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茶皂素
參數(shù)	數(shù)值
概述	茶皂素又名茶皂甙，通常有茶葉皂素、茶籽皂素之分，是從山茶科(Theaceac)植物(如茶 、山茶 、油茶)中提取出來的一類皂甙化合物,由七種配基(C30H6O6)(Sapgening)、四種配糖體(Aglyevn)和二種有機酸構(gòu)成的一種五環(huán)三萜類茶皂素,同時是一種純天然非離子型表面活性劑,分子中有親水性的糖體和疏水性的配基團。因此，具有乳化、分散、潤濕、去污、發(fā)泡、穩(wěn)泡等多種表面活性,尤其具有很強的發(fā)泡能力, 且產(chǎn)生的泡沫穩(wěn)定, 不受水質(zhì)硬度的影響。此外,還具有顯著的祛痰、消炎、止咳、鎮(zhèn)痛、抗?jié)B透、殺菌、殺蟲、溶血、魚毒、抑制酒精吸收、殺滅釘螺及促進植物生長等作用,因而廣泛應(yīng)用于日用化工、農(nóng)藥、醫(yī)藥、食品及建材、冶金和金屬材料加工等許多領(lǐng)域。
理化性質(zhì)	茶皂素為無色微細柱狀結(jié)晶體，味苦而辛辣，水溶液呈茶褐色，無不溶物。pH為5.0~6.0，表面張力為 47~51N，熔點為223～224℃，能起泡，有溶血作用，刺激鼻粘膜引起噴嚏，吸濕性強，對甲基紅明顯酸性，難溶于冷水、無水甲醇、無水乙醇，不溶于乙醚、丙酮、苯、石油醚等有機溶劑，稍溶于溫水、二硫化碳和醋酸乙酯，易溶于含水甲醇、含水乙醇、正丁醇及冰醋酸、醋酐和吡啶。茶皂素溶液中加入鹽酸時，皂甙就沉淀。 水溶液能被醋酸鉛、鹽基性醋酸鉛和氫氧化鋇所沉淀，析出云狀物；而對氯化鋇和氯化鐵不能產(chǎn)生沉淀；加入95%乙醇與濃硫酸等量混合，最初呈淡黃色，迅速變?yōu)樽仙?/td>
光譜特性	有機酸部分的當歸酸含有αβ共軛雙鍵，從而紫外（uv）215nm 處有最大吸收峰，而又由于茶葉皂素含具有苯核的肉桂酸，因此除215nm外在280nm 處也有很大的吸收峰，以及紅外光譜（IR）。
提取方法	1.水提法 （1）熱水提取 圖1為茶皂素熱水提取流程圖 （2）水提沉淀法 水提沉淀法是采用熱水作為提取劑，得到的皂素液中加入氧化鈣，生成皂素鈣沉淀下來，與雜質(zhì)分離開來，再將皂素鈣溶解在離子轉(zhuǎn)化劑中，釋放出茶皂素。 圖2為茶皂素水提沉淀提取流程圖 （3）水提醇沉法 水提醇沉法主要是利用茶皂素的理化性質(zhì)，茶皂素很容易溶于熱水和乙醇，卻不溶于冷水。先用熱水提取茶皂素，得到粗品，再通過絮凝除雜，乙醇沉淀來提純茶皂素。 圖3為茶皂素水提醇沉提取流程圖 利用熱水從茶餅中提取茶皂素，得到的茶皂素純度不高，色澤深，質(zhì)量也不好，且生產(chǎn)能耗大，導致生產(chǎn)成本也加大。故而需采用一些輔助手段來提純茶皂素，可以結(jié)合膜、大孔樹脂或者是多種手段聯(lián)合的方式來操作，從而解決水提茶皂素純度、色澤、質(zhì)量等問題。利用水提法提取茶皂素仍有待于進一步研究，找到突破口，從而實現(xiàn)水提茶皂素的工業(yè)化，降低生產(chǎn)成本，讓資源最大化利用。 2.有機溶劑法 （1）甲醇提取法茶皂素能溶解于醇中，而甲醇價格便宜，沸點低，優(yōu)先考慮以甲醇為茶皂素的提取劑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)具有良好的提取效果，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展的其他提取工藝。 