漆树籽油与蜡脱色工艺条件初探

邱 甜，王 珏， 邓 红，2，3，华雨彤，陈星宇

（1.陕西师范大学 食品工程与营养科学学院，陕西 西安 710062；2.国家苹果加工技术研发专业中心，陕西 西安 710119；3.西部果品资源高值利用教育部工程研究中心，陕西西安 710119）

0 引言

漆树为漆树科落叶乔木，是我国特有的经济作物，更是亚洲独有树种[1]，漆树在我国有较广泛的种植。据不完全统计，现有漆树5 亿多株，可利用和能结籽的共1 亿多株；秦巴山地、云贵高原、东北三省等地漆树分布较多，陕西和四川盆地的漆树比较集中且资源丰富[2-3]。

漆树籽包括外种皮、中果皮、内果皮和种仁4 个部分。漆树籽可榨油取蜡，木材坚实，生长迅速，为天然涂料、油料和木材兼用树种[3]。漆树籽油是从漆树籽种仁中提取常温下为黄色透明油状液体，富含不饱和脂肪酸，漆蜡是从漆树籽皮中提取的油脂，常温下为浅黄、灰白色固体。漆油含有大量不饱和脂肪酸，在人体创伤愈合、增强机体免疫和预防冠心病等方面都有保健功效，有很高的药用价值[4-5]。漆蜡的饱和脂肪酸含量高，用途广泛，在化妆品、防水剂、涂料、黏接剂、润滑剂、电子摄影调色剂、水果保鲜剂及蜡纺印花等轻化电子产业中有巨大的潜力[6]。

目前，传统的漆树籽油与漆蜡提取方法是机械压榨或者水煮法[7]，现代工艺有溶剂浸提法、索氏提取法和超临界流体萃取等[8-9]；但漆树籽油提取率仅有7%～8%，漆蜡提取率可达到85%。通过压榨得到的漆树籽油色泽偏深，存在很多絮状沉淀，与食用油相比感官品质较差[10]，且有些色素成分对人体有害；粗制的漆蜡也色泽深，含有漆酚等致敏性物质及其他杂质，因此均需要进行脱色处理。

对漆树籽油及漆蜡的脱色工艺研究并不多见，其参考资料较少，现有漆树籽油和漆蜡的脱色只能参照一般植物油和蜡的工艺[11-12]来进行，目前存在脱色效率很低、脱色不完全等缺陷，因此旨在对漆油与漆蜡脱色工艺进行初步优化，为生产实践与后续食品级漆油与漆蜡的制备提供试验数据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

初榨漆树籽油与漆蜡，陕西秦乔农林生物科技有限公司（陕西商洛）提供。6 种脱色剂（凹凸棒土、活性炭、活性白土（漂白土）、人造沸石、SiO2分子筛、活性氧化铝），西安盛大科学仪器公司提供。

UV2600A 型紫外可见分光光度计，美国尤尼柯UNIC 科技有限公司产品；PX124ZH 型电子天平，奥豪斯仪器（上海）有限公司产品；DF-101S 型集热式恒温加热水浴磁力搅拌器，河南郑州杜甫仪器厂产品；CR-10 PLUS 型精密便携式色差仪，日本柯尼卡美能达公司产品。

1.2 试验方法

1.2.1 漆树籽油与漆蜡的准备

首先，将工厂提供冷藏于冰箱的漆树籽油置于室温环境30 min，然后对其进行初次过滤，得到初滤漆树籽油（以下简称原料油），分组编号、密封，备用。其次，将工厂提供冷藏于冰箱的漆蜡放置于水浴锅中加热至其完全融化，分组编号、密封，备用。

1.2.2 脱色剂的选择

（1）脱色预试验。①漆油脱色预试验。根据油脂脱色相关文献[13-14]，确定采用凹凸棒土、活性炭、活性白土（漂白土）、人造沸石、SiO2分子筛、活性氧化铝等这6 种脱色剂进行漆树籽油（LSO）的脱色预试验。具体试验步骤为：分别取20 g 原料油，置于100 mL 烧杯，按照一定的添加量（1%，3%）分别加入6 种脱色剂，置于磁力搅拌器中水浴加热至相同温度（由于漆油不饱和脂肪酸含量高易氧化所以尽量选择低温脱色），磁力搅拌一段时间后取出，静置、过滤，将得到的脱色油置于比色皿中，在一定波长下测定其吸光度值。吸光度越小脱色效果越好，以吸光度值最小的脱色剂为最佳，进行下一步的脱色工艺条件研究。②漆蜡脱色预试验。根据油脂脱色相关文献[9，15]，确定采用凹凸棒土、活性炭、活性白土（漂白土）、人造沸石、4 种脱色剂进行漆蜡的脱色预试验。具体试验步骤为：分别取50 g 原料油，置于100 mL 烧杯，按照一定的用量（3%，5%）分别加入4 种脱色剂，置于磁力搅拌器中油浴加热至相同温度（由于漆蜡油常温下为固体所以只能选择完全熔化为液态的高温脱色），磁力搅拌一段时间后取出，趁热利用滤布过滤，再通过铜漏斗进行热过滤，将得到的蜡导入透明培养皿中，待其完全凝固，进行色值的测定，色值数据越大脱色效果越好，以色值最大的脱色剂为最佳，进行下一步的脱色工艺条件研究。

