化妝品級山茶油提取精煉工藝現(xiàn)狀及發(fā)展方向

劉俊鑫

(華南理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，廣東 廣州 510640)

在中國，山茶油常被人們用作優(yōu)質(zhì)的食用油，而在化妝品領(lǐng)域中的應(yīng)用較少。但是，在法國、韓國、日本等高端化妝品的生產(chǎn)大國，每年都有成千上萬噸的山茶油被用作生產(chǎn)化妝品的基底油。山茶油的物理化學(xué)性質(zhì)，對化妝品的色澤、外觀和使用效果都有著至關(guān)重要的影響。

目前，國內(nèi)僅有少部分企業(yè)對山茶油進(jìn)行精深加工和綜合利用，開發(fā)生產(chǎn)山茶油系列化妝品、醫(yī)藥級山茶油和山茶油微膠囊等產(chǎn)品。本文對目前國內(nèi)外提取精煉化妝品級的山茶油的方法作簡要論述和比較，為今后高品質(zhì)山茶油產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和未來發(fā)展方向提供依據(jù)和參考。

1 山茶油提取工藝

由于對山茶油的大量需求，提取山茶油的工藝也不斷發(fā)展。如今較為成熟且應(yīng)用較廣的提取方法有機(jī)械壓榨法、酶法和浸出法[1]。

1.1 壓榨法

機(jī)械壓榨法是提取山茶油最原始的方法，根據(jù)榨腔溫度不同分為低溫壓榨和高溫壓榨。

1.1.1 低溫壓榨法

低溫壓榨是現(xiàn)今山茶油提取制備的主流工藝，設(shè)備為冷榨機(jī)，入榨溫度為70～80℃，常見工藝流程見圖1。

低溫壓榨法可避免高溫導(dǎo)致的油色變深，防止蛋白質(zhì)變性和有效成分損失，所得毛油色澤淺，雜質(zhì)少，但是出油率不高，渣中殘油較多，需要對茶籽餅進(jìn)行浸出以獲得更多的毛油，但是額外后期處理的過程更加繁瑣復(fù)雜[2]。

圖1 低溫壓榨法工藝流程圖Fig.1 Technical process of the low-temperature pressing

1.1.2 高溫壓榨法

高溫壓榨采用螺旋榨油機(jī)進(jìn)行壓榨，工藝流程見圖2。

該法因其工藝簡單靈活而被廣泛使用，主要使用勞動力和機(jī)械動力，適應(yīng)性強(qiáng)，投生產(chǎn)的成本較低，所得壓榨油不存在溶劑殘留，但出油率相對較低，僅為80%。與低溫壓榨相同，毛油中無溶劑殘留無需進(jìn)行溶劑分離，但渣中的殘油較多，仍需經(jīng)溶劑浸出。

1.2 溶劑浸提法

溶劑浸提法可分為熱水浸提法、堿浸提法、有機(jī)溶劑浸提法等。提取山茶油所使用的是有機(jī)溶劑浸提法，利用石油醚、等有機(jī)溶劑能夠溶解油脂的特性，將山茶油料坯中的油脂浸泡提取出來。溶劑浸取法工藝流程見圖3。

圖3 溶劑浸取法工藝流程圖Fig.3 Technical process of the solvent extraction

孟維等比較了石油醚、正己烷、乙酸乙酯對山茶油的提取效果。在相同條件下，不同提取溶劑實(shí)驗(yàn)條件下所測得的提取率。

茶籽中山茶油的含量為37.58%，提取溶劑對山茶油提取率的影響見表1。

表1 提取溶劑對提取率的影響Table.1 Effect of extraction solvent on extraction rate

經(jīng)多次試驗(yàn)后表明，石油醚是浸取山茶油比較理想的溶劑，提取的茶油感官性狀良好，為淡黃色。

現(xiàn)階段，為進(jìn)一步提高茶皂素提取率和質(zhì)量，常在溶劑浸提過程中增加微波和超聲波處理，加速茶皂素溶解，縮短提取時(shí)間，提高浸提效率。研究表明，利用微波和超聲波輔助提取較單純浸提提高12%。然而，浸提法存在著產(chǎn)品有機(jī)溶劑殘留、環(huán)境污染大等問題。在如今推動生態(tài)文明建設(shè)，倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展的大環(huán)境下，此法存在局限性。

1.3 酶法

酶法是在機(jī)械破碎的基礎(chǔ)上，采用酶將細(xì)胞中的細(xì)胞壁和油脂復(fù)合體破壞，使更多的油從油料細(xì)胞中釋放出來。

據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道，酶法提油工藝已經(jīng)發(fā)展為水酶法、水相酶法和油料酶解冷浸出法三大類。三種方法均避免了油料的高溫處理，蛋白質(zhì)活性保持良好，獲得的山茶油質(zhì)量也明顯優(yōu)于壓榨制法。

1.3.1 水酶法

水酶法工藝流程如圖4所示。油茶籽經(jīng)過清理破碎和熱處理，使細(xì)胞中的脂肪酶失活、細(xì)胞壁疏松，反應(yīng)后過濾回收溶劑，除去液相中的蛋白后濃縮破乳分離得到毛油。水酶法在水相中進(jìn)行酶解，充分利用了油水分離的機(jī)理獲取毛油。