圖4為茶皂素甲醇提取流程圖 （2）乙醇提取法 采用乙醇作為提取劑，相對于甲醇具有無毒，生產(chǎn)成本低等優(yōu)勢，并且茶皂素的收率和純度也較高。 圖5為茶皂素乙醇提取流程圖 （3）正丙醇提取法 有機溶劑提取法主要是醇提法，通常都是采用甲醇或是乙醇。由于甲醇有毒，乙醇易揮發(fā)，兩者易燃易爆，安全要求高，學者通過采用正丙醇來提取茶皂素也獲得較好的效果，得到的茶皂素純度高、色澤好。其提取工藝流程見圖7所示。 圖6為茶皂素正丙醇提取流程圖 （4）正丁醇提取法 茶皂素易溶于醇中，采用正丁醇提取茶皂素，其工藝流程見圖8所示。 圖7為茶皂素正丁醇提取流程圖 采用有機試劑來提取茶皂素，得到的粗茶皂素純度、色澤、質(zhì)量都要比水提取法好。但是有機試劑提取也存在不足之處：①生產(chǎn)設(shè)備需要密閉性好，整個生產(chǎn)工藝要比水提復雜的多，工藝流程長，勢必導致投資大，生產(chǎn)成本要高等不利因素。②有些有機萃取劑具有一定的毒性，除了乙醇，如甲醇、正丙醇、正丁醇等有機試劑都具有一定的毒性。③正丙醇和正丁醇的價格遠比甲醇和乙醇高，生產(chǎn)成本也會提高。④有機溶劑用量大勢必導致溶劑回收難度加大，能耗也會加大。 3.輔助法 （1）超聲波輔助法 利用超聲波技術(shù)可有效地提高萃取時間，節(jié)約成本。使 圖8為茶皂素超聲波提取流程圖 （2）微波輔助法微波在萃取過程中，可以有效的縮短時間，萃取速度快。其工藝流程見圖10所示。 圖9為茶皂素微波提取流程圖 （3）膜精制法 其工藝流程見圖11所示。 圖10為茶皂素膜提取流程圖 （4）大孔樹脂法 大孔樹脂是一類是通過吸附對有機物具有濃縮、分離作用的高分子聚合物，通過物理吸附有選擇地從溶液中吸附有機物質(zhì)，它不溶于酸堿、對有機物選擇性好、不受低分子物質(zhì)和無機鹽的影響。茶皂素提取過程中會提取出單寧等一些酚類物質(zhì)，大大的影響了茶皂素的色澤和純度，大孔樹脂對物質(zhì)進行精制具有良好的效果，提取出的茶皂素色澤和純度都有明顯的提高。在茶皂素提取方面工藝見圖12所示。 圖11為茶皂素大孔樹脂提取流程圖 （5）超臨界流體法 所謂超臨界流體是指某一流體的壓力和溫度均超過其相應(yīng)的臨界點時，流體的密度和液體相似，且黏度也很低。用超臨界CO2來提取茶餅中的茶皂素，整個萃取工藝流程見圖13所示。 圖12為茶皂素超臨界提取流程圖 （6）閃式提取法 閃式提取，是利用閃式提取器來提取物質(zhì)的某些有效成分，物質(zhì)在提取器內(nèi)的各種外力（負壓、高速碰撞、高速剪切）作用下被萃取劑包圍、溶解，最后迅速進入萃取劑中，達到溶解平衡，整個提取過程在很短的時間內(nèi)完成。采用閃式提取器來提取茶餅中的茶皂素。其工藝流程見圖14所示。 圖13為茶皂素閃式提取流程圖 以上介紹的幾種輔助手段，雖然在不同程度上提高茶皂素的純度、色澤、質(zhì)量，同時也能縮短提取時間，但是也存在以下不足之處。①超聲波和微波提取就存在許多問題，比如提取罐大了，或是提取罐壁厚了都會使超聲波或是微波作用大大的降低，達不到快速提取的效果。②水提或是有機提都使得皂素液含有大量雜質(zhì)，故使用膜提純?nèi)菀自斐赡ざ氯葐栴}，生產(chǎn)成本高。③大孔樹脂提取茶皂素，預(yù)處理難度大，提純后有機物殘留高，并且樹脂使用壽命不長。④超臨界萃取技術(shù)雖然提取率高，但是對設(shè)備要求高，需在高壓密閉容器內(nèi)進行，生產(chǎn)成本也會加大，很難在工業(yè)中推廣。
