陳新強 黃 浩 劉 麗 李志良魏錦秋 鐘 帆 饒衛(wèi)芳 王溢豪

（1.梅州市農(nóng)林科學(xué)院林業(yè)研究所/梅州市林業(yè)資源開發(fā)應(yīng)用工程技術(shù)研究中心，廣東 梅州 514011；2.蕉嶺縣福泰生物科技有限公司，廣東 蕉嶺 514165；3.湛江科技學(xué)院，廣東 湛江 524094）

野漆樹Toxicodendron succedaneum又稱木蠟樹,漆樹科漆樹屬落葉小喬木，是一種以產(chǎn)漆籽提取漆蠟為主的特用經(jīng)濟(jì)樹種[1-2]。其漆籽為核果，呈扁斜球狀，約黃豆大小，每年秋季9—10 月成熟，成熟時呈黃褐色有光澤。漆籽外果皮為膜質(zhì)，由表皮細(xì)胞和緊靠其內(nèi)的薄壁細(xì)胞構(gòu)成；中果皮為蠟質(zhì)，占果皮的大部分，可提取漆蠟；陳新強等[3]對野漆樹漆籽的果實性狀進(jìn)行分析，結(jié)果表明其果皮質(zhì)量占漆籽總質(zhì)量的45%～59%，果皮含蠟率在43%～61%之間，蠟含量豐富。漆蠟是重要的化工原料，主要由游離酸，游離醇及結(jié)合酯組成[4-5]，可用于分離精制棕櫚酸、硬脂酸、油酸和亞油酸等；也可以精制三十烷醇等高級脂肪醇，是制皂、洗滌、潤滑、增塑、化妝品等行業(yè)的重要表面活性劑，尤其是由漆蠟加工的脂肪酸蔗糖酯、脂肪酸異丙酯等在國際上應(yīng)用十分廣泛[6-7]。隨著漆蠟的深入研究和利用，漆蠟及其深加工產(chǎn)品可取代棕櫚蠟、蜂蠟和礦物蠟(石蠟)等，廣泛運用在化妝品工業(yè)、文教品工業(yè)、食品工業(yè)和其他輕工業(yè)，如家具業(yè)、印刷業(yè)、油漆及醫(yī)藥品工業(yè)等領(lǐng)域[8]。

我國漆樹資源豐富，約60 屬600 種，現(xiàn)有漆樹群體5 億多株，其中能結(jié)籽的有30 多種1 億多株，年產(chǎn)漆籽量逾160 萬t，位居世界第一[9]。目前國內(nèi)漆樹研究主要以生產(chǎn)生漆為主，漆籽的加工利用還在起步階段，漆蠟提取工藝相對落后。傳統(tǒng)上我國采用土法壓榨或水煮法制取漆蠟，漆蠟得率為15%～20%，殘渣蠟殘留超過20%，所提漆蠟含水分和雜質(zhì)較多，呈深綠色或灰綠色，品質(zhì)較差[10]。目前國內(nèi)漆蠟的制取方法主要為壓榨法（機榨）、有機溶劑浸提和預(yù)榨-浸提法3 種，漆蠟得率能達(dá)到30%。日本的漆蠟提取工藝較為先進(jìn)，早期采用壓榨法，現(xiàn)主要采用有機溶劑浸提法進(jìn)行加工，其采用正己烷提取加工的漆蠟呈奶白色或淺黃色，外觀極佳。目前國內(nèi)對漆蠟的提取加工有較多研究，謝碧霞等[11]研究了不同溶劑對日本野漆蠟萃取效果的影響，結(jié)果表明石油醚(30～60 ℃)是漆蠟萃取的最佳溶劑，浸提溫度低，時間短，漆蠟萃取率高，產(chǎn)品白度值高、色澤好，操作過程安全；張沖等[12]采用超臨界CO2萃取技術(shù)對漆籽中漆蠟（油）提取方法進(jìn)行了研究，得出超臨界CO2萃取漆籽中漆蠟的最佳操作條件為：萃取壓力35 MPa，萃取溫度35 ℃，萃取時間1.5 h，CO2流量18 L·h-1；董艷鶴等[13]對漆蠟萃取工藝進(jìn)行優(yōu)化，最佳工藝條件為石油醚萃取、回流溫度80 ℃、固液比1 ∶20、萃取時間60 min、提取2 次。

