郭少海，羅 凡，王亞萍，費(fèi)學(xué)謙，姚小華

(中國林業(yè)科學(xué)研究院 亞熱帶林業(yè)研究所，浙江 富陽 311400)

油茶原產(chǎn)于我國，在南方地區(qū)廣泛栽培，被譽(yù)為世界四大木本油料之一[1]。油茶籽油物理化學(xué)性質(zhì)類似于橄欖油[2]，其脂肪酸組成與橄欖油接近[3]，其中不飽和脂肪酸含量在90%以上，以油酸和亞油酸為主[4]。油茶籽油含有茶皂苷、茶多酚和VE等多種生物活性物質(zhì)，有殺菌止癢、促進(jìn)皮膚代謝和提高免疫力的功效[5]。油茶籽油是抗氧化性強(qiáng)的植物油，精煉后酸價(jià)低，熱穩(wěn)定好[6]。左偉英等[7]對未精煉油茶籽油和橄欖油進(jìn)行了對比研究，發(fā)現(xiàn)未精煉油茶籽油對各個(gè)波段紫外光的吸收能力與橄欖油相似,明顯強(qiáng)于白礦油和甘油。這些特性使油茶籽油成為理想的化妝品基礎(chǔ)油。

如何通過控制工藝條件，研發(fā)出微量營養(yǎng)成分保留較好、加工損耗小、成本低的加工技術(shù)，是目前油茶籽化妝品基礎(chǔ)油研發(fā)的最主要的難題。郭少海等[8]進(jìn)行了油茶籽化妝品基礎(chǔ)油脫膠工藝的研究，解決了脫膠、堿煉過程中，微量營養(yǎng)成分和中性油損耗過大，中間品質(zhì)量較差的難題，使得低成本、高品質(zhì)油茶籽化妝品基礎(chǔ)油的研發(fā)成為可能。目前在油脂脫色過程中，由于脫色劑選擇不合理且用量過大，使得油茶籽油中的有效成分損失太大，回色快，脫色油脫臭后得率低，造成了加工成本過高、品質(zhì)低的問題。在保證脫膠、堿煉工藝合理的基礎(chǔ)上，如何通過控制脫色工藝條件，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低加工成本，對拓展油茶籽油應(yīng)用范圍意義重大。

本研究對選擇油茶籽油復(fù)合脫色劑進(jìn)行了探討，研究了脫色工藝條件對油茶籽脫色油色澤及微量營養(yǎng)成分的影響，從而確定油茶籽化妝品基礎(chǔ)油復(fù)合脫色劑的使用及脫色的合理工藝條件，為高品質(zhì)、低成本油茶籽化妝品基礎(chǔ)油的開發(fā)提供一定的參考，也為油茶籽油精煉工藝的改進(jìn)提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

油茶籽脫膠堿煉油：原料產(chǎn)于浙江康能食品有限公司，原油為實(shí)驗(yàn)室壓榨，脫膠堿煉油采用郭少海等[9]方法制得。

無水乙醚、乙醇、醋酸、KOH等均為分析純；膨潤土、凹凸棒土、活性炭等均為食品級(jí)。

5 L精煉機(jī)組，浙江海寧正浩過濾機(jī)有限公司； DD-5M離心機(jī)，長沙湘儀離心機(jī)有限公司； 5975B型氣相色譜儀，美國安捷倫公司；Waters 1525型高效液相色譜儀；UV-2550型紫外分光光度計(jì)，日本島津；羅維朋比色計(jì)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 油茶籽油理化指標(biāo)測定

VE的測定參考文獻(xiàn)[9-11] ；含水率、角鯊烯及谷甾醇含量的測定參考文獻(xiàn)[12]的方法；多酚含量的測定采用福林酚比色法[13]；苯并芘的測定采用高效液相色譜法[14]；磷含量的測定采用GB 5009.87—2016；色澤的測定采用GB/T 22460—2008；酸價(jià)的測定采用GB 5009.229—2016；過氧化值的測定采用GB 5009.227—2016；不溶性雜質(zhì)含量的測定采用GB/T 15688—2008。

