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油茶籽化妝品基礎油復合脫色工藝的研究

發布日期:2019-08-13 中國油脂網

 郭少海,羅 凡,王亞萍,費學謙,姚小華
(中國林業科學研究院 亞熱帶林業研究所,浙江 富陽 311400)
 
 
摘要:研究了不同脫色劑對油茶籽化妝品基礎油的脫色效果,確定了最佳的復合脫色劑配比為75%膨潤土+2.5%凹凸棒土+0.5%活性炭(占油質量)。通過對油茶籽油脫色溫度、脫色時間、復合脫色劑用量的單因素實驗及驗證實驗,得出油茶籽化妝品基礎油的最佳脫色工藝條件為復合脫色劑用量7%~8%、脫色時間30~40 min、脫色溫度100~110 ℃,此條件下脫色油色澤小于R01 /Y2.5,微量營養成分多酚、VE、角鯊烯、谷甾醇含量分別為27、 263、64、276 mg/kg左右,得率約92.5%,酸價、過氧化值、磷含量變化較小。
關鍵詞:油茶籽油;化妝品基礎油;復合脫色劑;微量營養成分
中圖分類號:TQ658;TQ651   文獻標識碼:A
文章編號:1003-7969(2019)07-0059-05
 
Bleaching process of oil-tea camellia seed oil used for cosmetic base oil
GUO Shaohai,LUO Fan,WANG Yaping,FEI Xueqian,YAO Xiaohua
(China Academy of Forestry Research Institute of Subtropical Forestry,Fuyang 311400, Zhejiang, China)
 
 
Abstract:The bleaching effect of different bleaching agents on oil-tea camellia seed oil for cosmetic base oil was studied, and the optimal ratio of composite bleaching agents was determined as 7.5% bentonite-25% attapulgite-0.5% activated carbon. The bleaching temperature, bleaching time and amount of composite bleaching agents were studied by single factor experiment and verification experiment. The results showed that the optimal bleaching conditions of oil-tea camellia seed oil for cosmetic base oil were obtained as follows: amount of composite agents 7%- 8%, bleaching time 30-40 min, bleaching temperature 100-110 ℃. Under these conditions, the color of bleached oil was less than R01/Y2.5, the contents of micronutrient polyphenols, VE, squalene and sitosterol were 27, 263, 64, 276 mg/kg respectively, the yield was about 92.5%, and the changes of acid value, peroxide value and phosphorus content were small.
Key words:oil-tea camellia seed oil; cosmetic base oil; composite bleaching agents; micronutrient

油茶原產于我國,在南方地區廣泛栽培,被譽為世界四大木本油料之一\[1\]。油茶籽油物理化學性質類似于橄欖油\[2\],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,有殺菌止癢、促進皮膚代謝和提高免疫力的功效\[5\]。油茶籽油是抗氧化性強的植物油,精煉后酸價低,熱穩定好\[6\]。左偉英等\[7\]對未精煉油茶籽油和橄欖油進行了對比研究,發現未精煉油茶籽油對各個波段紫外光的吸收能力與橄欖油相似,明顯強于白礦油和甘油。這些特性使油茶籽油成為理想的化妝品基礎油。
 
如何通過控制工藝條件,研發出微量營養成分保留較好、加工損耗小、成本低的加工技術,是目前油茶籽化妝品基礎油研發的最主要的難題。郭少海等\[8\]進行了油茶籽化妝品基礎油脫膠工藝的研究,解決了脫膠、堿煉過程中,微量營養成分和中性油損耗過大,中間品質量較差的難題,使得低成本、高品質油茶籽化妝品基礎油的研發成為可能。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、品質低的問題。在保證脫膠、堿煉工藝合理的基礎上,如何通過控制脫色工藝條件,提高產品質量,降低加工成本,對拓展油茶籽油應用范圍意義重大。
 
