阮姿姿 張少芹 翁雪花 游瑞云 吳長機 盧玉棟*

(1. 福建師范大學(xué) 化學(xué)與材料學(xué)院，福建 福州 350117; 2. 福州力鈞本草生物科技有限公司，福建 福州 350007)

我國盛產(chǎn)茶油，榨取茶油后殘余的廢渣殼接近茶油產(chǎn)量的3倍[1]，只有少量的茶油籽粕以低廉的價格出口到日本、東南亞等國家[2]。油茶籽粕中含有12.5%左右的茶皂素[3]，可以提取出大量的茶皂素[4]。茶皂素又名茶皂苷，屬糖甙化合物，是一種五環(huán)三萜類皂甙[5]，擁有雙親結(jié)構(gòu)，配基、糖體和有機酸構(gòu)成了茶皂素的母體結(jié)構(gòu)，親水基團由強負電性含氧基團如-O-、-OH、-COO-等官能團構(gòu)成，疏水基團是苷元以酯鍵連接有機酸配體構(gòu)成的，具有憎水親油性質(zhì)[6-9]。茶皂素具有抗?jié)B消炎、殺菌抗病毒、鎮(zhèn)痛、溶血活性、解酒毒、保護人體肝脾、抗氧化、降血脂以及促進植物生長等生理作用[10，11]，在日化、醫(yī)療行業(yè)、滅火、食品、紡織、農(nóng)藥、飼料、養(yǎng)殖、采油、采礦、建材及交通等領(lǐng)域均有著廣泛的應(yīng)用前景[12-17]。

常銀子等[18]研究了茶皂素與不同種類表面活性劑的配比對洗滌體系去污力的影響，得到茶皂素洗滌劑的最優(yōu)配方，具有起泡豐饒、泡沫穩(wěn)定等優(yōu)良性能。李揚[19]采用熱水浸提法從茶油籽粕中提取茶皂素，研究其表面活性，并將其應(yīng)用于制備茶皂素香皂。黎先勝[8]通過研究茶皂素的濕潤性能、起泡能力、去污能力、抑菌性能等，開發(fā)了汽車玻璃清洗劑和抗菌洗手液。

開發(fā)研制含綠色表面活性劑茶皂素的系列產(chǎn)品，對實現(xiàn)茶皂素高值化應(yīng)用具有重大意義，有利于提高油茶廢殼資源的利用率，推進茶油從種植到開發(fā)創(chuàng)新的產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。本文以茶皂素為原料，研究茶皂素在洗滌產(chǎn)品中的應(yīng)用，制備了不同洗滌產(chǎn)品，考察其理化指標及性能。

1 實驗部分

1.1 實驗藥品

茶皂素(福州力鈞本草生物科技有限公司提供)、JR-400、C162、EDTA-2Na、檸檬酸、AES(70%)、K12A、6501、CAB-35、磺酸、卡松、香精、NaCl、硫酸鎂(MgSO4·7H2O)、無水氯化鈣(CaCl2)均為化學(xué)純。

1.2 實驗儀器

恒溫培養(yǎng)箱、冰箱、SNB-4數(shù)字黏度計、羅氏泡沫儀、JZ-200A自動界面張力儀、接觸角測定儀。

1.3 茶皂素洗發(fā)香波

1.3.1 洗發(fā)香波配方

洗發(fā)香波配方：JR-400 0.2%、C162 0.05%、EDTA-2Na 0.05%、檸檬酸0.05%、AES(70%)15%、K12A 4%、6501 2%、CAB-35 6%、卡松0.1%、香精0.2%、NaCl適量，茶皂素的質(zhì)量分數(shù)分別為0%、0.3%、0.5%、1.0%、2.0%，對應(yīng)的配方命名為配方1、配方2、配方3、配方4、配方5。

1.3.2 洗發(fā)香波制作步驟

根據(jù)配方，在250 ml燒杯中加入適量的去離子水，置于恒溫水浴鍋中加熱至60 ℃；加入JR-400，攪拌均勻；控制溫度在60～65 ℃，加入AES，攪拌均勻；逐一加入其他表面活性劑、EDTA-2Na，攪拌均勻；冷卻至40 ℃以下時，加入香精、防腐劑，混合均勻；加入檸檬酸，調(diào)節(jié)pH為5.5～7.0；加入NaCl調(diào)節(jié)洗發(fā)香波的黏度。

1.4 茶皂素沐浴露

1.4.1 沐浴露配方

沐浴露配方：AES(70%)14.5%、K12A 0.5%、CAB-35 4%、香精0.2%、珠光漿1.5%、卡松0.1%、NaCl適量，茶皂素的質(zhì)量分數(shù)分別為0%、0.3%、0.5%、1.0%、2.0%，對應(yīng)的配方命名為配方1、配方2、配方3、配方4、配方5。

