全国有湖北、陕西、河南、四川、重庆、湖南、江西、浙江、贵州、福建、云南等 11 个省（市）的 60 多个县（市）的黄姜种植和皂素加工发展迅速，3据不完全统计，全国有黄姜基地面积已发展到 250 多万亩，皂素加工企业发展到近 200 多家，皂素生产能力达 5000 多吨。全国 85%以上的黄姜种植面积和皂素加工企业集中于湖北、陕西、河南三省。截至 2004 年 6 月，三省的黄姜种植总面积达 216.56 万亩，其中：湖北 73.5 万亩，陕西 105.31 万亩，河南 37.75 万亩。由于武当山脉至秦岭南麓地理环境和气候条件十分适宜黄姜生长和皂素的生物合成与积累，人工种植的黄姜皂素含量明显高于国内其它地区，故黄姜种植和皂素加工在这些地区发展更快，如：湖北省十堰市黄姜种植面积已达 67 万亩，加工企业发展到 60 家，皂素生产能力达到 2200 吨。仅郧西一县黄姜种植面积已达 20 万亩，加工企业发展到 13 家，皂素生产能力达到 1100 吨，被国家农业部授于“黄姜之乡”的称号。陕西安康市黄姜种植面积达 69.4 万亩，加工企业发展到 41 家，皂素生产能力达 1500 余吨。此外，尚有辽宁、吉林、黑龙江、天津、河北等省、市种植穿地龙，以穿地龙为原料生产皂素，其详细情况未作调查统计。

（1）皂素工业以水污染为主，对重点水源保护构成了严重威胁

按人工种植的黄姜生产统计，每生产 1 吨皂素，需鲜黄姜 130~180 吨，工业盐酸（35%）15~20 吨，平均排放废水 500 吨。此外，每生产 1 吨皂素，还排放4黄姜废渣约 10 吨。黄姜皂素综合废水中 COD 平均含量为 25000 mg/L，以皂素为原料的医药化工行业的废水、COD 排放量占到全国总量的 8%左右，国际市场皂素的需求量每年以不低于 6%的速度递增，我国年均增幅高于 10%，因此，皂素工业及其下游产品的水污染对水环境的威胁不容忽视。特别是湖北、陕西、河南等省皂素高产区正位于我国重点保护的水资源——南水北调中线水源汉江上游，近年湖北、陕西两省黄姜皂素废水 COD 排放量占到全省工业 COD 排放量的 10%左右，更加重了对皂素工业水污染控制的分量和紧迫性。

（2）皂素工业水污染物的特点

皂素生产废水属于含酸高浓度有机废水，其特点如下：

·可生化性差：BOD：8000mg/L；BOD/COD 约 0.27；

·糖份含量高：综合废水总糖含量约 2%，其中大部分为单糖；

·污染负荷重：COD：2 万~3 万 mg/L（综合废水）；其中头道液（约占废水量 20%，COD110000mg/L）；

·酸度高：PH：1.0~2.5；

·盐份高：在 PH 1.0 的废水中；

Cl- ：9600 mg/L （HCL 水解工艺）；

SO42-：9300 mg/L （H2SO4 水解工艺）。

中和以后这些盐份仍然存留（Cl-）或大部分存留（SO42-）。

·存在氨氮的污染，其浓度为 500 mg/L 左右。

·存在色度的污染，其浓度为 3500 倍左右。2100433B

皂素属性

皂素又名皂甙元、皂草甙，为白色晶体或粉未， 熔点 195℃～205℃，难溶于水，易溶于苯、氯仿等有机溶剂，是生产甾体激素类药物的基础原料。植物皂素主要有三大类，即薯蓣皂素、剑麻皂素、番麻皂素，其中薯蓣皂素是生产甾体激素药物最理想的基础原料，世界上三分之二以上的甾体激素药物是以薯蓣皂素作基础原料生产的，所以薯蓣皂素在甾体激素药物生产中具有十分重要的地位。世界上薯蓣皂素含量较高的植物资源不多，主要分布在我国和墨西哥，所以我国和墨西哥是薯蓣皂素生产大国。在墨西哥，含薯蓣皂素较高的植物主要是小穗花薯蓣。在我国，含薯蓣皂素的植物有十七种，但含量较高、具有工业开发价值的主要是黄姜、穿地龙、葫芦芭。穿地龙皂素含量只有黄姜的一半(干黄姜皂素含量约 2.5%，穿地龙含量为 1.2%)，且生长周期比黄姜长(黄姜为 2 年，穿地龙为 4—5 年)，葫芦芭籽皂素含量也较低（0.8—1.2%），因此，黄姜成为我国生产皂素最主要的药源植物。