1.2.2 油茶籽化妝品基礎(chǔ)油脫色工藝流程

油茶籽脫膠堿煉油→加檸檬酸→加熱→快速混合→加復(fù)合脫色劑→脫色→過濾→油茶籽化妝品脫色油。

1.2.3 實(shí)驗(yàn)方案

將油茶籽脫膠堿煉油，加入一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)檸檬酸，加熱后，在快速攪拌條件下，送入脫色罐，加入復(fù)合脫色劑，控制不同時(shí)間和脫色劑用量(占油質(zhì)量，下同)進(jìn)行脫色，脫色后過濾，得到脫色油。研究不同的脫色劑對油茶籽油色澤的影響，并確定復(fù)合脫色劑的配比，通過脫色劑用量、脫色時(shí)間及脫色溫度對油茶籽化妝品脫色油品質(zhì)的影響，確定實(shí)現(xiàn)脫色油基本無色及保持較高含量微量營養(yǎng)成分的脫色工藝條件。

油脂中紅色的外觀作用比黃色明顯，一般羅維朋紅色(R)0.1(133.4 mm槽)時(shí)，紅色才會(huì)不明顯；羅維朋黃色(Y)2.5(133.4 mm槽)以下時(shí)，黃色不明顯。因此，如何通過選擇脫色劑的比例，研究脫色工藝條件，使得油茶籽化妝品脫色油色澤不高于R0.1Y2.5(133.4 mm槽)，同時(shí)微量營養(yǎng)成分得到較好保留的工藝條件，是進(jìn)行本研究的根本目的。

實(shí)驗(yàn)過程中為了更好地進(jìn)行比較，保持以下工藝條件不變：①酸反應(yīng)中檸檬酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%，用量0.02%，反應(yīng)時(shí)間30 min；②脫色真空度為不大于2.67 kPa。

2 結(jié)果與討論

2.1 油茶籽脫膠堿煉油理化指標(biāo)

經(jīng)測定，油茶籽脫膠堿煉油的酸價(jià)(KOH)0.1 mg/g, 過氧化值1.52 mmol/kg, 色澤R2.2/Y25(25.4 mm槽)，含水率0.02%, 不溶性雜質(zhì)含量0.01%，磷含量5.94 mg/kg，苯并芘含量6 μg/kg，多酚、VE、角鯊烯和谷甾醇含量分別為36.69、298.4、71.92 mg/kg和316.6 mg/kg。

2.2 復(fù)合脫色劑配比的選擇

油脂加工脫色劑通常選擇膨潤土和凹凸棒土，主要是這兩種脫色劑價(jià)格便宜，脫色力強(qiáng)?；诨钚蕴繉Ρ讲④诺挠行摮饔?，實(shí)驗(yàn)參考文獻(xiàn)[15] 選擇活性炭作為輔助脫色劑，主要用于脫除油中的苯并芘。實(shí)驗(yàn)中，固定脫色溫度105℃，脫色時(shí)間35 min。

2.2.1 活性炭用量的選擇

活性炭用量對油茶籽油中苯并芘的脫除效果見表1。

表1 活性炭用量對油茶籽油中苯并芘的脫除效果

由表1可知，隨著活性炭用量的增加，油茶籽油中苯并芘含量呈下降趨勢，當(dāng)活性炭用量達(dá)到0.3%時(shí)，油茶籽油中苯并芘基本被完全脫除。實(shí)際生產(chǎn)中，考慮到質(zhì)量安全及成本的關(guān)系，活性炭用量確定為0.3%～0.5%。

2.2.2 膨潤土和凹凸棒土脫色效果比較

2.2.2.1 膨潤土用量對油茶籽油色澤的影響(見表2)

表2 膨潤土用量對油茶籽油色澤的影響

由表2可知，隨著膨潤土用量的增加，油茶籽油的色澤呈下降趨勢，且紅色下降較快，當(dāng)膨潤土用量達(dá)到7.5%以上時(shí)，油茶籽油的紅色基本被脫除，脫色油接近無色。因此，單獨(dú)采用膨潤土脫色時(shí)，其用量不能低于7.5%。