1.4.2 沐浴露制作步驟

根據(jù)配方，在250 ml燒杯中加入適量的去離子水，置于水浴鍋中加熱至60 ℃；控制溫度在60～65 ℃，加入AES，攪拌均勻；加入K12、CAB、茶皂素、珠光漿，攪拌均勻；降溫至40 ℃以下后，加入香精、防腐劑、螯合劑等；加入NaCl調(diào)節(jié)沐浴露的黏度。

1.5 茶皂素洗潔精

1.5.1 洗潔精配方

洗潔精配方：AES (70%) 9.5%、K12A 0.5%、磺酸4%、氫氧化鈉0.5%、6501 2%、香精0.2%、CAB-35 2%、卡松0.15%、NaCl加至適量，茶皂素的質(zhì)量分數(shù)分別為0%、0.3%、0.5%、1.0%、2.0%，對應(yīng)的配方命名為配方1、配方2、配方3、配方4、配方5。

1.5.2 洗潔精制作步驟

根據(jù)配方，在250 ml燒杯中加入適量的去離子水，置于水浴鍋中加熱至60 ℃；控制溫度在60～65 ℃，加入AES，待全數(shù)溶解；加入K12、磺酸、6501、CAB、茶皂素；降溫至40 ℃以下后，加入香精、防腐劑等，混合均勻；加入NaCl調(diào)節(jié)洗潔精的黏度。

1.6 感官、理化指標

1.6.1 感官指標

1.6.1.1 外觀色澤

取試樣在室溫和光線充足下目測觀察，并記錄其外觀色澤。

1.6.1.2 香氣

取試樣用嗅覺進行鑒別并記錄。

1.6.2 理化指標

參考GB/T 29679—2013的方法進行耐寒、耐熱與發(fā)泡力的測定。

1.6.3 茶皂素洗滌產(chǎn)品的黏度

參考朱衛(wèi)等[20]試驗方法進行洗滌產(chǎn)品在不同溫度下的黏度測定。

1.6.4 茶皂素洗滌產(chǎn)品的表面張力

根據(jù)拉環(huán)法原理，將洗滌產(chǎn)品裝入培養(yǎng)皿中，用JZ-200A自動界面張力儀測定表面張力，每個配方讀取3次，取平均值。

1.6.5 洗發(fā)香波去污力

參考曹江絨[21]的方法進行洗發(fā)香波的去污力測定。

1.6.6 沐浴露、洗潔精去污力

參考國家標準GB 9985—2000及任秀娥等[22]的實驗方法進行沐浴露、洗潔精去污力測試，并參考萬笑可等[23]的文獻對國家標準中的人造污垢進行修改，利用日常生活飲食中的材料配制人造污垢。

2 結(jié)果與討論

2.1 茶皂素洗滌產(chǎn)品的感官指標

洗滌產(chǎn)品的感官指標(外觀、色澤、氣味)，是消費者挑選洗滌產(chǎn)品最直觀的方法，也是消費者在選購產(chǎn)品時，常考慮的因素。故通過國家標準(GB 9985—2000)考察茶皂素在洗滌產(chǎn)品中對感官指標的影響。

三種洗滌產(chǎn)品的外觀均為透明的均勻液體，其色澤因加入的茶皂素量不同而呈現(xiàn)出由淺至深的顏色，且氣味均含茶皂素所帶有的淡草藥味?？傮w來說，當(dāng)茶皂素質(zhì)量分數(shù)在0.3～2.0%時，三種茶皂素洗滌劑的感官指標均符合國家標準。

2.2 茶皂素洗滌產(chǎn)品的理化指標

2.2.1 耐熱、耐寒

洗滌產(chǎn)品在運輸及儲藏過程中，溫度是一個重要的影響因素。因此，通過國家標準(GB/T 29679—2013)，考察茶皂素洗滌產(chǎn)品的耐寒、耐熱性能。結(jié)果表明，不同茶皂素含量的洗滌產(chǎn)品在40 ℃和0 ℃中存放24 h，恢復(fù)室溫后均無分層現(xiàn)象，說明茶皂素洗滌產(chǎn)品具有良好的耐寒、耐熱性能，符合國家標準。

2.2.2 泡沫

表面活性劑在洗滌中對去除污垢起著重要的作用，其中泡沫性能是判別洗滌產(chǎn)品的重要評價之一。

根據(jù)Ross-Miles法原理，使200 mL溶液于某高度垂直落下，與刻度管內(nèi)溶液發(fā)生碰撞，混入空氣，產(chǎn)生泡沫，測量的泡沫高度即為洗滌劑的發(fā)泡力。本實驗通過Ross-Miles法并使用羅氏泡沫儀分別對各洗滌產(chǎn)品進行0 min和30 min泡沫高度的測量，觀察其泡沫高度的變化并計算ΔH，研究茶皂素的加入量對洗滌產(chǎn)品泡沫性能的影響(圖1、圖2、圖3)。其中ΔH的計算見式1：

