漆樹(shù)籽油與蠟脫色工藝條件初探

邱 甜，王 玨， 鄧 紅，2，3，華雨彤，陳星宇

（1.陜西師范大學(xué) 食品工程與營(yíng)養(yǎng)科學(xué)學(xué)院，陜西 西安 710062；2.國(guó)家蘋果加工技術(shù)研發(fā)專業(yè)中心，陜西 西安 710119；3.西部果品資源高值利用教育部工程研究中心，陜西西安 710119）

0 引言

漆樹(shù)為漆樹(shù)科落葉喬木，是我國(guó)特有的經(jīng)濟(jì)作物，更是亞洲獨(dú)有樹(shù)種[1]，漆樹(shù)在我國(guó)有較廣泛的種植。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)有漆樹(shù)5 億多株，可利用和能結(jié)籽的共1 億多株；秦巴山地、云貴高原、東北三省等地漆樹(shù)分布較多，陜西和四川盆地的漆樹(shù)比較集中且資源豐富[2-3]。

漆樹(shù)籽包括外種皮、中果皮、內(nèi)果皮和種仁4 個(gè)部分。漆樹(shù)籽可榨油取蠟，木材堅(jiān)實(shí)，生長(zhǎng)迅速，為天然涂料、油料和木材兼用樹(shù)種[3]。漆樹(shù)籽油是從漆樹(shù)籽種仁中提取常溫下為黃色透明油狀液體，富含不飽和脂肪酸，漆蠟是從漆樹(shù)籽皮中提取的油脂，常溫下為淺黃、灰白色固體。漆油含有大量不飽和脂肪酸，在人體創(chuàng)傷愈合、增強(qiáng)機(jī)體免疫和預(yù)防冠心病等方面都有保健功效，有很高的藥用價(jià)值[4-5]。漆蠟的飽和脂肪酸含量高，用途廣泛，在化妝品、防水劑、涂料、黏接劑、潤(rùn)滑劑、電子攝影調(diào)色劑、水果保鮮劑及蠟紡印花等輕化電子產(chǎn)業(yè)中有巨大的潛力[6]。

目前，傳統(tǒng)的漆樹(shù)籽油與漆蠟提取方法是機(jī)械壓榨或者水煮法[7]，現(xiàn)代工藝有溶劑浸提法、索氏提取法和超臨界流體萃取等[8-9]；但漆樹(shù)籽油提取率僅有7%～8%，漆蠟提取率可達(dá)到85%。通過(guò)壓榨得到的漆樹(shù)籽油色澤偏深，存在很多絮狀沉淀，與食用油相比感官品質(zhì)較差[10]，且有些色素成分對(duì)人體有害；粗制的漆蠟也色澤深，含有漆酚等致敏性物質(zhì)及其他雜質(zhì)，因此均需要進(jìn)行脫色處理。

對(duì)漆樹(shù)籽油及漆蠟的脫色工藝研究并不多見(jiàn)，其參考資料較少，現(xiàn)有漆樹(shù)籽油和漆蠟的脫色只能參照一般植物油和蠟的工藝[11-12]來(lái)進(jìn)行，目前存在脫色效率很低、脫色不完全等缺陷，因此旨在對(duì)漆油與漆蠟脫色工藝進(jìn)行初步優(yōu)化，為生產(chǎn)實(shí)踐與后續(xù)食品級(jí)漆油與漆蠟的制備提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

初榨漆樹(shù)籽油與漆蠟，陜西秦喬農(nóng)林生物科技有限公司（陜西商洛）提供。6 種脫色劑（凹凸棒土、活性炭、活性白土（漂白土）、人造沸石、SiO2分子篩、活性氧化鋁），西安盛大科學(xué)儀器公司提供。

UV2600A 型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，美國(guó)尤尼柯UNIC 科技有限公司產(chǎn)品；PX124ZH 型電子天平，奧豪斯儀器（上海）有限公司產(chǎn)品；DF-101S 型集熱式恒溫加熱水浴磁力攪拌器，河南鄭州杜甫儀器廠產(chǎn)品；CR-10 PLUS 型精密便攜式色差儀，日本柯尼卡美能達(dá)公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 漆樹(shù)籽油與漆蠟的準(zhǔn)備

首先，將工廠提供冷藏于冰箱的漆樹(shù)籽油置于室溫環(huán)境30 min，然后對(duì)其進(jìn)行初次過(guò)濾，得到初濾漆樹(shù)籽油（以下簡(jiǎn)稱原料油），分組編號(hào)、密封，備用。其次，將工廠提供冷藏于冰箱的漆蠟放置于水浴鍋中加熱至其完全融化，分組編號(hào)、密封，備用。

