大孔樹脂純化茶皂素及其產(chǎn)品性質(zhì)研究

顧 姣 楊瑞金 謝 斌 張文斌 趙 偉 華 霄

(1. 江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇 無(wú)錫 214122；2. 江南大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無(wú)錫 214122)

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大孔樹脂純化茶皂素及其產(chǎn)品性質(zhì)研究

顧 姣1,2楊瑞金1,2謝 斌1,2張文斌1,2趙 偉1,2華 霄1,2

(1. 江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇 無(wú)錫 214122；2. 江南大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無(wú)錫 214122)

研究了利用大孔吸附樹脂純化茶皂素的方法和純化前后茶皂素性質(zhì)的變化。通過(guò)8種不同極性的大孔樹脂對(duì)茶皂素的吸附和解吸規(guī)律的研究，發(fā)現(xiàn)XR910X對(duì)茶皂素的純化效果最好。動(dòng)力學(xué)研究表明，XR910X對(duì)茶皂素的吸附符合Freundlich模型。XR910X對(duì)茶皂素純化的最佳工藝條件為上樣：樣品pH 6.0，流速1.71 BV/h，體積1 BV；洗脫部分雜質(zhì)：0.05 g/100 mL NaOH溶液，流速1.71 BV/h，體積 2 BV；解吸：90%乙醇溶液，流速1.71 BV/h，體積2 BV。在上述優(yōu)化的條件下，茶皂素的回收率為70.34%，產(chǎn)品純度為94.26%。對(duì)比純化前后茶皂素的相關(guān)性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)純化后的茶皂素在表面活性、抗氧化活性及抑菌性能方面均比純化前的有明顯提高。

茶皂素；大孔樹脂；純化；動(dòng)力學(xué)；性質(zhì)

油茶樹是世界四大木本油料作物之一，作為油茶的原產(chǎn)國(guó)，中國(guó)也是世界上最大的油茶生產(chǎn)基地，擁有幾千年的油茶種植歷史，預(yù)計(jì)到2020年油茶種植面積將達(dá)4.67×106hm2[1]。因油茶籽脂肪含量較高，主要被用于茶油的生產(chǎn)，然而油茶籽除了含有豐富的油脂外，還含有豐富的茶皂素、茶多糖及黃酮等多種天然活性成分。其中茶皂素的含量高達(dá)15%～20%，且茶皂素屬于天然的非離子型表面活性劑[2]，不但具有良好的表面活性[3]，同時(shí)還有抑菌[4-5]、抗?jié)B消炎[6-7]、防止動(dòng)脈硬化[8]、抑制酒精吸收、保護(hù)腸胃[9]等生理活性，因此具有非常高的開發(fā)和利用價(jià)值。

目前市場(chǎng)上的茶皂素含雜質(zhì)較多，普遍純度不高，影響了茶皂素深加工利用，因此需要進(jìn)一步純化，以提高產(chǎn)品性能。樹脂因其具有選擇性好、綠色環(huán)保、可再生等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為天然活性物質(zhì)純化的常用手段[10]。但目前應(yīng)用于茶皂素純化的樹脂的回收率較低或是產(chǎn)品純度較低，并缺乏純化后相關(guān)性質(zhì)的表征。本試驗(yàn)旨在尋找一種新型大孔樹脂純化茶籽中茶皂素，以獲得更高的茶皂素得率和純度，并對(duì)純化前后茶皂素的相關(guān)性質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，為茶皂素的推廣應(yīng)用提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

粗茶皂素：純度約為60%，本實(shí)驗(yàn)室自制；

茶皂素標(biāo)品：98%，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；

ABTS試劑：Sigma中國(guó)試劑公司；

大腸桿菌(Escherichiacoli，10899)、枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis，10732)和釀酒酵母(Saccharomycescerevisiae，ATCC9763)：工業(yè)微生物菌種保藏中心；