本文在前人研究基礎(chǔ)上，采用壓榨法、有機溶劑浸提法和超臨界CO2萃取法3 種不同的加工方法提取漆蠟，比較這3 種提取加工方法的漆蠟得率，并對所得漆蠟的物理指標(biāo)和脂肪酸組分進(jìn)行分析，為企業(yè)選擇漆蠟提取加工方法提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試野漆樹漆籽（樹齡8 年）采自梅州市蕉嶺縣廣福鎮(zhèn)留畬村日本野漆樹種植基地。該漆樹為2013 年從江西寧都引種的日本野漆樹種子苗。

儀器：SFE330-50-72 高效超臨界CO2萃取裝置、SFE231-50-06 型超臨界CO2逆流萃取裝置（中山大學(xué)南藥集成制造與過程控制技術(shù)研究中心與南通睿智超臨界科技發(fā)展有限公司聯(lián)合制造）；TRACE 1300-ISQ 氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國Thermo Fisher Scientific 公司）；HP-5ms（5%-苯基）-甲基聚硅氧烷毛細(xì)管柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm）；恒溫水浴鍋；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器、循環(huán)真空泵；索氏提取器；螺旋壓榨機；真空干燥箱；植物粉碎機；萬分之一分析天平；MJ33 快速水分測定儀；MP430 全自動視頻熔點儀；電子天平等。

試劑：硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.1 mol·L-1）、鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.503 6 mol·L-1）、氫氧化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.100 5 mol·L-1）（廣州臻萃質(zhì)檢技術(shù)服務(wù)有限公司）；95%乙醇、丙酮、石油醚、乙醚（分析純，廣州化學(xué)試劑廠）等。

1.2 試驗方法

1.2.1 壓榨法 采用機榨，使用螺旋壓榨機，經(jīng)過多次壓力調(diào)試后進(jìn)行。工藝流程為：漆籽→清理除雜→脫核（含蠟果皮）→破碎→軋胚→蒸炒→壓榨→漆蠟。本試驗中每次壓榨投料（脫核含蠟果皮）50 kg。3 次重復(fù)。

1.2.2 有機溶劑浸提法 漆籽自然干燥后清理除雜，脫核得含蠟果皮，粉碎后稱取10.0 g 樣品加入索氏提取器，加入120 mL 丙酮于80 ℃條件下回流2 h，然后蒸發(fā)溶劑，冷卻后析出漆蠟。3 次重復(fù)。

1.2.3 超臨界CO2萃取 萃取釜壓力30 MPa、萃取釜溫度55 ℃，分離釜I 壓力9 MPa、溫度為55 ℃，分離釜II 壓力為6 MPa、溫度為50 ℃，分離釜III壓力為6 MPa，溫度為50 ℃，萃取時間120 min。3次重復(fù)，每次投料3.5 kg。

提取完漆蠟后的殘渣蠟殘留檢測：使用有機溶劑浸提法，稱取10.0 g 提取后樣品殘渣加入索氏提取器，加入120 mL 石油醚于55 ℃條件下回流2 h，然后蒸發(fā)溶劑，冷卻后析出漆蠟。

1.2.4 蠟得率計算 含蠟率(%)=萃取漆蠟質(zhì)量(g)/稱量樣品質(zhì)量(g)。

1.3 項目測定

1.3.1 物理指標(biāo)檢測 色澤、外觀及氣味：參照GB/T 5525-2008 測定[14]；熔點DSC：參照GB/T 22232-2008 測定[15]；水分及可揮發(fā)物：參照GB 5009.236-2016 第二法測定[16]；不溶性雜質(zhì)：參照GB/T 17526-2008 測定[17]；酸值：參照GB 5009.229-2016 第二法測定[18]；碘值：參照GB/T 5532-2008 測定[19]；皂化值：參照GB/T 5534-2008 測定[20]；總砷：參照GB 5009.11-2014 第一篇 第二法測定[21]；鉛：參照GB 5009.12-2017 第二法測定[22]；溶劑殘留：參照GB 5009.262-2016測定[23]。

1.3.2 脂肪酸組分及含量測定 樣品制備：稱取樣品50 mg，精密稱定，加5 mL 色譜級正己烷搖勻溶解，加5 mL 0.5 mol·L-1的KOH 的甲醇溶液，振搖30 s，靜置澄清，加入1 g 無水硫酸鈉，搖勻，靜置1 h，取上清液即得。

GC 條件：色譜柱為安捷倫HP-5ms（5%-苯基）-甲基聚硅氧烷毛細(xì)管柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm）；程序升溫：190 ℃→200 ℃，1 ℃·min-1，保持5 min；200 ℃→210 ℃，0.5 ℃·min-1，保持3 min；210 ℃→280 ℃，10 ℃·min-1；保持10 min。質(zhì)譜條件中溶劑延遲5 min；進(jìn)樣口溫度250 ℃，分流比100 : 1，載氣為氦氣，流速1.0 mL·min-1，進(jìn)樣量：3 μL。