1.2.2 脫色劑的選擇

（1）脫色預(yù)試驗(yàn)。①漆油脫色預(yù)試驗(yàn)。根據(jù)油脂脫色相關(guān)文獻(xiàn)[13-14]，確定采用凹凸棒土、活性炭、活性白土（漂白土）、人造沸石、SiO2分子篩、活性氧化鋁等這6 種脫色劑進(jìn)行漆樹(shù)籽油（LSO）的脫色預(yù)試驗(yàn)。具體試驗(yàn)步驟為：分別取20 g 原料油，置于100 mL 燒杯，按照一定的添加量（1%，3%）分別加入6 種脫色劑，置于磁力攪拌器中水浴加熱至相同溫度（由于漆油不飽和脂肪酸含量高易氧化所以盡量選擇低溫脫色），磁力攪拌一段時(shí)間后取出，靜置、過(guò)濾，將得到的脫色油置于比色皿中，在一定波長(zhǎng)下測(cè)定其吸光度值。吸光度越小脫色效果越好，以吸光度值最小的脫色劑為最佳，進(jìn)行下一步的脫色工藝條件研究。②漆蠟脫色預(yù)試驗(yàn)。根據(jù)油脂脫色相關(guān)文獻(xiàn)[9，15]，確定采用凹凸棒土、活性炭、活性白土（漂白土）、人造沸石、4 種脫色劑進(jìn)行漆蠟的脫色預(yù)試驗(yàn)。具體試驗(yàn)步驟為：分別取50 g 原料油，置于100 mL 燒杯，按照一定的用量（3%，5%）分別加入4 種脫色劑，置于磁力攪拌器中油浴加熱至相同溫度（由于漆蠟油常溫下為固體所以只能選擇完全熔化為液態(tài)的高溫脫色），磁力攪拌一段時(shí)間后取出，趁熱利用濾布過(guò)濾，再通過(guò)銅漏斗進(jìn)行熱過(guò)濾，將得到的蠟導(dǎo)入透明培養(yǎng)皿中，待其完全凝固，進(jìn)行色值的測(cè)定，色值數(shù)據(jù)越大脫色效果越好，以色值最大的脫色劑為最佳，進(jìn)行下一步的脫色工藝條件研究。

（2）漆油吸光度值與漆蠟色差值的測(cè)定。①漆油吸光度值的測(cè)定。根據(jù)文獻(xiàn)[16-17]和全波長(zhǎng)掃描預(yù)試驗(yàn)，確定漆樹(shù)籽油吸光度的測(cè)定吸收波長(zhǎng)為446 nm；以蒸餾水為空白，將1.2.2 中得到的脫色油注入1 cm 比色皿中，于預(yù)熱30 min 的紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)中測(cè)其吸光度A446，每組試驗(yàn)重復(fù)3 次取平均值。漆樹(shù)籽油的脫色率按照公式（1）計(jì)算。

式中：A0——未脫色的漆樹(shù)籽油在波長(zhǎng)446 nm 處的吸光度；

A1——已脫色的漆樹(shù)籽油在波長(zhǎng)446 nm 處的吸光度。

②漆蠟色差值的測(cè)定。對(duì)脫色過(guò)濾所得的凝固漆蠟樣本，利用色差儀對(duì)每組樣品的色差值[18]進(jìn)行檢測(cè)，每組試驗(yàn)重復(fù)3 次取平均值。漆蠟的脫色率按照公式（2）計(jì)算。