活性	1.表面活性 在其分子結(jié)構(gòu)中，糖體一端為親水基團，通過醚鍵與另一端疏水基相連接，疏水基團有以酯鍵形式相連接的甙元與有機酸構(gòu)成，因而具備了能起表面活性作用的條件。茶皂素具有乳化、分散、潤濕、去污、發(fā)泡、穩(wěn)泡等多種表面活性，是一種性能優(yōu)良的天然表面活性劑。茶皂素的臨界膠束濃度（CMC）為0.5%左右，其起泡力強，比油茶皂素、皂莢皂素都強，且?guī)缀醪皇芩|(zhì)硬度而改變。在酸度pH4~10范圍內(nèi)發(fā)泡正常且穩(wěn)定性好，泡沫穩(wěn)定性相當持久，具有良好的濕潤性，濃度為1%以上時，接觸角 0°<θ<90°，為浸漬濕潤；對固體微粒分散作用明顯，對石蠟的乳化性能及乳化液穩(wěn)定性均優(yōu)于油酸銨和油酸鈉；茶皂素還有良好的去污性能，特別是對于蛋白質(zhì)纖維素的絲、毛織物，洗滌后有較好的光澤及手感，毛織物不縮絨。 2.生物活性 (1)溶血作用茶皂素對魚有毒性作用而對對蝦無毒性作用。其溶血機理據(jù)認為是茶皂素引起含膽固醇細胞膜的通透性改變所致，最初是破壞細胞膜，進而導致細胞膜外滲，最終使整個紅細胞解體。發(fā)生溶血作用的前提是茶皂素與血液接觸，因此在人畜口服時是無毒的。 (2)魚毒作用茶皂素對魚類毒性較大，即使?jié)舛群艿蜁r，也同樣有毒，其半致死劑量3.8mg/L。水質(zhì)的鹽度能促進茶皂素的魚毒活性，隨水溫的升高，茶皂素的魚毒活性也增強；由于茶皂素在堿性條件下會水解，并失去活性，所以茶皂素在微堿性的海水中 48小時后自然降解而不會污染海水。茶皂素魚毒作用的機理：一是破壞血鰓組織；二是由鰓進入微血管，從而引起溶血，造成魚中毒死亡。茶皂素對以鰓呼吸的對蝦無毒，主要因為：一方面對蝦鰓結(jié)構(gòu)表皮成分為幾丁質(zhì)和蛋白質(zhì)，與魚鰓不同；另一方面魚血液中攜氧載體為血紅素，其核心為Fe2+，而對蝦為血蘭素，其核心為Cu2+。 (3)抗?jié)B消炎及藥理作用茶皂素通過在炎癥初起階段，使受障礙的毛細血管透過性正?；?，因此具有明顯的抗?jié)B消炎作用。茶皂素可刺激動物體內(nèi)激素的分泌，如腎上腺及質(zhì)激素 （皮質(zhì)甾酮），由于皮質(zhì)甾酮對糖代謝作用很強，可促進糖元異生和葡萄糖新生，抑制血糖的利用，因此能使血糖暫時增加。茶皂素能降低肝及血清中的膽固醇水平，因而有降血脂作用。 (4)抑制酒精的吸收可抑制肝對酒精的吸收，降低血液中酒精的含量，而且可促進血液中酒精的消化，具有保護肝臟的作用。 (5)抗菌作用對白色念珠菌、大腸桿菌均有抑制作用；對淺層真菌感染具有治療效果；對多種皮膚病、瘙癢有抑制作用。 (6)類生物激素作用用茶皂素處理茶苗，能刺激其生長，還可以促進茶葉增產(chǎn)。茶皂素還可以促進動物生長，表現(xiàn)在茶皂素能促進對蝦生長，主要是促進其蛻皮。 (7)其他作用還有滅螺、殺滅蚯蚓及化痰、止咳、鎮(zhèn)痛等作用。
