油茶廢棄物中納米脂肪酸鈣的制備與應用研究

戴述誠+葉勇+琚春梅

摘要：本文以油茶加工廢棄物油腳、皂腳為原料，經酶法提取和分子蒸餾分離脂肪酸，進而制成脂肪酸鈣，再結合沉淀法、高速制乳（6，000-10，000r/min乳化法）和微孔（0.20～0.25μm）濾膜法，制備穩(wěn)定性更好的脂肪酸鈣納米粒，并對其進行了表征，也簡述了其用途與作飼料添加劑的應用前景。

關鍵詞：油茶；油腳；皂腳；脂肪酸（鈣）；納米粒；添加劑；脂肪酶

自上世紀90年代以來，我國油茶種植產業(yè)迅速發(fā)展，油茶加工企業(yè)的數(shù)量不斷增加，規(guī)模也不斷擴大，油茶產業(yè)的技術創(chuàng)新能力和精深加工能力得到進一步加強。但是，目前我國油茶綜合利用加工技術匱乏，特別是油茶制油精煉的副產物油腳、皂腳等深加工和綜合利用技術還停留在較低的技術層面上，沒有考慮到油茶獨特的物理和化學性質，導致副產物沒有得到充分利用，產品附加值低，嚴重影響了企業(yè)的經濟效益，并造成環(huán)境污染。

油茶加工廢棄物油腳、皂腳占油茶毛油總量的5%～15%，其中脂肪酸含量高達40%～60%，但其利用率低、多廢棄造成了浪費和環(huán)境污染。其他植物油腳、皂腳多用于回收中性油、提取脂肪酸或制備生物柴油。茶油由于其不飽和脂肪酸含量高，其油腳、皂腳用于提取脂肪酸則價值更高。

1油茶脂肪酸、脂肪酸鈣及納米粒脂肪酸鈣生產方法

脂肪酸生產主要有水解酸化法、皂化酸解法及酸化水解法，均需要強酸強堿和高溫、高壓處理，能耗高且三廢嚴重。

本研究應用新型設備，采用條件溫和無污染的新型酶法制備油茶油腳和皂腳脂肪酸。

新型酶法：即采用脂肪酶酶解技術，將油腳、皂腳脂肪降解為脂肪酸，再利用分子蒸餾技術得以純化。

具體操作描述：將一定量的油腳或皂腳，用稀鹽酸調節(jié)pH至中性；經24小時靜置分離出上層油層，測定其含水量；按一定比例加入固定化脂肪酶（Lvozyme-435），40℃左右保溫一段時間，過濾；向濾出來的油中加入等量的5%～10%NaCl溶液淋洗，靜置分層后，取上層，進行分子蒸餾（溫度110～120℃，真空度0.04～0.08Mpal，得到脂肪酸；再向脂肪酸中滴加2%的氯化鈣水溶液，加入量為脂肪酸重量的40%，同時6，000-10，000r/min攪拌15min，使之乳化分散混合；經0.20～0.25μm微孔膜抽濾，使產品納米化，將納米液冷凍干燥（或噴霧干燥），即得納米粒脂肪酸鈣產品。

2納米粒脂肪酸鈣性狀、表征與用途：

2.1納米粒脂肪酸鈣性狀

用上述方法分離獲得的脂肪酸主要為油酸，其含量達92.5%，最后經冷凍干燥得到的納米粒脂肪酸鈣，為類白色粉末。見下圖1。

2.2納米粒脂肪酸鈣表征

將所得納米脂肪酸鈣分散于水中制得懸濁液，在粒徑及∈（音Zeta）電位兩方面對其進行了表征，表征結果如下：

圖2說明脂肪酸鈣平均粒徑為lOOnm，達到納米級別，符合產品要求；圖3中脂肪酸鈣的平均∈（音Zetal電位為-46.3mV，說明脂肪酸鈣在水中分散形成的懸濁液較為穩(wěn)定。

采用顯色滴定的方法測得納米脂肪酸鈣產品的鈣含量為：5.80%～7.55%。說明鈣含量較高能夠達到使用要求。

2.3納米粒脂肪酸鈣用途：

油脂添加在動物飼料中可促進生長，但若添加的油脂不以任何形式保護，日糧中添加大量的中性脂肪，反倒妨礙體內微生物的活動，降低纖維素消化率，特別是反芻動物牛。采用脂肪酸與鈣鹽結合的脂肪酸鈣，可以彌補上述不足。由于茶油油腳和皂腳中分離出的不飽和脂肪酸，不利于飼料添加，而制成脂肪酸鈣既有利于保存，又有利于飼料添加應用，可作為一種優(yōu)良的反芻動物高能飼料添加劑，在奶牛和肉雞養(yǎng)殖生產中應用，效果不錯。本研究采用新型設備和工藝制備茶油脂肪酸鈣納米粒，更有利于被動物吸收利用，而且，生物利用度大大提高。

3應用前景展望：

當前我國畜禽養(yǎng)殖中抗生素的使用方面，雖經政府部門管理、實行執(zhí)業(yè)獸醫(yī)師開處方藥，得到了較好的管控，但養(yǎng)殖業(yè)中抗生素的大量使用、濫用現(xiàn)象還是較普遍。大量抗生素的使用既污染了環(huán)境，也誘導細菌耐藥性產生，形成安全隱患。尋找畜禽抗生素替代物已成為當今十分迫切的問題。天然產物脂肪酸來源于油茶籽，具有顯著抗菌性，不易產生耐藥性，是抗生素替代品的可選品種。

本研究領域屬于農林產品深加工范疇，將油茶產業(yè)的廢棄物進行綜合利用，減少對環(huán)境的污染，提升農副產品附加值，制備的脂肪酸鈣在化工、食品、醫(yī)藥行業(yè)有著廣泛的應用。本研究將從油茶加工廢棄物中提取的脂肪酸，進一步制成穩(wěn)定性更好、更有利于吸收轉化的脂肪酸鈣納米粒，開發(fā)成新型綠色飼料添加劑使用，用以替代飼料抗生素。我國每年生產抗生素21萬t，其中有近一半量約9.7萬t用于動物養(yǎng)殖?？股貫E用導致超強耐藥菌的產生，引起人畜共感染，而無法治愈。減少和控制抗生素的應用是全社會的責任。據(jù)有關方面了解，我國將于2020年，全面停止使用飼料抗生素，無疑為抗生素替代物的開發(fā)利用提供了極好的發(fā)展機遇與空間；而且，油茶種植業(yè)的大力發(fā)展，也為開發(fā)天然脂肪酸提供了豐富廉價的資源。

從油茶加工廢棄物油腳、皂腳中開發(fā)利用脂肪酸，資源豐富，不僅有利于減少抗生素使用，具備經濟效益，更具有社會效益。因此，將其進一步加工為脂肪酸鈣納米粒，開發(fā)成新型綠色飼料添加劑使用，市場潛力巨大，發(fā)展前景廣闊。endprint