圖1 茶皂素對洗發(fā)液泡沫的影響

圖2 茶皂素對沐浴露泡沫的影響

圖3 茶皂素對洗潔精泡沫的影響

ΔH=H2-H1

(1)

式1中，ΔH為泡沫高度差，H2為終點(30 min)泡沫高度，H1為初始(0 min)泡沫高度。

由圖1至圖3可知，隨著配方中茶皂素含量的增加，初始泡沫高度均在125～170 mm間，茶皂素洗滌劑具有良好的發(fā)泡力，符合國家標準(GB/T 29679—2013)透明型洗滌劑的泡沫高度≥100 mm的要求。但加有茶皂素的洗滌產(chǎn)品的泡沫高度低于未加茶皂素的洗滌產(chǎn)品，其原因可能是表面張力較大，使得泡沫不夠豐富。由圖1 至圖3 還可以看出來，當(dāng)茶皂素的量增加時，洗發(fā)水、沐浴露和洗潔精的泡沫高度變化差ΔH逐漸變小，由此可見茶皂素有良好的穩(wěn)泡能力。

2.3 茶皂素對洗滌產(chǎn)品黏度的影響

為考察茶皂素對洗滌產(chǎn)品黏度的影響以及溫度對黏度的影響，測量不同配方的洗滌產(chǎn)品在高溫40 ℃、常溫25 ℃和低溫5 ℃時的黏度(圖4、圖5、圖 6)。

圖4 茶皂素對洗發(fā)香波黏度的影響

圖5 茶皂素對沐浴露黏度的影響

如圖4～圖6所示，茶皂素質(zhì)量分數(shù)在0.3～2.0%時，一定溫度下，隨著茶皂素含量的增多，洗滌產(chǎn)品的黏度呈下降趨勢，在洗發(fā)香波和沐浴露體系中，茶皂素的含量升高，不同溫度下的黏度差減小，有利于維持黏度的穩(wěn)定性。隨著溫度的升高，洗滌產(chǎn)品的黏度也逐漸降低。

圖6 茶皂素對洗潔精黏度的影響

2.4 茶皂素對洗滌產(chǎn)品表面張力的影響

為考察茶皂素對洗滌產(chǎn)品表面活性的影響，通過表面張力儀測得各個配方的表面張力(圖7)。

圖7 茶皂素對洗滌產(chǎn)品表面張力的影響

如圖7所示，茶皂素質(zhì)量分數(shù)在0.3～2.0%時，隨著茶皂素的增加，洗滌劑的表面張力呈下降趨勢，即表面活性升高，有利于穩(wěn)泡。同時，在不同產(chǎn)品中，表面張力下降的趨勢不同，表明在不同表面活性體系中，茶皂素對表面活性的影響不同。

2.5 茶皂素對洗滌產(chǎn)品去污力的影響

表面活性劑可降低被清洗物體與污垢及污垢與水的表面張力，使污垢與被清洗物體的粘附性降低，從而使得污垢易與被清洗物體分離。

為考察茶皂素對去污力的影響，用茶皂素系列洗滌產(chǎn)品洗滌人造污垢，測其前后質(zhì)量的改變量占加入人造污垢量的百分比，實驗結(jié)果見表1。

表1 茶皂素對洗滌劑去污力的影響

由表1數(shù)據(jù)可知，茶皂素質(zhì)量分數(shù)在0.3～2.0%時，隨著茶皂素質(zhì)量分數(shù)的增加，沐浴露與洗潔精的去污效果均呈上升趨勢，洗發(fā)香波的去污能力雖有上升趨勢，但配方1和配方2的去污能力比配方3和配方4高，影響其結(jié)果的可能原因是：一方面，洗發(fā)香波的去污實驗是將附著在頭發(fā)上的污垢清除掉，因為污垢黏稠，難以均勻涂抹在頭發(fā)上；另一方面，頭發(fā)容易打結(jié)成團，對去污垢造成影響。綜上，茶皂素質(zhì)量分數(shù)在0.3～2.0%時，茶皂素的增加可提高洗滌產(chǎn)品的去污能力。

3 結(jié)論

茶皂素質(zhì)量分數(shù)在0.3～2.0%時，茶皂素洗滌產(chǎn)品具有良好的感官性能和外觀狀態(tài)、較好的耐寒耐熱性能、良好的發(fā)泡力、穩(wěn)泡性能，各項指標符合國家標準。茶皂素質(zhì)量分數(shù)在0.3～2.0%時，隨著溫度的升高，洗滌產(chǎn)品的黏度逐漸降低；隨著茶皂素含量的增多，洗滌產(chǎn)品的黏度呈下降趨勢，表面張力呈下降趨勢。茶皂素質(zhì)量分數(shù)在0.3～2.0%時，茶皂素的增加可提高洗滌產(chǎn)品的去污能力。