2.2.2.2 凹凸棒土用量對油茶籽油色澤的影響(見表3)

表3 凹凸棒土用量對油茶籽油色澤的影響

由表3可知，隨著凹凸棒土用量的增加，油茶籽油的色澤呈下降趨勢，當(dāng)凹凸棒土用量達(dá)到8%時(shí)，油茶籽油的紅色已經(jīng)下降到固定值0.1。因此，單獨(dú)采用凹凸棒土脫色時(shí)，其用量不能低于8%。

2.2.2.3 兩種脫色劑脫色效果的比較

從表2和表3同比例脫色劑對比可以看出，膨潤土脫除紅色能力較凹凸棒土明顯，凹凸棒土脫黃色能力優(yōu)于膨潤土。因此，復(fù)合脫色劑的配比選擇應(yīng)以脫除紅色能力強(qiáng)的膨潤土為主。

2.2.3 復(fù)合脫色劑配比的選擇

固定活性炭用量為0.5%、復(fù)合脫色劑總用量為7.5%，考察復(fù)合脫色劑配比對油茶籽油脫色效果的影響，結(jié)果見表4。

表4 復(fù)合脫色劑配比對油茶籽油脫色效果的影響

由表4可知，當(dāng)脫色劑膨潤土+凹凸棒土配比為7.5%+2.5%時(shí)，脫色油色澤最淺，因此復(fù)合脫色劑配比確定為7.5%膨潤土+2.5%凹凸棒土+0.5%活性炭。

2.3 復(fù)合脫色劑用量對油茶籽化妝品脫色油品質(zhì)的影響

固定脫色溫度105℃、脫色時(shí)間35 min，考察復(fù)合脫色劑用量對油茶籽化妝品脫色油品質(zhì)的影響，結(jié)果見表5。

表5 復(fù)合脫色劑用量對油茶籽化妝品脫色油品質(zhì)的影響

由表5可知：隨著復(fù)合脫色劑用量的增加，磷含量、多酚含量、VE含量、角鯊烯含量、谷甾酸含量以及得率均呈下降趨勢，但微量營養(yǎng)成分的變化較??；在實(shí)驗(yàn)用量范圍內(nèi)，過氧化值無明顯變化規(guī)律。當(dāng)復(fù)合脫色劑用量達(dá)到7%以上時(shí)，色澤下降較明顯，且符合化妝品脫色油的要求；當(dāng)用量大于8%時(shí)，色澤符合化妝品脫色油要求，但色澤下降不明顯。因此，考慮到加工成本和對色澤等方面的要求，合適的復(fù)合脫色劑用量為7%～8%。

2.4 脫色溫度對油茶籽化妝品脫色油品質(zhì)的影響

固定復(fù)合脫色劑用量7.5%、脫色時(shí)間35 min，考察脫色溫度對油茶籽化妝品脫色油品質(zhì)的影響，結(jié)果見表6。

由表6可知，隨著脫色溫度的升高，多酚含量、VE含量、角鯊烯含量、谷甾醇含量、磷含量、酸價(jià)、過氧化值、得率均無明顯變化規(guī)律。隨著脫色溫度的上升，色澤開始呈下降趨勢，當(dāng)脫色溫度大于110℃時(shí)，黃色值輕微上升；在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，95℃較低溫度時(shí)，脫色效果較差，脫色油色澤不符合化妝品脫色油要求；100～115℃時(shí)，脫色油色澤均符合化妝品脫色油要求，但由于脫色溫度大于110℃時(shí)黃色值輕微上升，說明脫色溫度過高會(huì)造成脫色油回色，故合適的脫色溫度為100～110℃。