（2）漆油吸光度值与漆蜡色差值的测定。①漆油吸光度值的测定。根据文献[16-17]和全波长扫描预试验，确定漆树籽油吸光度的测定吸收波长为446 nm；以蒸馏水为空白，将1.2.2 中得到的脱色油注入1 cm 比色皿中，于预热30 min 的紫外可见分光光度计中测其吸光度A446，每组试验重复3 次取平均值。漆树籽油的脱色率按照公式（1）计算。

式中：A0——未脱色的漆树籽油在波长446 nm 处的吸光度；

A1——已脱色的漆树籽油在波长446 nm 处的吸光度。

②漆蜡色差值的测定。对脱色过滤所得的凝固漆蜡样本，利用色差仪对每组样品的色差值[18]进行检测，每组试验重复3 次取平均值。漆蜡的脱色率按照公式（2）计算。

式中：L0——未脱色的漆蜡色值；

L1——已脱色的漆蜡色值。

1.2.3 漆油与漆蜡脱色工艺条件的确定

（1）脱色单因素试验。①漆油脱色单因素试验根据预试验的结果和文献[19-20]依次考查脱色剂添加量、脱色时间和脱色温度对漆树籽油脱色率的影响。脱色剂添加量：保持脱色时间为30 min，温度为20 ℃，考查脱色剂添加量在1%，2%，3%，4%，5%的范围内变化时对漆油脱色效率的影响程度，确定最佳脱色剂添加量；脱色时间：保持脱色剂添加量3%，脱色温度20 ℃不变，考查脱色时间在20，30，40，50，60 min 的范围内变化时对漆油脱色效率的影响程度，确定最佳脱色时间；脱色温度：保持脱色剂添加量3%，脱色时间30 min 不变，考查脱色温度在20，25，30，35，40 ℃范围内变化时对漆油脱色效率的影响程度，确定最佳脱色温度。②漆蜡脱色单因素试验。根据预试验的结果和文献[9，15，18]依次考查脱色剂添加量、脱色时间和脱色温度对漆蜡脱色率的影响。脱色剂添加量：保持脱色时间为40 min，温度为110 ℃，考查脱色剂添加用量在4.8%，6.4%，8.0%，9.6%，11.2%的范围内变化时对漆油脱色效率的影响程度，确定最佳脱色剂添加量；脱色时间：保持脱色剂添加量6.4%，脱色温度110 ℃不变，考查脱色时间在30，40，50，60，70 min 的范围内变化时对漆油脱色效率的影响程度，确定最佳脱色时间；脱色温度：保持脱色剂添加量6.4%，脱色时间40 min 不变，考查脱色温度在90，100，110，120，130 ℃范围内变化时对漆油脱色效率的影响程度，确定最佳脱色温度。

（2）脱色正交试验设计。①漆油脱色正交试验设计。在前期单因素试验的基础上，选择脱色剂添加量、脱色时间和脱色温度为试验因素，脱色率为试验指标，采用L9（34）正交试验设计表研究其对漆油脱色率的影响。

漆油脱色正交试验因素与水平设计见表1。

表1 漆油脱色正交试验因素与水平设计

②漆蜡脱色正交试验设计。在前期单因素试验的基础上，选择脱色剂添加量、脱色时间和脱色温度为试验因素，色差值为试验指标，采用正交试验设计表研究其对漆蜡脱色率的影响。

漆蜡脱色正交试验因素与水平设计见表2。

表2 漆蜡脱色正交试验因素与水平设计

1.3 数据统计分析

所有试验均重复3 次。使用Origin 8.0 和SPSS 12.0 软件进行数据分析，结果表示为平均值±标准偏差（SD），p＜0.05 被认为是影响显著。

2 结果与分析

2.1 脱色剂的选择试验结果

按照1.2.2（1）进行试验，在相同添加量、相同脱色时间和脱色温度条件下，得到的漆树籽油（LSO）脱色试验结果。

不同脱色剂下漆树籽油的脱色率见表3，不同脱色剂下漆蜡的脱色率见表4。

表3 不同脱色剂下漆树籽油的脱色率

表4 不同脱色剂下漆蜡的脱色率

由表3 可知，相同脱色剂用量下，二氧化硅分子筛对LSO 的脱色率最高，3%的活性白土与5%的人造沸石脱色率次之，脱色率为59.11%，但低于用量1%分子筛的脱色率，因此选择最佳脱色剂为二氧化硅分子筛。以下单因素试验和正交试验均以二氧化硅分子为脱色剂，进行漆树籽油（LSO）的脱色条件的探讨。