作用機制	1.對有害生物的活性機制 茶皂素對血紅細胞具有溶血功能，故其對于蚯蚓有較強的毒性。茶皂素對動物紅血細胞具有溶血作用是其毒性的一個原因。 而昆蟲無紅血細胞，這可能是茶皂素對昆蟲的直接毒殺作用不高的原因之一。 此外，茶皂素由于黏附性強，可能對生物體表氣門具有堵塞作用，因此而使之窒息死亡。茶皂素還可破壞蟲體內(nèi)解毒代謝酶的活性，使某些昆蟲具有拒食和影響生長發(fā)育的作用。多功能氧化酶是昆蟲體內(nèi)主要的解毒酶系之一，茶皂素對其環(huán)氧化活性有一定的抑制作用，這可能也是造成茶皂素致毒菜青蟲的機制之一。 2.增效作用機制 茶皂素是一種天然的非離子型表面活性劑，加入到農(nóng)藥中使用，能明顯改善農(nóng)藥藥液的理化性質(zhì)。 從茶皂素對草甘膦、殺蟲雙、樂果、苯丁錫等農(nóng)藥藥液表面張力、接觸角、沉積量等性質(zhì)的影響的研究中，可以得出茶皂素能明顯降低藥液的表面張力，減小液滴在靶標體表的接觸角，提高藥劑在靶體上有效沉積量，使之利于在靶體生物上濕潤、展布，從而有助于農(nóng)藥藥效的充分發(fā)揮，因此使用效果可得到提高。 對殺菌劑增效作用機制研究發(fā)現(xiàn)：茶皂素本身具有一定程度的抑制菌絲生長的作用，不具有明顯抑制孢子萌發(fā)的作用，但是有明顯的延遲孢子萌發(fā)作用，混用后能提高藥效。本信息是由Chemicalbook的丁紅編輯整理。（2015-09-18）
應(yīng)用	1.農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用 （1）直接作為生物農(nóng)藥殺蟲劑 對多種害蟲均具有一定的防治效果且作用方式多樣。 其中，對菜青蟲兼有胃毒和忌避的作用，對菜粉蝶低齡幼蟲具有一定殺傷作用。另外，茶皂素己在園林花卉上用作殺蟲劑防治高爾夫球場、草坪等地下害蟲。 殺菌劑 早期茶枯水(主要活性成分為茶皂素)曾作為“土農(nóng)藥”用于防治稻瘟病和稻紋枯病，具有一定的效果。利用茶皂素對柑橘青霉病菌、柑橘綠霉病菌、柑橘酸腐病菌等多種水果采后病原菌良好的防治作用將其用于采后水果的防腐保鮮。 殺螨劑 農(nóng)藥“克螨凈”的主要成分是茶皂素。 殺其他有害生物 茶皂素作為一種生物農(nóng)藥對為害蔬菜的細鉆螺、為害水稻的福壽螺、為害蔬菜的蝸牛等多種有害動物均具有良好的毒殺活性。在較低質(zhì)量濃度下茶皂素即對福壽螺幼螺有很好的浸殺作用，對福壽螺的卵和成螺也有一定控制作用。 茶皂素對家蠅幼蟲的也具有較高的生物活性。用茶皂素殺蚯蚓亦可用于高爾夫球場的草坪保護。皂素不育劑具有較強體外殺精活性和體內(nèi)抗生育功能，可進一步開發(fā)成體外殺精避孕藥和環(huán)境友好型鼠類抗生育藥劑。 （2）作為農(nóng)藥助劑作為農(nóng)藥制備助劑:茶皂素作為農(nóng)藥制備助劑應(yīng)用范圍包括：固體型農(nóng)藥中的濕潤劑與懸浮劑；乳油型農(nóng)藥中作為增效劑與展著劑；除草劑類農(nóng)藥或稍溶于水的農(nóng)藥中作為助溶劑等。 作為農(nóng)藥增效劑:作為一種極有前途的環(huán)保型農(nóng)藥增效劑與農(nóng)藥復配使用，可以改善藥液的理化性能、降低原藥的用量，使毒性降低，特別有利于延緩有害生物抗性的發(fā)展。茶皂素可提高勝紅薊素、殺蟲單、滅多威、三氟氯氰菊酯、尼索朗和噠螨靈、魚藤酮和樂果、B.t.、苯霜靈、速克靈等農(nóng)藥的防治效果。 （3）用于養(yǎng)殖業(yè)茶皂素作為清灑劑應(yīng)用于對蝦養(yǎng)殖可除去魚類；利用茶皂素的溶血作用和魚毒作用，殺死有害魚類，可用作清池劑，但對對蝦無影響，可以防治對蝦黑鰓病的發(fā)生及控制寄生蟲，且可促進其蛻皮和生長。茶皂素在畜牧業(yè)養(yǎng)殖上可防治畜禽體表及體內(nèi)的寄生蟲，可降低動物體內(nèi)的膽固醇水平，開發(fā)低膽固醇的動物制品，可望開發(fā)出低膽固醇的動物肉制品。