黑曲霉(Aspergillusniger)：由本實(shí)驗(yàn)室篩選；

乙醇、濃硫酸、香草醛、氫氧化鈉：AR級(jí)，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；

胰蛋白胨、酵母提取物、瓊脂：BR級(jí)，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；

馬鈴薯：市購(gòu)；

NKA-2型樹脂(極性)：陜西藍(lán)深特種樹脂有限公司；

HPD850型樹脂(中等極性)、D101型樹脂(非極性)：鄭州勤實(shí)科技有限公司；

XR901X、XR919C、XR910X、XR919X型樹脂：上海遜爾化工科技有限公司；

AB-8型樹脂(弱極性)：陜西藍(lán)深特種樹脂有限公司；

分光光度計(jì)：UV-1100型，上海美譜達(dá)儀器公司；

搖床：QYC-2102型，上海新苗醫(yī)療器械公司；

全自動(dòng)表面張力儀：DCAT21型，德國(guó)德菲公司；

循環(huán)水式真空泵：SHZ-D型，鞏義市予華儀器公司；

恒流泵：HL-2B型，上海滬西分析儀器廠有限公司；

恒溫培養(yǎng)箱：LRH-70型，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；

蒸汽滅菌鍋：LDZX-50KBS型，上海申安器械廠。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 粗茶皂素的制備 實(shí)驗(yàn)室前期研究[11]采用乙醇水提法提取茶籽中油茶籽油，該生產(chǎn)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量富含茶皂素的水相，將水相過(guò)超濾膜初步分離后進(jìn)行噴霧干燥，制得粗茶皂素。

1.2.2 大孔吸附樹脂的篩選

(1) 靜態(tài)吸附與解吸：大孔樹脂經(jīng)預(yù)處理后取2 g于錐形瓶中，加50 mL的粗茶皂素溶液，在30 ℃，120 r/min的恒溫恒濕搖床中吸附24 h(至飽和)，抽濾后，測(cè)定濾液中茶皂素濃度，計(jì)算靜態(tài)吸附過(guò)程中茶皂素的吸附率和吸附量。

向上述吸附飽和的樹脂中，加入體積分?jǐn)?shù)為90%的乙醇溶液50 mL，在轉(zhuǎn)速120 r/min，溫度30 ℃的恒溫恒濕搖床中解吸24 h，抽濾后，測(cè)定濾液中的茶皂素濃度，計(jì)算茶皂素的解吸率和解吸量[12]。

(2) 靜態(tài)吸附動(dòng)力學(xué)曲線的測(cè)定：各取XR910X、AB-8和D101型樹脂2 g于錐形瓶中，加50 mL粗茶皂素溶液，于30 ℃，120 r/min的恒溫恒濕搖床中吸附至平衡，每隔一定的時(shí)間測(cè)定上清液中茶皂素的濃度。繪制樹脂吸附茶皂素的靜態(tài)吸附動(dòng)力學(xué)曲線。

1.2.3 吸附等溫線的測(cè)定 取2 g XR910X型樹脂于錐形瓶中，加入50 mL不同濃度的粗茶皂素溶液，在120 r/min，不同溫度(20，25，30 ℃)的搖床中吸附24 h(至平衡)，抽濾后，測(cè)定濾液中茶皂素的濃度，計(jì)算平衡吸附濃度Ce和平衡吸附量qe，并繪制平衡吸附等溫線。

1.2.4 解析液乙醇濃度的選擇 稱2 g左右吸附至飽和的XR910X型樹脂，分別加入50 mL不同濃度的乙醇溶液(水，10%，30%，50%，70%，90%，無(wú)水乙醇)解吸茶皂素。解吸溫度30 ℃，轉(zhuǎn)速120 r/min，反應(yīng)24 h(至解吸完全)，測(cè)定濾液中茶皂素的濃度，對(duì)比不同濃度的乙醇對(duì)茶皂素的解吸率和解析量，選擇最佳的乙醇濃度。

1.2.5 XR910X型樹脂的動(dòng)態(tài)吸附及流速的選擇 取35 mL預(yù)處理后的XR910X型樹脂，濕法裝柱，玻璃層析柱規(guī)格為1.0 cm×35 cm。先用5 BV體積的去離子水沖洗柱子，然后以不同的流速(0.86，1.71，3.43 BV/h)上樣，每5 mL為一管收集流出液，繪制茶皂素的動(dòng)態(tài)吸附曲線，并選擇最佳的上樣流速。