从黄姜、穿地龙中提取皂素的一般工艺如图1所示。

茶皂素对动物红细胞有破坏作用，产生溶血现象。以产生溶血的最大稀释倍数即溶血指数来衡量其活性大小，茶皂素的溶血性比茶梅皂素低，但与茶皂素、山茶皂素相当。茶梅皂素的溶血指数为1000000，茶皂素、茶叶皂素和山茶皂素的溶血指数均为100000。茶皂素仅对血红细胞（包括有核的鱼血、鸡血和无核的人血等红细胞）产生溶血，而对白细胞则无影响。因此，茶皂素对鱼有毒性作用，而对虾无毒性作用。 其溶血机理据认为是茶皂素引起含胆固醇的细胞膜的通透性改变所致，最初是破坏细胞膜，进而导致细胞质外渗，最终使整个红细胞解体。发生溶性作用的前提，是茶皂素必须与血液接触，因此在人畜口服时是无毒的。

茶皂素是从山茶科植物的种子中提取的一种糖式化合物，它属皂素类，是一种天然非离子型表面活性剂。经检测，茶皂素具有良好的乳化、分散、发泡、湿润等功能，并且具有消炎、镇痛，抗渗透等药理作用 。茶皂素产品为淡黄色的微细粉末，广泛应用于洗涤，毛纺、针织、医药、日用化工行业等生产。在固体型农药中作为湿润剂和悬浮剂，在乳油型农药中作为增效剂与展着剂，也可直接作为生物农药。

茶皂素作为农药湿润剂可提高可湿性粉剂的湿润性能和悬浮率(≥75%)，作为一种天然的非离子型表面活性剂，加入到农药中使用，明显改善农药药液的理化性质，提高药剂在靶标上有效积量，使之有助于农药药效的充分发挥，因此，使用效果可得到提高。作为农药湿润剂突出优点是湿润速度快，分散性能强，pH5.5-6.5，中性偏酸，不会引起农药分解，有利于农药的贮存。这些都是合成表面活性剂所无法与之相比的。茶皂素已广泛用于多效唑、异丙威、乙磷铝、三环唑等农药的湿润剂。

茶皂素是水剂或可溶性粉剂农药的优良助剂，能改善农药的物理性能，提高药液在生物或植物体表的附着力，起到对农药的增效作用。 茶皂素能自动降解，无毒害，它在分离过程中，不会对农药的化学性能产生影响，有利于农药的贮存。茶皂素已大量用于除草剂草甘膦、杀虫剂杀虫双上，特别是用在草甘膦上，充分发挥了草甘膦的优良性能，提高其在植物上的附着力和吸湿性，提高药液的渗透力，而且由于茶皂素的良好生物活性，还能提高草甘膦的生物活性。

茶皂素由于有良好的生物活性，与杀虫单、马拉硫磷、灭多威、功夫菊酯、尼索朗、速螨酮、烟碱、乐果、鱼藤酮混配分别防治菜缢管蚜、小菜蛾、柑桔全爪螨等，有明显的增效作用。

茶皂素对菜青虫具有一定胃毒和较强的忌避作用，且浓度越高，忌避越强，对防治菜青虫危害包心菜有一定效果。在园林花卉上用作杀虫剂防治地下害虫，如地老虎、线虫等害虫。还对危害水稻的福寿螺和蜗牛、钉螺等均有良好的毒杀效果

采用新工艺提取茶皂素, 即水提醇沉法。水提过程的最佳工艺条件为浸提温度60℃, 液固比10: 1, 浸提时间2 h, 浸提次数3 次。水提取之后再醇沉, 通过试验得到最优条件为乙醇浓度90%、乙醇与浓缩液体积比4: 1、醇沉温度75℃ 、醇沉时间2. 5 h, 并在此条件下比较水提法和水提醇沉法, 得出水提醇沉法提取率为95. 2%, 纯度为69. 9%, 提高了纯度, 有利于后续精制处理。