MS 條件：傳輸管溫度250 ℃；離子源溫度230 ℃；EI 離子源，電子能量70 ev；全掃描，掃描范圍：25～500。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采 用SPSS 19.0 與Microsoft Excel 2007 軟 件進(jìn)行方差分析，多重比較分析采用LSD 法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同提取方法漆蠟得率比較

試驗表明不同提取方法對漆蠟得率（F=41.647，P＜0.01）的影響具有極顯著差異。有機溶劑浸提法的漆蠟平均得率顯著高于其他兩種方法，達(dá)43.67%；其次為超臨界CO2萃取法，漆蠟平均得率37.31%，顯著高于壓榨漆蠟的平均得率34.12%（表1）。3 種方法的漆蠟得率均大于34%,能夠達(dá)到加工生產(chǎn)的要求。對比提取物的外觀和氣味，3 種方法所得漆蠟均有蠟香味，其中壓榨法的外觀最差，雜質(zhì)含量較多；超臨界CO2萃取的外觀最佳，為淡黃色固體，接近日本木蠟的外觀。在提取后的殘渣蠟殘留方面，壓榨法的殘渣蠟殘留較高，含量為8.84%，其余兩種方法的殘渣蠟殘留都小于2%，表明有機溶劑浸提法和超臨界CO2萃取法的提取效率要高于壓榨法。同時在試驗中發(fā)現(xiàn)超臨界CO2萃取試驗中還存在出料不暢及管道殘留問題，進(jìn)一步優(yōu)化工藝后，超臨界CO2萃取的得率還可以提升。

表1 不同提取方法漆蠟得率Table 1 Collect rate of lacquer wax by different extraction methods

2.2 不同提取方法所得漆蠟物理性質(zhì)及危害成分分析

不同提取方法所得漆蠟物理性質(zhì)檢測結(jié)果見表2。3 種提取方法所得漆蠟的熔點無顯著差異，約53.2～53.7 ℃。雜質(zhì)含量：壓榨所得漆蠟的雜質(zhì)最多，水分及揮發(fā)物、不溶性雜質(zhì)均顯著高于有機溶劑萃取和超臨界CO2萃取漆蠟，可能是由于壓榨法需要高溫蒸炒（120 ℃，30 min），使得一些脂溶性物質(zhì)及其他雜質(zhì)進(jìn)入蠟中一同壓榨出來。酸值：壓榨所得漆蠟的酸值最高，超臨界CO2萃取漆蠟酸值最小，這可能與壓榨漆蠟所含的雜質(zhì)多，不飽和油脂和游離脂肪酸含量高有關(guān)。碘值是鑒別油脂的一個重要參數(shù)，可用來判斷所含脂肪酸的不飽和程度，碘值高，則不飽和雙鍵較多，易被氧化而容易酸敗變質(zhì)。試驗中3 種方法所得漆蠟的碘值差異不大，均較小，表明不飽和程度較低，脂肪酸以不飽和脂肪酸為主。皂化值的大小與油脂所含脂肪酸的分子質(zhì)量有關(guān)，一般同一油料生產(chǎn)的油脂，皂化值的變動不會太大[24]，試驗中3 種提取方法所得漆蠟的皂化值無顯著差異，均為208。在植物提取物中危害成分方面，超臨界CO2萃取漆蠟質(zhì)量最好，總砷、鉛、溶劑殘留量均能達(dá)到食用漆蠟的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17526[17]（總砷≤0.1 mg·kg-1、鉛≤0.1 mg·kg-1、溶劑殘留量：不得檢出），而壓榨漆蠟存在鉛超標(biāo)，有機溶劑萃取漆蠟存在有機溶劑殘留。

表2 不同提取方法所得漆蠟物理性質(zhì)Table 2 Physical properties of lacquer wax obtained by different extraction methods

2.3 有機溶劑萃取和超臨界CO2 萃取所得漆蠟的脂肪酸組分及含量分析

由表3 可知，兩個方法所得漆蠟的主要脂肪酸組分相同，為棕櫚酸、油酸和硬脂酸，但在各脂肪酸的含量方面，兩個方法所得漆蠟有較大差別，有機溶劑萃取漆蠟這3 種脂肪酸占94.97%，分別為67.59%、19.22%、8.16%；超臨界CO2萃取漆蠟這3 種脂肪酸占95.56%，分別為78.95%、11.21%、5.40%。棕櫚酸、硬脂酸和油酸等高級脂肪酸是合成脂肪酸蔗糖酯、棕櫚酸異丙酯等的重要原料，脂肪酸蔗糖酯是一種新型表面活性劑，廣泛用以食品、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域。