在上述吸附至平衡的柱子中，用不同流速(0.86，1.71，3.43 BV/h)的90%乙醇進(jìn)行茶皂素的洗脫，每5 mL收集洗脫液，測(cè)定茶皂素的濃度，根據(jù)洗脫曲線，選擇合適的洗脫速率。

1.2.6 茶皂素溶液pH對(duì)大孔樹脂吸附效果的影響 將100 mL不同pH(5，6，7，8，9)的粗茶皂素溶液以1.71 BV/h的流速上樣，分管收集流出液，測(cè)定其茶皂素濃度，繪制XR910X型樹脂對(duì)不同pH 的粗茶皂素溶液的動(dòng)態(tài)吸附曲線。

1.2.7 不同濃度氫氧化鈉溶液對(duì)雜質(zhì)的去除效果 分別用2 BV不同濃度的氫氧化鈉溶液(0.000，0.050，0.075，0.100，0.150 g/100 mL)，對(duì)吸附至平衡的樹脂柱進(jìn)行雜質(zhì)的洗脫，根據(jù)洗脫效果選擇最佳的氫氧化鈉溶液濃度。

1.2.8 茶皂素的測(cè)定 采用香草醛—濃硫酸比色法[13]。純化后茶皂素得率和純度按式(1)、(2)計(jì)算：

(1)

(2)

式中：

R——茶皂素回收率，%；

P——茶皂素純度，%；

V解——乙醇解析液體積，mL；

C解——解吸液茶皂素濃度，mg/mL；

V原——粗茶皂素溶液體積，mL；

C原——粗茶皂素溶液中茶皂素濃度，mg/mL；

M茶皂素——純化后產(chǎn)品中茶皂素質(zhì)量，mg；

M產(chǎn)品——純化后茶皂素產(chǎn)品質(zhì)量，mg。

1.2.9 樹脂純化后茶皂素的性質(zhì)

(1) 表面張力：用去離子水將樹脂純化前后的茶皂素配置成濃度分別為0.000，0.005，0.010，0.025，0.050，0.075，0.100，0.250，0.500 g/100 mL的溶液，在全自動(dòng)表面張力儀上測(cè)定其表面張力，觀察純化前后茶皂素的表面性能的變化。

(2) 抗氧化性：ABTS+·清除率通常用來(lái)表示樣品的總抗氧化能力[14]。配制7 mmol/L ABTS的儲(chǔ)備液，室溫下避光放置12～16 h后使用。測(cè)定時(shí)，用PBS(10 mmol/L，pH=7.4)溶液稀釋，使其在734 nm處的吸光值為0.50±0.02。取3 mL ABTS+·稀釋液加入30 μL純化前后不同濃度的茶皂素溶液，震蕩30 s，室溫靜置6 min后，測(cè)A734 nm。ABTS+·清除率按式(3)計(jì)算：

(3)

式中：

RABTS+——ABTS+清除率，%；

A樣品——樣品測(cè)定的吸光值。

(3) 抑菌性：本試驗(yàn)菌種為細(xì)菌(大腸桿菌、枯草芽孢桿菌)和真菌(酵母菌、黑曲霉)；分別挑3～4環(huán)活化后生長(zhǎng)旺盛的菌株于各自的液體培養(yǎng)基中(細(xì)菌為L(zhǎng)B 液體培養(yǎng)基，真菌為PDA 培養(yǎng)基)，配置成菌懸液，在搖床中培養(yǎng)6 h(細(xì)菌37 ℃，真菌28 ℃)至菌懸液渾濁，取100 μL，用涂布法制作4種菌種的含菌平板。

在上述含菌平板中等距離地放入3個(gè)滅菌后的牛津杯，分別將30 μL不同濃度的茶皂素溶液平穩(wěn)地注射到牛津杯中，以等量的溶劑做空白對(duì)照，每個(gè)做5組平行。將接種好的平板，移動(dòng)到菌種最佳生長(zhǎng)溫度的恒溫恒濕培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)2～3 d，測(cè)量每種菌的抑菌圈直徑，3次測(cè)定取平均值[15]。