表6 脫色溫度對油茶籽化妝品脫色油品質(zhì)的影響

2.5 脫色時(shí)間對油茶籽化妝品脫色油品質(zhì)的影響

固定復(fù)合脫色劑用量7.5%、脫色溫度105℃，考察脫色時(shí)間對油茶籽化妝品脫色油品質(zhì)的影響，結(jié)果見表7。

表7 脫色時(shí)間對油茶籽化妝品脫色油品質(zhì)的影響

由表7可知，多酚、谷甾醇在較短脫色時(shí)間25 min時(shí)含量較高，VE、角鯊烯含量隨脫色時(shí)間的延長基本呈下降趨勢，磷含量、酸價(jià)、過氧化值變化規(guī)律不明顯。當(dāng)脫色時(shí)間大于30 min時(shí)，微量營養(yǎng)成分變化幅度較小。在較短脫色時(shí)間25 min時(shí)，得率較高，隨著脫色時(shí)間的延長，得率變化無規(guī)律，脫色油的色澤呈下降趨勢。在較短脫色時(shí)間25 min時(shí)，脫色油色澤不符合化妝品脫色油的要求；當(dāng)脫色時(shí)間大于40 min時(shí)，脫色油色澤已經(jīng)沒有明顯變化。因此，綜合考慮到加工成本和對色澤等方面的要求，合適的脫色時(shí)間為30～40 min。

2.6 脫色驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)9個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，編號(hào)為B1～B9，脫色驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)條件見表8，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表9。

由表9可知：隨著脫色劑用量的增加，磷含量呈下降趨勢，當(dāng)脫色劑用量大于7.5%時(shí)，磷含量下降趨勢不明顯；隨著脫色劑用量的增加，多酚含量、VE含量、角鯊烯含量、谷甾醇含量、色澤、得率呈下降趨勢，酸價(jià)呈上升趨勢，過氧化值先下降然后趨于平穩(wěn)。在脫色劑用量相同的條件下，各項(xiàng)指標(biāo)變化無規(guī)律。實(shí)驗(yàn)條件下，各實(shí)驗(yàn)號(hào)的色澤均符合化妝品脫色油的要求，說明油茶籽化妝品基礎(chǔ)油的脫色工藝中，復(fù)合脫色劑用量7%～8%，脫色時(shí)間30～40 min，脫色溫度100～110℃的工藝條件是合理的。生產(chǎn)過程中，我們一般選取的脫色工藝條件為：復(fù)合脫色劑用量7.5%，脫色溫度105℃，脫色時(shí)間40 min。

表8 油茶籽化妝品基礎(chǔ)油脫色驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)條件

表9 油茶籽化妝品基礎(chǔ)油脫色驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié) 論

本研究的目的是為了找出在脫色油色澤符合后續(xù)加工工藝時(shí)，微量營養(yǎng)成分含量高，加工得率較高，酸價(jià)、過氧化值變化較小的脫色工藝條件。通過脫色劑配比選擇實(shí)驗(yàn)及脫色條件實(shí)驗(yàn)，得到以下結(jié)果：

(1)復(fù)合脫色劑的選擇分別為膨潤土、凹凸棒土和活性炭，復(fù)合脫色劑配比為7.5%膨潤土+2.5%凹凸棒土+0.5%活性炭。

(2)復(fù)合脫色劑的合適用量為7%～8%。用量偏低，雖然得率和微量營養(yǎng)成分偏高，但脫色油色澤不符合化妝品脫色油的要求，使得無色的油茶籽化妝品基礎(chǔ)油加工很難實(shí)現(xiàn)；用量較大時(shí)，雖然色澤滿足化妝品脫色油的要求，但脫色油質(zhì)量下降和加工成本明顯增加，是不可取的。

(3)合適的脫色時(shí)間為30～40 min。脫色時(shí)間短，色澤不合格；脫色時(shí)間過長，副反應(yīng)增加，影響生產(chǎn)效率，且脫色油質(zhì)量下降，加工成本增加。

(4)合適的脫色溫度為100～110℃。溫度偏低，色澤不合格；溫度偏高，脫色油質(zhì)量下降且回色，加工成本增加。

(5)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明，油茶籽油化妝品基礎(chǔ)油合適的脫色工藝條件為脫色劑用量7%～8%，脫色時(shí)間30～40 min、脫色溫度100～110℃。在此條件下，脫色油色澤小于R0.1/Y2.5，微量營養(yǎng)成分多酚、VE、角鯊烯、谷甾醇含量分別在27、263、64、276 mg/kg左右，得率約92.5%，酸價(jià)、過氧化值、磷含量變化較小。