圖4 水酶法工藝流程圖Fig.4 Technical process of the aqueous enzymatic extraction

水酶法具有酶法的優(yōu)點(diǎn)，充分保留了營養(yǎng)物質(zhì)。但是缺陷在于針對蛋白質(zhì)較多的油料作物，本來不相融的油脂和水會連在一起形成乳狀油，不易于徹底分離。在油茶籽中含有9%的粗蛋白和8%～16%的茶皂素，茶皂素充當(dāng)表面活性劑更利于這種乳狀油的形成。利用水酶法來分離油脂需要采取各種破乳，成本增加，不適用于工業(yè)化生產(chǎn)。

1.3.2 水相酶法

水相酶解萃取法工藝流程見圖5。油茶籽酶解后加入己烷等有機(jī)溶劑萃取油脂，分離水相和有機(jī)相，得到山茶油毛油。

圖5 水相酶解萃取法工藝流程圖Fig.5 Technical process of the aqueous enzymatic extraction method

水相酶解萃取法相對于水酶法工藝縮短了提油時(shí)間，提高了設(shè)備處理能力，但同樣存在著破乳的問題，一般需要大型離心機(jī)，對于水酶法來說更加復(fù)雜。

1.3.3 油料酶解冷浸出法/冷榨法

油料酶解冷浸出法/冷榨法的工藝流程見圖6。對于酶解結(jié)束后的油茶籽，采取浸出法在室溫下浸出油脂，回收溶劑得到毛油；采取冷榨法則需要干燥至更低的水分，然后進(jìn)行冷榨得到毛油。此法可理解為酶法預(yù)處理后進(jìn)行浸出或冷榨。

圖6 油料酶解冷浸出法/冷榨法工藝流程圖Fig.6 Technical process of the aqueous enzymatic extraction method

油料酶冷浸出法只需在原有的設(shè)備進(jìn)行簡單改造即可達(dá)到提高毛油的質(zhì)量，節(jié)省生產(chǎn)成本的目的，提油率提高了將近20%。但此法存在一個(gè)比較大的缺陷，酶使用量大，約（3～8） ×103單位/g油茶籽，原因主要在于在固體油料中進(jìn)行酶促反應(yīng)，效率不高，如酶用量少則乳化問題就會比較嚴(yán)重。

2 山茶油精煉工藝

化妝品用山茶油要求山茶油的色澤 (羅維朋比色槽133.4mm)達(dá)到Y(jié)3，R1，透明度為澄清、透明。山茶油的色澤雖然在脫膠和脫酸過程中得到改善，但是色澤還是很深，截至目前，采用除吸附法以外的方法都很難去除油種殘留的葉綠色系色素[3]。

現(xiàn)階段，多在冷榨茶油的基礎(chǔ)上進(jìn)行脫色工藝的處理，使用由活性白土、硅藻泥、活性炭、凹凸棒及少量無機(jī)試劑中的兩種或三種組成的復(fù)合脫色劑對山茶油進(jìn)行吸附脫色處理。

馬力等通過對比實(shí)驗(yàn)，選擇活性白土作為茶葉籽毛油脫色吸附劑，色澤基本上能達(dá)到化妝品級山茶油的要求。逯與運(yùn)等在相同條件下獲得的茶葉籽毛油的脫色率為79.32%，呈淺黃色，磷脂、色素類物質(zhì)含量均較低，脫色后的山茶油色澤淺、品質(zhì)優(yōu)。

陳俊等采用硅膠柱層析法和陳文偉等采用生物酶技術(shù)、膜技術(shù)、堿煉、吸附法等方法綜合處理，能有效脫除茶油中的色素，得到的山茶油色澤澄清透明，無異味，且山茶油中的油酸含量較傳統(tǒng)脫色工藝有所提高，油酸含量為83.93%。王揮等利用冷榨山茶油低溫脫色法獲得的山茶油脫色率達(dá) （98.2±0.1） %。

活性白土、活性炭等類型的脫色劑對山茶油的酸值、碘值、過氧化值等性質(zhì)幾乎不會產(chǎn)生影響，將二者按一定比例混合，充分發(fā)揮了二者在山茶油脫色工藝中的作用[4]。

3 前景與展望

隨著科技的進(jìn)步，社會的發(fā)展，綠色環(huán)保的理念日漸深入人心，人們開始崇尚天然化妝用品，選用高品質(zhì)山茶油作為基質(zhì)油是高檔護(hù)膚美容品的最佳選擇。于是，如何生產(chǎn)制作出高品質(zhì)山茶油一直是化妝品行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)。

近年，高品質(zhì)山茶油制作的產(chǎn)品附加值不斷上升，開始有人開始利用超臨界CO2、膜分離技術(shù)等高新技術(shù)來萃取精煉山茶油，獲得的產(chǎn)品質(zhì)量明顯優(yōu)于現(xiàn)有工藝體系，但因成本高昂未被廣泛應(yīng)用。未來，拓展和提高山茶油加工技術(shù)，促進(jìn)開發(fā)高檔化妝品用油、醫(yī)藥級用油及高端天然化妝品。應(yīng)用現(xiàn)代高新技術(shù)，在獲得高品質(zhì)的化妝品級油茶籽同時(shí)以油茶粕為原料，充分利用茶皂素等副產(chǎn)物，利用科學(xué)的方法開發(fā)出各種附加產(chǎn)品，形成山茶油為系列化、產(chǎn)業(yè)化的高端食用、醫(yī)用、保健和農(nóng)用產(chǎn)品等，提升山茶油的使用和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。