1.2.10 樹脂純化茶皂素的相關(guān)計(jì)算 樹脂吸附率、解析率、吸附量及解吸量分別按式(4)～(7)計(jì)算[16]：

(4)

(5)

(6)

(7)

式中：

A——樹脂吸附率，%；

D——樹脂解析率，%；

qe——樹脂吸附量，mg/g·干樹脂；

qd——樹脂解吸量，mg/g·干樹脂；

C0——所用溶液中茶皂素濃度，mg/L；

Ce——吸附平衡后溶液中茶皂素濃度，mg/L；

Cd——解吸平衡后解析液中茶皂素濃度，mg/L；

Vd——解析液體積，mL；

Vi——茶皂素透過(guò)液體積，mL；

m——所用樹脂質(zhì)量，g。

1.2.11 數(shù)據(jù)處理 所有試驗(yàn)做3或3次以上平行，試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)SPSS Statistics 18.0 進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 樹脂的選擇

圖1、2為不同的樹脂對(duì)粗茶皂素溶液進(jìn)行靜態(tài)吸附和解吸的結(jié)果。其中D101型、AB-8型和XR910X型3種樹脂在吸附和解吸2個(gè)方面都優(yōu)于其他類型的樹脂。D101型和XR910X型是非極性樹脂，不同于弱極性樹脂AB-8型，由于茶皂素是一種弱極性的化合物，根據(jù)相似相吸的原理，弱極性或非極性的樹脂對(duì)茶皂素的純化效果較好。近年來(lái)，有關(guān)AB-8型和D101型用于純化茶皂素的研究報(bào)道比較多[17-18]，但本研究中吸附效果最好的XR910X型用于茶皂素純化的研究未見報(bào)道。XR910X型對(duì)茶皂素的吸附量高達(dá)281.21 mg/g·干樹脂，遠(yuǎn)高于AB-8型(229.53 mg/g·干樹脂)和D101型(211.85 mg/g·干樹脂)。表1對(duì)比了3種大孔樹脂的主要參數(shù)，發(fā)現(xiàn)XR910X型樹脂的比表面積遠(yuǎn)大于另外2種樹脂，而樹脂的比表面積越大，越有利于增加樹脂的吸附量[19]。

2.2 靜態(tài)吸附動(dòng)力學(xué)曲線

圖3為XR910X型、D101型、AB-8型3種樹脂的靜態(tài)吸附動(dòng)力學(xué)曲線，在0～3 h時(shí)，3種樹脂的吸附速度都非常快，其中XR910X型樹脂在3 h時(shí)逐漸達(dá)到吸附平衡，3～10 h時(shí)的吸附量變化不大，而D101型樹脂在4 h左右達(dá)到平衡，AB-8型樹脂在7 h左右才達(dá)到平衡。XR910X型樹脂對(duì)茶皂素的平衡吸附量可達(dá)231.31 mg/g·干樹脂，明顯優(yōu)于AB-8型(209.55 mg/g·干樹脂)和D101型(192.04 mg/g·干樹脂)，因此選擇XR910X型樹脂進(jìn)行后續(xù)研究。

不同字母表示差異顯著(P<0.05)

不同字母表示差異顯著(P<0.05)

樹脂型號(hào)外觀極性粒度范圍(≥90%)/mm比表面積/(m2·g-1)D101乳白色或淺黃色不透明球狀顆粒非極性0.30～1.25500～550AB-8乳白色不透明球狀顆粒弱極性0.30～1.25480～520XR910X乳白色不透明球狀顆粒非極性0.30～1.25600～900

圖3 靜態(tài)吸附動(dòng)力學(xué)曲線

2.3 吸附等溫線的測(cè)定

進(jìn)一步研究XR910X型樹脂對(duì)茶皂素的吸附過(guò)程，采用Langmuir模型和Freundlich 模型來(lái)擬合其固-液吸附平衡過(guò)程[20]。如圖4、5所示，總體上Freundlich模型的相關(guān)性略高于Langmuir模型，在Freundlich模型中1/n<0.5，表示吸附很容易發(fā)生，說(shuō)明XR910X型樹脂適用于茶皂素的純化。