由表4 可知，相同单独使用脱色剂情况下，活性白土脱色率较高，活性炭脱色率次之，但脱色率都不是很好，但2 种脱色剂的使用其脱色率比单种要高，因此选择最佳脱色剂为活性白土+活性炭。以下单因素试验和正交试验均以活性白土+活性炭为脱色剂，进行漆蜡的脱色条件的探讨。

2.2 脱色单因素试验结果

2.2.1 漆树籽油脱色单因素试验结果

选择脱色剂SiO2分子筛进行LSO 的脱色试验，按照1.2.3（1）方法进行试验。

脱色剂添加量（a）、脱色时间（b）、脱色温度（c）对漆树籽油（LSO）脱色率的影响见图1。

图1 脱色剂添加量（a）、脱色时间（b）、脱色温度（c）对漆树籽油（LSO）脱色率的影响

由图1（a）可知，适当提高脱色剂的添加量有利于脱色，但是过多脱色剂由于吸附饱和，导致脱色率不再增加。由图1（b）和图1（c）可知，过高的温度和过长的脱色时间反而不利于脱色，因为漆树籽油（LSO）不饱和脂肪酸含量很高[4]，在预试验中已经发现温度（20～80 ℃）升高LSO 油脂氧化速率加快，当温度大于55 ℃时油脂氧化褐变速度大于脱色速度，导致脱色率下降。最终选择脱色剂添加量4.0%，脱色时间40 min，脱色温度40 ℃较佳，进行正交试验。

2.2.2 漆蜡脱色单因素试验结果

根据预试验结果发现（活性白土∶活性炭）为10∶6 时脱色效果较好，按照1.2.3（2）方法进行试验。

脱色剂用量（a）、脱色时间（b）、脱色温度（c）对漆蜡脱色率的影响见图2。

图2 脱色剂用量（a）、脱色时间（b）、脱色温度（c）对漆蜡脱色率的影响

由图2 可知，脱色剂添加量8.0%，脱色时间120 min，脱色温度120 ℃时脱色效果较佳。

2.3 脱色正交试验结果

2.3.1 漆树籽油脱色正交试验结果

LSO 脱色正交试验结果与极差分析见表5。

由表5 可知，影响漆树籽油脱色效果因素的大小顺序为C＞A＞B，即脱色温度＞脱色剂添加量＞脱色时间，其最佳脱色工艺条件为A2B3C3，即脱色剂添加量4.0%，脱色时间50 min，脱色温度50 ℃，在该条件下进行油脂脱色，可以得到透明澄清的油脂，因正交表中无此数据，因此进行验证试验。

表5 LSO 脱色正交试验结果与极差分析

验证试验：准确称取50 g 原料油3 份，置于200 mL 烧杯中，按照4.0%用量称取2.0 g 分子筛，加入到原料油中并于水浴磁力搅拌器中，设置温度50 ℃，转速180 r/min，密封防止氧化，搅拌脱色50 min，之后静置、过滤，滤液测得吸光度，计算脱色率均值为70.10%，脱色率高于正交试验所有数据；漆油3 次脱色后脱色率达75.36%。

2.3.2 漆蜡脱色正交试验结果

漆蜡脱色正交试验结果与极差分析见表6。

表6 漆蜡脱色正交试验结果与极差分析

由表6 可知，影响漆蜡脱色效果因素的大小顺序为C'＞B'＞A'，即脱色温度＞脱色时间＞脱色剂添加量，由极差分析可知其最佳脱色工艺条件为A'2B'2C'2，即脱色剂用量8.0%（5%活性白土+3%活性炭），脱色时间120 min，脱色温度120 ℃，在该条件下进行油脂脱色，可以得到色泽浅黄的漆蜡，因正交表中无此数据，因此进行验证试验。

验证试验：准确称取50 g 原料蜡3 份，置于200 mL 烧杯中，按照4.0%用量称取2.5g 活性白土，加入到融化的蜡中并于油浴磁力搅拌器中，设置温度120 ℃，转速180 r/min，搅拌脱色60 min，之后趁热利用滤布过滤，再加入1.5 g 活性炭，温度设置120 ℃，转速180 r/min，搅拌脱色60 min，利用铜漏斗和滤纸进行热过滤，待其完全凝固，利用色差仪进行色差值的测定，计算脱色率为33.79%，所得数据高于正交试验所有数据，重复3 次漆蜡脱色率达到37.42%，漆蜡白度值78。

4 结论

试验选择的漆油脱色剂为分子筛，漆蜡脱色剂是活性白土及活性炭；确定的漆油脱色最佳条件是脱色剂添加量4%，脱色温度50 ℃，脱色时间50 min，在此条件下漆树籽油重复3 次脱色率达到75.36%，脱色效果良好；漆蜡脱色较好条件是脱色剂添加量8%（5%活性白土+3%活性炭），脱色温度120 ℃，总脱色时间120 min，在此条件下，漆蜡重复3 次脱色率达到37.42%，漆蜡白度值78，色泽为浅黄色。