式中：L0——未脫色的漆蠟色值；

L1——已脫色的漆蠟色值。

1.2.3 漆油與漆蠟脫色工藝條件的確定

（1）脫色單因素試驗(yàn)。①漆油脫色單因素試驗(yàn)根據(jù)預(yù)試驗(yàn)的結(jié)果和文獻(xiàn)[19-20]依次考查脫色劑添加量、脫色時(shí)間和脫色溫度對(duì)漆樹(shù)籽油脫色率的影響。脫色劑添加量：保持脫色時(shí)間為30 min，溫度為20 ℃，考查脫色劑添加量在1%，2%，3%，4%，5%的范圍內(nèi)變化時(shí)對(duì)漆油脫色效率的影響程度，確定最佳脫色劑添加量；脫色時(shí)間：保持脫色劑添加量3%，脫色溫度20 ℃不變，考查脫色時(shí)間在20，30，40，50，60 min 的范圍內(nèi)變化時(shí)對(duì)漆油脫色效率的影響程度，確定最佳脫色時(shí)間；脫色溫度：保持脫色劑添加量3%，脫色時(shí)間30 min 不變，考查脫色溫度在20，25，30，35，40 ℃范圍內(nèi)變化時(shí)對(duì)漆油脫色效率的影響程度，確定最佳脫色溫度。②漆蠟脫色單因素試驗(yàn)。根據(jù)預(yù)試驗(yàn)的結(jié)果和文獻(xiàn)[9，15，18]依次考查脫色劑添加量、脫色時(shí)間和脫色溫度對(duì)漆蠟脫色率的影響。脫色劑添加量：保持脫色時(shí)間為40 min，溫度為110 ℃，考查脫色劑添加用量在4.8%，6.4%，8.0%，9.6%，11.2%的范圍內(nèi)變化時(shí)對(duì)漆油脫色效率的影響程度，確定最佳脫色劑添加量；脫色時(shí)間：保持脫色劑添加量6.4%，脫色溫度110 ℃不變，考查脫色時(shí)間在30，40，50，60，70 min 的范圍內(nèi)變化時(shí)對(duì)漆油脫色效率的影響程度，確定最佳脫色時(shí)間；脫色溫度：保持脫色劑添加量6.4%，脫色時(shí)間40 min 不變，考查脫色溫度在90，100，110，120，130 ℃范圍內(nèi)變化時(shí)對(duì)漆油脫色效率的影響程度，確定最佳脫色溫度。

（2）脫色正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。①漆油脫色正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。在前期單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇脫色劑添加量、脫色時(shí)間和脫色溫度為試驗(yàn)因素，脫色率為試驗(yàn)指標(biāo)，采用L9（34）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表研究其對(duì)漆油脫色率的影響。

漆油脫色正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 漆油脫色正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

②漆蠟脫色正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。在前期單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇脫色劑添加量、脫色時(shí)間和脫色溫度為試驗(yàn)因素，色差值為試驗(yàn)指標(biāo)，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表研究其對(duì)漆蠟脫色率的影響。

漆蠟脫色正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表2。

表2 漆蠟脫色正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

所有試驗(yàn)均重復(fù)3 次。使用Origin 8.0 和SPSS 12.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差（SD），p＜0.05 被認(rèn)為是影響顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 脫色劑的選擇試驗(yàn)結(jié)果

按照1.2.2（1）進(jìn)行試驗(yàn)，在相同添加量、相同脫色時(shí)間和脫色溫度條件下，得到的漆樹(shù)籽油（LSO）脫色試驗(yàn)結(jié)果。

不同脫色劑下漆樹(shù)籽油的脫色率見(jiàn)表3，不同脫色劑下漆蠟的脫色率見(jiàn)表4。

表3 不同脫色劑下漆樹(shù)籽油的脫色率

表4 不同脫色劑下漆蠟的脫色率

由表3 可知，相同脫色劑用量下，二氧化硅分子篩對(duì)LSO 的脫色率最高，3%的活性白土與5%的人造沸石脫色率次之，脫色率為59.11%，但低于用量1%分子篩的脫色率，因此選擇最佳脫色劑為二氧化硅分子篩。以下單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)均以二氧化硅分子為脫色劑，進(jìn)行漆樹(shù)籽油（LSO）的脫色條件的探討。

由表4 可知，相同單獨(dú)使用脫色劑情況下，活性白土脫色率較高，活性炭脫色率次之，但脫色率都不是很好，但2 種脫色劑的使用其脫色率比單種要高，因此選擇最佳脫色劑為活性白土+活性炭。以下單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)均以活性白土+活性炭為脫色劑，進(jìn)行漆蠟的脫色條件的探討。

2.2 脫色單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 漆樹(shù)籽油脫色單因素試驗(yàn)結(jié)果

選擇脫色劑SiO2分子篩進(jìn)行LSO 的脫色試驗(yàn)，按照1.2.3（1）方法進(jìn)行試驗(yàn)。

脫色劑添加量（a）、脫色時(shí)間（b）、脫色溫度（c）對(duì)漆樹(shù)籽油（LSO）脫色率的影響見(jiàn)圖1。

圖1 脫色劑添加量（a）、脫色時(shí)間（b）、脫色溫度（c）對(duì)漆樹(shù)籽油（LSO）脫色率的影響

由圖1（a）可知，適當(dāng)提高脫色劑的添加量有利于脫色，但是過(guò)多脫色劑由于吸附飽和，導(dǎo)致脫色率不再增加。由圖1（b）和圖1（c）可知，過(guò)高的溫度和過(guò)長(zhǎng)的脫色時(shí)間反而不利于脫色，因?yàn)槠針?shù)籽油（LSO）不飽和脂肪酸含量很高[4]，在預(yù)試驗(yàn)中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)溫度（20～80 ℃）升高LSO 油脂氧化速率加快，當(dāng)溫度大于55 ℃時(shí)油脂氧化褐變速度大于脫色速度，導(dǎo)致脫色率下降。最終選擇脫色劑添加量4.0%，脫色時(shí)間40 min，脫色溫度40 ℃較佳，進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.2.2 漆蠟脫色單因素試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)預(yù)試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)（活性白土∶活性炭）為10∶6 時(shí)脫色效果較好，按照1.2.3（2）方法進(jìn)行試驗(yàn)。

