冷水。先用熱水進(jìn)行茶皂素提取，獲得粗品，再經(jīng)過(guò)絮凝除雜、乙醇沉淀，進(jìn)行茶皂素提取。高凱翔利用實(shí)驗(yàn)，采用熱水與乙醇提純結(jié)合茶皂素提取，先用熱水，在提取溫度60℃、固液比為1：10時(shí)，提取3次，時(shí)間2h，初次提取茶皂素;再用乙醇提純，條件是90%含水乙醇，提取溫度是75℃，時(shí)間2h，乙醇和濃縮液的體積比是4：1，茶皂素的獲取率是95%，純度接近70%。通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，借助熱水在茶餅里面進(jìn)行茶皂素提取，不但純度低、顏色深、質(zhì)量差，而且生產(chǎn)能耗較大，會(huì)提高生產(chǎn)成本。因此，需要使用輔助方式提取茶皂素，結(jié)合膜和大孔樹(shù)脂等操作，一次性處理水提取茶皂素的純度和質(zhì)量等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)水提取茶皂素工業(yè)化，減少生產(chǎn)成本，促使資源利用最大化。

3.輔助提取。（1）微波輔助法。這種提取方法經(jīng)過(guò)離子傳導(dǎo)與偶極旋轉(zhuǎn)直接作用在植物分子，讓能量在樣品與溶劑之中迅速傳遞，然后產(chǎn)生分子運(yùn)動(dòng)與熱促讓物質(zhì)分離。相比一般提取方式的提取效果，微波輔助提取方式可以減少提取時(shí)間，從以往的6h變成4mim，并且節(jié)省了50%的乙醇使用量。這種輔助方法雖然可以提升茶皂素的提取效率，但是因?yàn)槌跗谠O(shè)備投資較大且生產(chǎn)過(guò)程輻射大，如今還處在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，將來(lái)可以通過(guò)結(jié)合持續(xù)多級(jí)逆流等提取方式運(yùn)用在工業(yè)生產(chǎn)中。

（2）超聲波輔助法。超聲波作用于液體能夠讓液體中產(chǎn)生空化效應(yīng)，較強(qiáng)的壓力會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞壁開(kāi)裂，且超聲波導(dǎo)致的振動(dòng)可以加快細(xì)胞中物質(zhì)釋放與溶解，提升物質(zhì)提取效率，同時(shí)確保生物活性不產(chǎn)生變化。將超聲波和以往的提取技術(shù)相融進(jìn)行茶皂素提取，不但可以減少提取時(shí)間，減少能源消耗，而且茶皂素提取純度較高，質(zhì)量甚佳。不過(guò)，超聲波輔助法強(qiáng)大的作用力也會(huì)導(dǎo)致雜質(zhì)溶出，繼而影響產(chǎn)品后期純化，同時(shí)超聲波會(huì)讓人體產(chǎn)生不適反應(yīng)，這就限制了其大面積運(yùn)用。

三、茶皂素的生物活性功能

1.抑菌。茶皂素可以抵抗細(xì)菌活性，在治理部分皮膚病的過(guò)程中有著非常突出的表現(xiàn)。文莉等將濃度不一的茶皂素分別涂在背部脫毛受損與背部健康的兔子身上以觀察抗菌之效，結(jié)果表明，茶皂素對(duì)大腸桿菌和葡糖球菌等具有很好的抑制性，對(duì)于白色念珠菌具備抑制性，但是對(duì)綠膿桿菌沒(méi)有抑制作用。Jiang等借助茶多酚與茶皂素解決葡枝根霉，發(fā)現(xiàn)能夠抵抗霉菌絲的生長(zhǎng)，茶多酚與茶皂素最合適的除菌比例為7：3;被處理以后的菌絲在生長(zhǎng)階段構(gòu)成過(guò)氧化氫，造成菌絲膜脂質(zhì)透性增長(zhǎng)，K+和可溶性糖流失，繼而抑制菌絲生長(zhǎng)。Chen等研究發(fā)現(xiàn)，茶皂素和茶多酚在抑制菌絲生長(zhǎng)方面具備協(xié)同效應(yīng)。有專(zhuān)業(yè)人員通過(guò)菌絲抑制生長(zhǎng)方式來(lái)測(cè)驗(yàn)茶皂素對(duì)于水稻紋枯病和黃瓜炭疽病菌等多種植物病原菌的抑制活性，最終結(jié)果表明，茶皂素良好的生物活動(dòng)對(duì)于稻瘟病菌以及柑橘青霉病菌等五種病原菌菌絲有抑制作用，含量不一的話(huà)，抑菌之效也不同。所以，科學(xué)利用茶皂素的生物活性，可以減少病菌對(duì)作物的危害性。