圖4 XR910X型樹脂吸附的Freundlich模型

圖5 XR910X型樹脂吸附的Langmuir模型

Freundlich擬合模型說(shuō)明，XR910X型樹脂對(duì)茶皂素的吸附并不是簡(jiǎn)單的單分子層的吸附，而是較為復(fù)雜的，多分子層的、多位點(diǎn)的吸附。圖4中，茶皂素平衡吸附濃度和平衡吸附量會(huì)隨茶皂素初始上樣濃度的增加而增加，當(dāng)上樣濃度較低時(shí)，茶皂素的擴(kuò)散能力弱，未能與樹脂充分接觸，造成平衡吸附量低；當(dāng)茶皂素的濃度增加時(shí)，擴(kuò)散能力增加，樹脂與茶皂素分子充分接觸并相互作用，因此平衡吸附量較大；但是上樣濃度繼續(xù)增加，樹脂的作用位點(diǎn)處于“供不應(yīng)求”狀態(tài)，此時(shí)平衡吸附量逐漸趨向穩(wěn)定。因此選擇合適的初始茶皂素濃度至關(guān)重要[21]。

當(dāng)茶皂素濃度一致時(shí)，30 ℃條件下的平衡吸附量會(huì)略大于25 ℃時(shí)的，表明茶皂素在樹脂上的吸附是一個(gè)吸熱過(guò)程。

2.4 解析液乙醇濃度的選擇

由圖6可知，選擇乙醇作為茶皂素的洗脫劑時(shí)，低濃度的乙醇對(duì)茶皂素的解吸率不到20%，增加乙醇濃度，洗脫液的極性降低，更有利于從非極性的樹脂中將茶皂素洗脫下來(lái)，因此隨著乙醇濃度的增加，茶皂素的解吸率也迅速增加，當(dāng)乙醇濃度達(dá)到90%時(shí)，茶皂素的解吸率最高，達(dá)99.04%，而使用無(wú)水乙醇進(jìn)行解吸時(shí)，解吸效果顯著下降(P<0.05)，這與茶皂素在無(wú)水乙醇中溶解度差有關(guān)，因此選擇90%乙醇濃度進(jìn)行茶皂素解吸。

不同字母表示差異顯著(P<0.05)

2.5 XR910X型樹脂動(dòng)態(tài)吸附流速的選擇

圖7為XR910X型樹脂在0.86，1.71，3.43 BV/h的上樣流速下對(duì)茶皂素的動(dòng)態(tài)泄露曲線。當(dāng)流出液中的茶皂素濃度達(dá)到原液濃度的10%時(shí)，視為動(dòng)態(tài)泄漏點(diǎn)，動(dòng)態(tài)泄漏點(diǎn)出現(xiàn)得越晚，說(shuō)明樹脂對(duì)茶皂素的吸附效果越好[22]。圖7中，當(dāng)上樣流速3.43 BV/h時(shí)，茶皂素與樹脂之間未能充分接觸，樹脂未能充分吸附茶皂素，很早就出現(xiàn)動(dòng)態(tài)泄漏點(diǎn)。但是上樣流速太慢又會(huì)使得耗時(shí)增加，1.71，0.86 BV/h流速下的吸附效果相差不大，考慮到時(shí)間成本，選擇1.71 BV/h的上樣流速進(jìn)行樹脂的吸附。

當(dāng)XR910X型樹脂吸附至平衡后，選擇體積分?jǐn)?shù)為90%的乙醇進(jìn)行茶皂素的解吸，圖8為不同洗脫流速下的解吸曲線，當(dāng)流速為1.71 BV/h時(shí)，茶皂素在解吸過(guò)程中流出時(shí)間較集中，流出的茶皂素的性質(zhì)一致性高，解吸曲線的峰型較窄，是進(jìn)行解吸的理想選擇。當(dāng)速度過(guò)慢時(shí)，乙醇可以與茶皂素充分接觸并解吸，但是解吸峰的寬度較大，解吸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；當(dāng)流速過(guò)快時(shí)，乙醇與茶皂素的接觸時(shí)間變短，解吸不完全。因此選擇1.71 BV/h的洗脫流速，用90%的乙醇對(duì)茶皂素進(jìn)行洗脫，洗脫體積為2 BV。