利用茶皂素配制而成的飼料添加劑能有效地替代抗生素，減少人畜共患的疾病。 （4）還具有刺激植物生長的作用用茶皂素噴灑修剪復壯茶樹可增產(chǎn)；用于處理茶種子可促進發(fā)芽。 2.工業(yè)上的開發(fā)應(yīng)用 （1）建材方面茶皂素石蠟乳化劑在纖維板行業(yè)中得到應(yīng)用，效果很好；以茶皂素為主劑配制而成的TW-301在加氣混凝土生產(chǎn)中可用作發(fā)泡劑和穩(wěn)泡劑，它具有脫脂作用，能提高鋁粉分散懸浮性，提高料漿澆注的穩(wěn)定性，改善氣孔結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品更牢固可靠。其效果明顯優(yōu)于皂莢粉、拉開粉等。利用其強的乳化性能和分散性，制成的石蠟乳化劑，已成功用于纖維板生產(chǎn)中的施膠工藝，明顯降低產(chǎn)品的吸水率，增強了防水性能，提高纖維板的質(zhì)量。 （2）日用化工方面作為天然產(chǎn)物是日化行業(yè)難得的表面活性劑材料。利用茶皂素的表面活性作用，可用來作洗發(fā)劑，洗理香波等，不僅使頭發(fā)有光澤，手感良好，而且屬實際無毒，使用安全，具有養(yǎng)發(fā)護膚功效，且消炎止癢，去頭屑效果等藥理功能。茶皂素還可用于衣物的洗滌。 （3）紡織行業(yè)的應(yīng)用茶皂素的天然性和對蛋白質(zhì)、纖維素的無損性，使茶皂素在毛、絲、羽絨等洗滌方面具有無比的優(yōu)越性，如剝色能力小，不會產(chǎn)生縮絨，織品不會失去光澤等。將茶皂素用于紡織品印染的前期處理中，還可以大大提高棉纖維的前吸水能力。 （4）食品行業(yè)的應(yīng)用用茶皂素作為發(fā)泡—— 穩(wěn)泡劑在啤酒生產(chǎn)中也得到了應(yīng)用，由于茶皂素可抑制酒精吸收，可望據(jù)此開發(fā)醒酒茶。 （5）醫(yī)藥上的應(yīng)用具有化痰止咳的效果，可治療老年性氣管炎和各類水腫，其止咳效果優(yōu)于中藥竹節(jié)人參皂甙，開發(fā)的茶籽糖漿用于治療老年性慢性氣管炎效果明顯；茶皂素具有明顯的抗?jié)B漏與抗炎癥特征，在炎癥初起階段，能使受障礙的毛細血管透過性正?；?，并刺激動物體內(nèi)激素分泌，調(diào)節(jié)血糖含量，還可降低膽固醇含量，預(yù)防心血管疾??；茶皂素還有抗菌作用，對白色念珠菌、大腸桿菌均有抑制作用，對某些皮膚病有顯著療效；茶皂素能刺激腎上腺皮質(zhì)機能，還有調(diào)節(jié)血糖水平；茶皂素能抑制酒精的吸收，加速酒精的分解，故可用于醒酒。 （6）采油、采礦行業(yè)的應(yīng)用茶皂素是一種天然的表面活性劑，用作分離烴類化合物時具有良好的效果，茶皂素通過科學的處理，專門制作成油田開采的發(fā)泡劑，可以有效地提高石油的采油率，并且也可用于消滅病菌、防漏防滲、加固油井等作業(yè)中。茶皂素在采礦行業(yè)中，可以制作成采礦浮選劑，能夠顯著提高浮選的效果。
用途	廣泛用于日化、毛紡及紡織工業(yè)、機械行業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)等
別名	茶皂素;茶皂角甙
英文別名	Tea Saponin;Tea sapogenin

茶皂素
參數(shù)	數(shù)值

茶皂素
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