表3 漆蠟的主要脂肪酸組分及含量Table 3 Main fatty acid components and content of lacquer wax

3 結(jié)論與討論

該研究發(fā)現(xiàn)，不同提取方法的漆蠟得率具有極顯著差異（F=41.647，P＜0.01），有機溶劑浸提法的漆蠟平均得率顯著高于其他兩種方法，達(dá)43.67%；其次為超臨界CO2萃取法，漆蠟平均得率37.31%，機榨法的平均得率最低，為34.12%。對比3 種方法所提漆蠟的物理性質(zhì)，熔點、碘值、皂化值無顯著差異，酸值為壓榨所得漆蠟最高，超臨界CO2萃取最低，這可能與壓榨漆蠟所含的雜質(zhì)多，不飽和油脂和游離脂肪酸含量高有關(guān)；與王成章[5]對江西寧都漆籽所提漆蠟相比，熔點（53.2～53.5 ℃）差異不大，皂化值（236.9）、碘值（0.87）、酸值（9.58）有較大差異；與史安伯[25]對湖北漆籽所提漆蠟相比，皂化值差異不大（209.3），熔點（48.8 ℃）、碘值（38.2）、酸值（20.9）有較大差異；其原因應(yīng)該與漆樹品種、生長環(huán)境及提取工藝不同有關(guān)。雜質(zhì)方面：壓榨法所得漆蠟的水分及揮發(fā)物、不溶性雜質(zhì)均最高，超臨界CO2萃取最低。危害成分方面：壓榨法所得漆蠟存在鉛超標(biāo)，有機溶劑浸提法所得漆蠟存在重金屬殘留，超臨界CO2萃取法所得漆蠟質(zhì)量最佳，能達(dá)到食用漆蠟的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17526[17]。

對漆蠟脂肪酸組分分析表明，不同提取工藝所得漆蠟的主要脂肪酸組分相同，為棕櫚酸、油酸和硬脂酸，但各組分含量有較大差異。由于此次試驗樣本數(shù)量太少，此結(jié)論還需要進(jìn)一步試驗。

對比壓榨法、有機溶劑浸提法和超臨界CO2萃取法3 種提取漆蠟的方法各自的優(yōu)缺點，試驗初步研究結(jié)論如下。壓榨法：漆蠟得率超過34%，能達(dá)到加工生產(chǎn)的需求，其優(yōu)點是設(shè)備一次性投入較少。缺點是：①殘渣蠟殘留較多，超過8%；②壓榨前預(yù)處理需要經(jīng)過高溫蒸炒（120 ℃），容易將脂溶性色素和其他雜質(zhì)融進(jìn)蠟中，所得漆蠟雜質(zhì)多，品質(zhì)較差，且后期脫色較難，必須進(jìn)一步加工精制；③生產(chǎn)工序多，加工過程中容易有重金屬殘留。溶劑浸提法：漆蠟得率最高，超過43%，殘渣蠟殘留極少，小于1%，同時所提取的漆蠟在色澤、熔點、氣味、酸價、皂化價、碘價等指標(biāo)均優(yōu)于壓榨漆蠟，技術(shù)成熟，其缺點是有機溶劑往往是易燃易爆易制毒物品，受到安全管制并需要建設(shè)防爆車間，成本高，管理困難；同時所提取漆蠟中會有溶劑殘留，較難去除，對人健康有一定危害，并使產(chǎn)品失去天然無副作用的重要賣點。超臨界CO2萃取法：SFE-CO2是一種新型萃取分離技術(shù)，在提取天然產(chǎn)物時具有顯著優(yōu)越性，對植物油、酯等化合物表現(xiàn)出優(yōu)異的溶解性，同時在生產(chǎn)過程中操作方便、穩(wěn)定、安全無毒、且可避免產(chǎn)品的氧化[26]。在提取漆蠟試驗中，超臨界CO2萃取漆蠟得率超過37%，殘渣蠟殘留小于2%。所得漆蠟外觀、品質(zhì)最好，各項指標(biāo)均能達(dá)到食用漆蠟的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17526，達(dá)到中國林科院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所確定的精制野漆樹漆蠟指標(biāo)。其缺點是設(shè)備昂貴，對漆蠟的提取工藝還需進(jìn)一步優(yōu)化，以解決出料不暢及管道殘留問題，進(jìn)一步提高漆蠟得率。