圖7 不同上樣流速的動(dòng)態(tài)吸附泄露曲線

圖8 不同解吸速率的解吸曲線

2.6 上樣溶液的pH對(duì)樹脂純化效果的影響

pH不但會(huì)影響茶皂素的存在狀態(tài)，也會(huì)改變雜質(zhì)分子，如蛋白質(zhì)和黃酮等物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和極性[23]。圖9為不同pH茶皂素溶液的動(dòng)態(tài)吸附曲線，當(dāng)茶皂素溶液pH為6.0時(shí)，茶皂素與樹脂之間的親和度較高，樹脂對(duì)茶皂素的吸附效果好，泄漏點(diǎn)出現(xiàn)得較晚，吸附量最大為379.25 mg。 因此最佳上樣溶液的pH為6.0。

2.7 氫氧化鈉濃度對(duì)解吸過(guò)程中除雜的影響

粗茶皂素的主要雜質(zhì)有蛋白質(zhì)、多酚類化合物及一些色素等物質(zhì)，其中多酚類物質(zhì)及一些醇溶性色素會(huì)隨著茶皂素一起被乙醇洗脫下來(lái)，降低精制茶皂素的純度，因此在乙醇洗脫之前增加堿洗工序，以一些蛋白質(zhì)、多酚類化合物及色素除去[18]。圖10表明，0.050 g/100 mL的NaOH溶液除雜效果良好，對(duì)蛋白質(zhì)和總酚的去除率達(dá)69.77%和72.98%，茶皂素的損失僅為5.18%，隨著NaOH溶液濃度的增加，雜質(zhì)的去除效果并沒(méi)有明顯的變化(P>0.05)，反而茶皂素的損失逐漸增加，因此選擇0.050 g/100 mL NaOH溶液對(duì)雜質(zhì)進(jìn)行洗脫除雜。

圖9 不同pH值的上樣溶液的的動(dòng)態(tài)吸附曲線

不同字母表示差異顯著(P<0.05)

經(jīng)上述優(yōu)化得到利用XR910X型樹脂純化粗茶皂素的優(yōu)化工藝條件為：上樣體積1 BV，上樣流速1.71 BV/h；用0.050 g/100 mL 的氫氧化鈉溶液進(jìn)行洗脫除雜，堿洗體積2 BV；用90%的乙醇解吸茶皂素，解吸流速1.71 BV/h，解吸體積2 BV。在此條件下茶皂素的回收率為70.34%，產(chǎn)品純度可達(dá)94.26%，比程文娟等[24]研究的茶皂素回收率更高。

2.8 純化前后茶皂素性質(zhì)的變化

2.8.1 表面張力 茶皂素因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)中含有親油和親水2種基團(tuán)[25]，成為一種天然的非離子型表面活性劑，具有良好表面活性，能顯著地降低水的表面張力。圖11為利用XR910X型樹脂純化前后得到的茶皂素的表面張力隨茶皂素濃度變化的曲線。純化后的茶皂素溶液降低水溶液表面張力的能力明顯大于未純化的，并且隨著茶皂素濃度的增加，溶液的表面張力逐漸降低，當(dāng)茶皂素濃度的對(duì)數(shù)達(dá)到-0.125(即茶皂素的濃度為0.75 mg/mL)時(shí)，水溶液的表面張力為34.19 mN/m，此后表面張力基本維持此水平上。而純化前的茶皂素溶液最低的表面張力為37 mN/m左右。證明純化后的茶皂素具有良好的表面活性。