2.抗氧化。自由基具有氧化性，易于搶奪人體細(xì)胞電子，讓機(jī)體活細(xì)胞受損，繼而造成慢性病或衰老。茶皂素有生物抗氧化之效，能夠清理人體的自由基。劉容等利用體外抗氧化實(shí)驗(yàn)來(lái)探索茶皂素抗氧化的功能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，茶皂素供應(yīng)的電子不僅能夠把Fe3+還原成Fe2+，還能夠和自由基反應(yīng)并使自由基變成穩(wěn)定物質(zhì)，而茶皂素清理自由基的能力和質(zhì)量濃度相關(guān)，其還原能力比抗壞血酸還要強(qiáng)。黃起壬等利用茶皂素處理被皮下注射異丙腎上腺素（ISO）導(dǎo)致心肌損害的大鼠，最終結(jié)果表明，茶皂素能夠抵抗ISO導(dǎo)致的大鼠心肌損傷，降低心率異常產(chǎn)生的概率。呂曉玲等檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，茶皂素不僅能夠抑制亞鐵離子導(dǎo)致的卵磷脂脂質(zhì)過(guò)氧化，還具備清理羥基自由基等生物活性功能。

3.溶血與魚(yú)毒。茶皂素對(duì)動(dòng)物紅細(xì)胞有破壞作用，會(huì)產(chǎn)生溶血現(xiàn)象。以產(chǎn)生溶血的最大稀釋倍數(shù)即溶血指數(shù)來(lái)衡量活性大小，茶皂素的溶血性比茶梅皂素低，但與山茶皂素相當(dāng)。茶梅皂素的溶血指數(shù)為1000000，茶皂素和山茶皂素的溶血指數(shù)均為100000。茶皂素僅對(duì)血紅細(xì)胞（包括有核的魚(yú)血、雞血和無(wú)核的人血等紅細(xì)胞）產(chǎn)生溶血，對(duì)白細(xì)胞則無(wú)影響。因此，茶皂素對(duì)魚(yú)有毒性作用，而對(duì)蝦無(wú)毒性作用，該現(xiàn)象就是魚(yú)毒作用。茶皂素魚(yú)毒作用的基本原理是通過(guò)損壞魚(yú)鰓上皮細(xì)胞，進(jìn)入鰓血管與心臟以后再作用于紅細(xì)胞，以此帶來(lái)魚(yú)毒效應(yīng)，而且茶皂素毒性強(qiáng)度和糖鏈長(zhǎng)度緊密相連，一般糖鏈長(zhǎng)則毒性大。陳鍵鋒等研究發(fā)現(xiàn)，茶皂素魚(yú)毒制劑對(duì)淡水魚(yú)有毒性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也呈現(xiàn)出很好的藥效關(guān)系。所以，茶皂素能夠當(dāng)作魚(yú)塘清潔劑，消除魚(yú)塘里面有害的魚(yú)，從而實(shí)現(xiàn)清魚(yú)護(hù)蝦之用。

4.降血壓?，F(xiàn)階段有關(guān)茶皂素對(duì)于高血壓影響的報(bào)道并不多。Sagesakamitane等為有自發(fā)性高血壓的小鼠喂養(yǎng)茶皂素，經(jīng)過(guò)十五周的觀察發(fā)現(xiàn)，小鼠根據(jù)100mg/kg劑量口服5天以后，血壓比對(duì)照組少近30mmHg，單劑量茶皂素50mg/kg與3mg/kg劑量的馬來(lái)酸依那普利的效力相差無(wú)幾;體外實(shí)驗(yàn)還表明，茶皂素能夠通過(guò)抵抗血管緊張素的方法降血壓。Yang等給自發(fā)性高血壓雄性大鼠分別口服體積一樣的劑量茶皂素，低劑量茶皂素每日一次、卡托普利每日一次，通過(guò)和正常血壓的雄性大鼠對(duì)比，一并喂養(yǎng)體積相等的去離子水，八周以后，其收縮壓結(jié)果表明，劑量大的茶皂素能夠降血壓，劑量小的茶皂素與卡托普利的降壓效果差不多。Song等在苦丁茶里面進(jìn)行茶皂素提取，并將其用于人工誘導(dǎo)的高血脂小鼠，結(jié)果發(fā)現(xiàn)小鼠血清低密度與高密度蛋白等都有下降，而且茶皂素能夠增加肝臟清道夫受體表達(dá)SR-AI.SR-BI水平，這表明茶皂素也有保護(hù)肝臟之效。

5.殺蟲(chóng)與驅(qū)蟲(chóng)。茶皂素屬于表面活性劑，也有殺蟲(chóng)之效，與部分殺蟲(chóng)劑一并采用，會(huì)有協(xié)同之效。何曉玲等研究發(fā)現(xiàn)，茶皂素對(duì)于地下田間的害蟲(chóng)，比如小菜蛾以及蚯蚓等有防治效果，主要體現(xiàn)在菜蛾會(huì)拒絕食用涂抹了茶皂素的甘藍(lán)葉片，同時(shí)可以抑制菜蛾生長(zhǎng)。potter D等使用茶皂素灌溉草坪，發(fā)現(xiàn)能夠驅(qū)除蚯蚓，這表明茶皂素具備驅(qū)蟲(chóng)之效。Cai等研究發(fā)現(xiàn)，被喂養(yǎng)了茶皂素的菜蛾幼蟲(chóng)生長(zhǎng)緩慢，產(chǎn)量少，成蟲(chóng)羽化概率低，不向幼蟲(chóng)期以及蛹期延伸。因此，茶皂素能夠防止病蟲(chóng)害產(chǎn)生，對(duì)構(gòu)建有機(jī)田園有著重要作用。

作者簡(jiǎn)介：許義輝（1979-），男，漢族，河南宜陽(yáng)人，大學(xué)本科，研究方向?yàn)樯飳W(xué)。