脫色劑用量（a）、脫色時(shí)間（b）、脫色溫度（c）對(duì)漆蠟脫色率的影響見(jiàn)圖2。

圖2 脫色劑用量（a）、脫色時(shí)間（b）、脫色溫度（c）對(duì)漆蠟脫色率的影響

由圖2 可知，脫色劑添加量8.0%，脫色時(shí)間120 min，脫色溫度120 ℃時(shí)脫色效果較佳。

2.3 脫色正交試驗(yàn)結(jié)果

2.3.1 漆樹(shù)籽油脫色正交試驗(yàn)結(jié)果

LSO 脫色正交試驗(yàn)結(jié)果與極差分析見(jiàn)表5。

由表5 可知，影響漆樹(shù)籽油脫色效果因素的大小順序?yàn)镃＞A＞B，即脫色溫度＞脫色劑添加量＞脫色時(shí)間，其最佳脫色工藝條件為A2B3C3，即脫色劑添加量4.0%，脫色時(shí)間50 min，脫色溫度50 ℃，在該條件下進(jìn)行油脂脫色，可以得到透明澄清的油脂，因正交表中無(wú)此數(shù)據(jù)，因此進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。

表5 LSO 脫色正交試驗(yàn)結(jié)果與極差分析

驗(yàn)證試驗(yàn)：準(zhǔn)確稱取50 g 原料油3 份，置于200 mL 燒杯中，按照4.0%用量稱取2.0 g 分子篩，加入到原料油中并于水浴磁力攪拌器中，設(shè)置溫度50 ℃，轉(zhuǎn)速180 r/min，密封防止氧化，攪拌脫色50 min，之后靜置、過(guò)濾，濾液測(cè)得吸光度，計(jì)算脫色率均值為70.10%，脫色率高于正交試驗(yàn)所有數(shù)據(jù)；漆油3 次脫色后脫色率達(dá)75.36%。

2.3.2 漆蠟脫色正交試驗(yàn)結(jié)果

漆蠟脫色正交試驗(yàn)結(jié)果與極差分析見(jiàn)表6。

表6 漆蠟脫色正交試驗(yàn)結(jié)果與極差分析

由表6 可知，影響漆蠟脫色效果因素的大小順序?yàn)镃'＞B'＞A'，即脫色溫度＞脫色時(shí)間＞脫色劑添加量，由極差分析可知其最佳脫色工藝條件為A'2B'2C'2，即脫色劑用量8.0%（5%活性白土+3%活性炭），脫色時(shí)間120 min，脫色溫度120 ℃，在該條件下進(jìn)行油脂脫色，可以得到色澤淺黃的漆蠟，因正交表中無(wú)此數(shù)據(jù)，因此進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。

驗(yàn)證試驗(yàn)：準(zhǔn)確稱取50 g 原料蠟3 份，置于200 mL 燒杯中，按照4.0%用量稱取2.5g 活性白土，加入到融化的蠟中并于油浴磁力攪拌器中，設(shè)置溫度120 ℃，轉(zhuǎn)速180 r/min，攪拌脫色60 min，之后趁熱利用濾布過(guò)濾，再加入1.5 g 活性炭，溫度設(shè)置120 ℃，轉(zhuǎn)速180 r/min，攪拌脫色60 min，利用銅漏斗和濾紙進(jìn)行熱過(guò)濾，待其完全凝固，利用色差儀進(jìn)行色差值的測(cè)定，計(jì)算脫色率為33.79%，所得數(shù)據(jù)高于正交試驗(yàn)所有數(shù)據(jù)，重復(fù)3 次漆蠟脫色率達(dá)到37.42%，漆蠟白度值78。

4 結(jié)論

試驗(yàn)選擇的漆油脫色劑為分子篩，漆蠟脫色劑是活性白土及活性炭；確定的漆油脫色最佳條件是脫色劑添加量4%，脫色溫度50 ℃，脫色時(shí)間50 min，在此條件下漆樹(shù)籽油重復(fù)3 次脫色率達(dá)到75.36%，脫色效果良好；漆蠟脫色較好條件是脫色劑添加量8%（5%活性白土+3%活性炭），脫色溫度120 ℃，總脫色時(shí)間120 min，在此條件下，漆蠟重復(fù)3 次脫色率達(dá)到37.42%，漆蠟白度值78，色澤為淺黃色。