2.8.2 抗氧化能力 對(duì)ABTS+·的清除率在一定程度上代表著該物質(zhì)的總抗氧化能力。樹脂純化茶皂素前后的抗氧化能力的對(duì)比見圖12，結(jié)果表明，茶皂素具有一定的抗氧化能力，并且隨著茶皂素濃度的增加，抗氧化能力增強(qiáng)。純化后的茶皂素的抗氧化能力總體上強(qiáng)于純化前的，在低濃度時(shí)，純化前后茶皂素在抗氧化能力上的差距比較大；隨著濃度的增加，純化前后其抗氧化能力的差異在不斷的減少。最終純化后的茶皂素在4 mg/mL時(shí)，抗氧化能力達(dá)到較穩(wěn)定的狀態(tài)，對(duì)ABTS+·的清除率達(dá)到88.80%。而純化前的茶皂素在8 mg/mL時(shí)，對(duì)ABTS+·的清除率穩(wěn)定在65.5%左右。

圖11 樹脂純化前后茶皂素的表面張力

圖12 茶皂素的抗氧化活性

2.8.3 茶皂素的抑菌活性 由表2可知，純化前后茶皂素對(duì)不同微生物的抑菌敏感性不同，總體上純化后的茶皂素抑菌性能較純化前明顯提高。大腸桿菌對(duì)茶皂素不敏感，只有純化后的高濃度茶皂素樣品才會(huì)對(duì)大腸桿菌起到抑制效果；純化后的茶皂素對(duì)枯草芽孢桿菌的抑制作用比較明顯，在低濃度時(shí)就有一定的抑菌性，但是未純化的樣品，在高濃度下仍沒(méi)有抑菌性；相反，純化前后茶皂素對(duì)酵母菌的抑制效果都很好，差別不明顯；而對(duì)黑曲霉，茶皂素在純化前后對(duì)它都沒(méi)有抑制效果。因此，純化后的茶皂素抑菌效果有明顯的提高，但是對(duì)不同菌種的抑菌效果有細(xì)微的差別。

表2 不同濃度的茶皂素對(duì)不同菌種的抑菌圈直徑

3 結(jié)論

研究了XR910X型樹脂吸附茶皂素的動(dòng)力學(xué)模型及吸附曲線，優(yōu)化了樹脂純化過(guò)程中的上樣溶液的pH、流速及體積；解吸液的乙醇濃度、解吸速率；以及利用稀堿溶液來(lái)洗脫雜質(zhì)時(shí)氫氧化鈉的濃度等參數(shù)。在最佳純化條件下茶皂素的回收率為70.34%，純度可達(dá)94.26%。純化后的茶皂素在表面活性、抗氧化活性和抑菌活性等方面有了明顯的提高，預(yù)示著茶皂素在洗滌、化工等領(lǐng)域有著巨大的潛在應(yīng)用前景。

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Purification of tea saponin with macroporous resin and properties of the product

GU Jiao1,2YANG Rui-jin1,2XIE Bin1,2ZHANG Wen-bin1,2ZHAO Wei1,2HUA Xiao1,2

(1. School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi, Jiangsu 214122, China;2. State Key Laboratory of Food Science &Technology, Jiangnan University, Wuxi, Jiangsu 214122, China)

Purification of tea saponin with macroporous resin and the changes of properties of the product were investigated. With comparisons of eight kinds of macroporous resin with different polarity to the crude tea saponin through static adsorption and dynamic adsorption, XR910X resin was selected to refine the tea saponin. Moreover, it was found that the tea saponin adsorption by XR910X would be matched by Freundlich Model. The optimal purification conditions were as following: the loading sample was crude tea saponin solution with pH 6.0, and the loading volume 1 BV, loading velocity 1.71 BV/h. Then 0.05 g/100 mL NaOH solution was used to remove impurity with 1.71 BV/h velocity and 2 BV volume. At last, 90% ethanol of 2 BV volume was used as eluent to desorb the tea saponin with the ethanol flow rate 1.71 BV/h. Under that condition, the recovery rate of tea saponin was 70.34% and the purity was 94.26%. In addition, the properties of tea saponin after purification in face activity and antioxidant capacity as well as antibacterial activities were much higher than those before purification.

Tea saponin; macroporous resin; purification; dynamical model; properties

國(guó)家863計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目課題(編號(hào)：2013AA102103)

顧姣，女，江南大學(xué)在讀碩士研究生。

楊瑞金(1964—)，男，江南大學(xué)教授，博士。 E-mail:yrj@jiangnan.edu.cn

2017—04—06

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.06.031