本研究對選擇油茶籽油復合脫色劑進行了探討,研究了脫色工藝條件對油茶籽脫色油色澤及微量營養成分的影響,從而確定油茶籽化妝品基礎油復合脫色劑的使用及脫色的合理工藝條件,為高品質、低成本油茶籽化妝品基礎油的開發提供一定的參考,也為油茶籽油精煉工藝的改進提供借鑒。
 
1材料與方法
 
1.1實驗材料
 
油茶籽脫膠堿煉油:原料產于浙江康能食品有限公司,原油為實驗室壓榨,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。
 
5L精煉機組,浙江海寧正浩過濾機有限公司;DD-5M離心機,長沙湘儀離心機有限公司;5975B型氣相色譜儀,美國安捷倫公司;Waters1525型高效液相色譜儀;UV-2550型紫外分光光度計,日本島津;羅維朋比色計。
 
1.2實驗方法
 
1.2.1油茶籽油理化指標測定
 
VE的測定參考文獻\[9-11\];含水率、角鯊烯及谷甾醇含量的測定參考文獻\[12\]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GB500987—2016;色澤的測定采用GB/T22460—2008;酸價的測定采用GB5009.229—2016;過氧化值的測定采用GB5009.227—2016;不溶性雜質含量的測定采用GB/T15688—2008。
 
1.2.2油茶籽化妝品基礎油脫色工藝流程
 
油茶籽脫膠堿煉油→加檸檬酸→加熱→快速混合→加復合脫色劑→脫色→過濾→油茶籽化妝品脫色油。
 
1.2.3實驗方案
 
將油茶籽脫膠堿煉油,加入一定質量分數檸檬酸,加熱后,在快速攪拌條件下,送入脫色罐,加入復合脫色劑,控制不同時間和脫色劑用量(占油質量,下同)進行脫色,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,并確定復合脫色劑的配比,通過脫色劑用量、脫色時間及脫色溫度對油茶籽化妝品脫色油品質的影響,確定實現脫色油基本無色及保持較高含量微量營養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(133.4mm槽)時,紅色才會不明顯;羅維朋黃色(Y)2.5(133.4mm槽)以下時,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(133.4mm槽),同時微量營養成分得到較好保留的工藝條件,是進行本研究的根本目的。
 
實驗過程中為了更好地進行比較,保持以下工藝條件不變:①酸反應中檸檬酸質量分數50%,用量0.02%,反應時間30min;②脫色真空度為不大于2.67kPa。
 
2結果與討論
 
2.1油茶籽脫膠堿煉油理化指標
 
經測定,油茶籽脫膠堿煉油的酸價(KOH)0.1mg/g,過氧化值1.52mmol/kg,色澤R2.2/Y25(25.4mm槽),含水率0.02%,不溶性雜質含量001%,磷含量5.94mg/kg,苯并芘含量6μg/kg,多酚、VE、角鯊烯和谷甾醇含量分別為36.69、2984、71.92mg/kg和316.6mg/kg。
 
2.2復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格便宜,脫色力強。基于活性炭對苯并芘的有效脫除作用,實驗參考文獻\[15\]選擇活性炭作為輔助脫色劑,主要用于脫除油中的苯并芘。實驗中,固定脫色溫度105℃,脫色時間35min。
 
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。
 
 
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,當活性炭用量達到03%時,油茶籽油中苯并芘基本被完全脫除。實際生產中,考慮到質量安全及成本的關系,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)
 
 
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,當膨潤土用量達到7.5%以上時,油茶籽油的紅色基本被脫除,脫色油接近無色。因此,單獨采用膨潤土脫色時,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)
 
 
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,當凹凸棒土用量達到8%時,油茶籽油的紅色已經下降到固定值0.1。因此,單獨采用凹凸棒土脫色時,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于膨潤土。因此,復合脫色劑的配比選擇應以脫除紅色能力強的膨潤土為主。
 
2.2.3復合脫色劑配比的選擇
 
固定活性炭用量為0.5%、復合脫色劑總用量為7.5%,考察復合脫色劑配比對油茶籽油脫色效果的影響,結果見表4。
 
 
 
