油茶废弃物中纳米脂肪酸钙的制备与应用研究

戴述诚+叶勇+琚春梅

摘要：本文以油茶加工废弃物油脚、皂脚为原料，经酶法提取和分子蒸馏分离脂肪酸，进而制成脂肪酸钙，再结合沉淀法、高速制乳（6，000-10，000r/min乳化法）和微孔（0.20～0.25μm）滤膜法，制备稳定性更好的脂肪酸钙纳米粒，并对其进行了表征，也简述了其用途与作饲料添加剂的应用前景。

关键词：油茶；油脚；皂脚；脂肪酸（钙）；纳米粒；添加剂；脂肪酶

自上世纪90年代以来，我国油茶种植产业迅速发展，油茶加工企业的数量不断增加，规模也不断扩大，油茶产业的技术创新能力和精深加工能力得到进一步加强。但是，目前我国油茶综合利用加工技术匮乏，特别是油茶制油精炼的副产物油脚、皂脚等深加工和综合利用技术还停留在较低的技术层面上，没有考虑到油茶独特的物理和化学性质，导致副产物没有得到充分利用，产品附加值低，严重影响了企业的经济效益，并造成环境污染。

油茶加工废弃物油脚、皂脚占油茶毛油總量的5%～15%，其中脂肪酸含量高达40%～60%，但其利用率低、多废弃造成了浪费和环境污染。其他植物油脚、皂脚多用于回收中性油、提取脂肪酸或制备生物柴油。茶油由于其不饱和脂肪酸含量高，其油脚、皂脚用于提取脂肪酸则价值更高。

1油茶脂肪酸、脂肪酸钙及纳米粒脂肪酸钙生产方法

脂肪酸生产主要有水解酸化法、皂化酸解法及酸化水解法，均需要强酸强碱和高温、高压处理，能耗高且三废严重。

本研究应用新型设备，采用条件温和无污染的新型酶法制备油茶油脚和皂脚脂肪酸。

新型酶法：即采用脂肪酶酶解技术，将油脚、皂脚脂肪降解为脂肪酸，再利用分子蒸馏技术得以纯化。

具体操作描述：将一定量的油脚或皂脚，用稀盐酸调节pH至中性；经24小时静置分离出上层油层，测定其含水量；按一定比例加入固定化脂肪酶（Lvozyme-435），40℃左右保温一段时间，过滤；向滤出来的油中加入等量的5%～10%NaCl溶液淋洗，静置分层后，取上层，进行分子蒸馏（温度110～120℃，真空度0.04～0.08Mpal，得到脂肪酸；再向脂肪酸中滴加2%的氯化钙水溶液，加入量为脂肪酸重量的40%，同时6，000-10，000r/min搅拌15min，使之乳化分散混合；经0.20～0.25μm微孔膜抽滤，使产品纳米化，将纳米液冷冻干燥（或喷雾干燥），即得纳米粒脂肪酸钙产品。

2纳米粒脂肪酸钙性状、表征与用途：

2.1纳米粒脂肪酸钙性状

用上述方法分离获得的脂肪酸主要为油酸，其含量达92.5%，最后经冷冻干燥得到的纳米粒脂肪酸钙，为类白色粉末。见下图1。

2.2纳米粒脂肪酸钙表征

将所得纳米脂肪酸钙分散于水中制得悬浊液，在粒径及∈（音Zeta）电位两方面对其进行了表征，表征结果如下：

图2说明脂肪酸钙平均粒径为lOOnm，达到纳米级别，符合产品要求；图3中脂肪酸钙的平均∈（音Zetal电位为-46.3mV，说明脂肪酸钙在水中分散形成的悬浊液较为稳定。

采用显色滴定的方法测得纳米脂肪酸钙产品的钙含量为：5.80%～7.55%。说明钙含量较高能够达到使用要求。

2.3纳米粒脂肪酸钙用途：

油脂添加在动物饲料中可促进生长，但若添加的油脂不以任何形式保护，日粮中添加大量的中性脂肪，反倒妨碍体内微生物的活动，降低纤维素消化率，特别是反刍动物牛。采用脂肪酸与钙盐结合的脂肪酸钙，可以弥补上述不足。由于茶油油脚和皂脚中分离出的不饱和脂肪酸，不利于饲料添加，而制成脂肪酸钙既有利于保存，又有利于饲料添加应用，可作为一种优良的反刍动物高能饲料添加剂，在奶牛和肉鸡养殖生产中应用，效果不错。本研究采用新型设备和工艺制备茶油脂肪酸钙纳米粒，更有利于被动物吸收利用，而且，生物利用度大大提高。

3应用前景展望：

当前我国畜禽养殖中抗生素的使用方面，虽经政府部门管理、实行执业兽医师开处方药，得到了较好的管控，但养殖业中抗生素的大量使用、滥用现象还是较普遍。大量抗生素的使用既污染了环境，也诱导细菌耐药性产生，形成安全隐患。寻找畜禽抗生素替代物已成为当今十分迫切的问题。天然产物脂肪酸来源于油茶籽，具有显著抗菌性，不易产生耐药性，是抗生素替代品的可选品种。

本研究领域属于农林产品深加工范畴，将油茶产业的废弃物进行综合利用，减少对环境的污染，提升农副产品附加值，制备的脂肪酸钙在化工、食品、医药行业有着广泛的应用。本研究将从油茶加工废弃物中提取的脂肪酸，进一步制成稳定性更好、更有利于吸收转化的脂肪酸钙纳米粒，开发成新型绿色饲料添加剂使用，用以替代饲料抗生素。我国每年生产抗生素21万t，其中有近一半量约9.7万t用于动物养殖。抗生素滥用导致超强耐药菌的产生，引起人畜共感染，而无法治愈。减少和控制抗生素的应用是全社会的责任。据有关方面了解，我国将于2020年，全面停止使用饲料抗生素，无疑为抗生素替代物的开发利用提供了极好的发展机遇与空间；而且，油茶种植业的大力发展，也为开发天然脂肪酸提供了丰富廉价的资源。

从油茶加工废弃物油脚、皂脚中开发利用脂肪酸，资源丰富，不仅有利于减少抗生素使用，具备经济效益，更具有社会效益。因此，将其进一步加工为脂肪酸钙纳米粒，开发成新型绿色饲料添加剂使用，市场潜力巨大，发展前景广阔。endprint