 
由表4可知,當脫色劑膨潤土+凹凸棒土配比為7.5%+2.5%時,脫色油色澤最淺,因此復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復合脫色劑用量對油茶籽化妝品脫色油品質的影響
 
固定脫色溫度105℃、脫色時間35min,考察復合脫色劑用量對油茶籽化妝品脫色油品質的影響,結果見表5。
 
 
 
由表5可知:隨著復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,但微量營養成分的變化較小;在實驗用量范圍內,過氧化值無明顯變化規律。當復合脫色劑用量達到7%以上時,色澤下降較明顯,且符合化妝品脫色油的要求;當用量大于8%時,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的影響
 
固定復合脫色劑用量7.5%、脫色時間35min,考察脫色溫度對油茶籽化妝品脫色油品質的影響,結果見表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、過氧化值、得率均無明顯變化規律。隨著脫色溫度的上升,色澤開始呈下降趨勢,當脫色溫度大于110℃時,黃色值輕微上升;在實驗范圍內,95℃較低溫度時,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,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℃時黃色值輕微上升,說明脫色溫度過高會造成脫色油回色,故合適的脫色溫度為100~110℃。
 
2.5脫色時間對油茶籽化妝品脫色油品質的影響
 
固定復合脫色劑用量7.5%、脫色溫度105℃,考察脫色時間對油茶籽化妝品脫色油品質的影響,結果見表7。
 
 
由表7可知,多酚、谷甾醇在較短脫色時間25min時含量較高,VE、角鯊烯含量隨脫色時間的延長基本呈下降趨勢,磷含量、酸價、過氧化值變化規律不明顯。當脫色時間大于30min時,微量營養成分變化幅度較小。在較短脫色時間25min時,得率較高,隨著脫色時間的延長,得率變化無規律,脫色油的色澤呈下降趨勢。在較短脫色時間25min時,脫色油色澤不符合化妝品脫色油的要求;當脫色時間大于40min時,脫色油色澤已經沒有明顯變化。因此,綜合考慮到加工成本和對色澤等方面的要求,合適的脫色時間為30~40min。
 
2.6脫色驗證實驗
 
實驗設計9個實驗點,編號為B1~B9,脫色驗證實驗條件見表8,實驗結果見表9。
 
由表9可知:隨著脫色劑用量的增加,磷含量呈下降趨勢,當脫色劑用量大于7.5%時,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,酸價呈上升趨勢,過氧化值先下降然后趨于平穩。在脫色劑用量相同的條件下,各項指標變化無規律。實驗條件下,各實驗號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油的脫色工藝中,復合脫色劑用量7%~8%,脫色時間30~40min,脫色溫度100~110℃的工藝條件是合理的。生產過程中,我們一般選取的脫色工藝條件為:復合脫色劑用量7.5%,脫色溫度105℃,脫色時間40min。
 
 
 
 
 
 
3結論
 
本研究的目的是為了找出在脫色油色澤符合后續加工工藝時,微量營養成分含量高,加工得率較高,酸價、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驗及脫色條件實驗,得到以下結果:
 
(1)復合脫色劑的選擇分別為膨潤土、凹凸棒土和活性炭,復合脫色劑配比為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油加工很難實現;用量較大時,雖然色澤滿足化妝品脫色油的要求,但脫色油質量下降和加工成本明顯增加,是不可取的。
 
(3)合適的脫色時間為30~40min。脫色時間短,色澤不合格;脫色時間過長,副反應增加,影響生產效率,且脫色油質量下降,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,脫色油質量下降且回色,加工成本增加。
 
(5)驗證實驗表明,油茶籽油化妝品基礎油合適的脫色工藝條件為脫色劑用量7%~8%,脫色時間30~40min、脫色溫度100~110℃。在此條件下,脫色油色澤小于R0.1/Y2.5,微量營養成分多酚、VE、角鯊烯、谷甾醇含量分別在27、263、64、276mg/kg左右,得率約92.5%,酸價、過氧化值、磷含量變化較小。
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