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科学网—漆蜡、漆籽油的应用和市场前景

 eimo1961 2017-12-11

漆树是漆树科(Anacarkiaceace)漆树属(Toxicodendron)的落叶乔木或灌木,是我国的一种重要经济树种,主要分布在贵州、四川、云南、湖北、陕西等地,距今已有2000余年的栽培历史。漆籽是漆树的果实,油脂含量较高,可以从漆籽皮和漆籽仁中分别提取得到漆蜡和漆籽油。漆油富含不饱和脂肪酸,其中亚油酸含量在60%以上,亚油酸具有调整血脂和抗动脉硬化作用,能减少冠心病的发病率和死亡率,具有很高的保健功能。作为重要的化工原料漆籽油还可用于制备生物柴油。据农业部统计,我国漆树籽的年产量约为500万吨,产量虽然很高,但大部分漆籽未得到有效利用,大量漆籽闲置未进行加工利用。如果将其一部分资源加工成漆蜡、漆油和其他脂肪酸产品,每年可增值约20-30亿元。因此,漆籽的资源利用应引起各界的高度重视。

一、漆籽的组成及性质

1、漆籽的组成

漆籽由糖类、纤维、粗蛋白、脂肪、水分和灰分等组成,从漆籽皮中提取到的固体油脂-漆蜡。漆蜡中含有三甘油酯、游离脂肪酸和游离脂肪醇,脂肪酸的组成如表1

1 漆蜡中脂肪酸组成(%

脂肪酸名称

脂肪酸含量

脂肪酸名称

脂肪酸含量

月桂酸

0.1

油酸

16.9

肉豆蔻酸

0.3

亚油酸

0.1

棕榈酸

73.8

花生酸

1.5

硬脂酸

6.6

二十碳二元酸

0.1

由漆籽仁中提取淡黄色的液体——漆油,其主要成分见表2。漆籽油脂肪酸组成见表3

2 传统机械压榨法提取的漆油主要成分(%

漆油中的主要成分

含量

漆油中的主要成分

含量

粗蛋白

8-10

可溶性非氮物

50-55

粗脂肪

6-18

总糖

30-35

粗纤维

20-25

总氮分

1-1.5

灰分

1-2

水分

<1

3 漆籽油中脂肪酸组成(%

脂肪酸名称

脂肪酸含量

脂肪酸名称

脂肪酸含量

肉豆蔻酸

0.13-0.15

亚油酸

61.23-67

棕榈酸(软脂酸)

10.53-11.3

花生酸

0.25-0.34

棕榈油酸

0.84-1.01

亚麻酸

1.46-1.59

硬脂酸

2.72-3.35

花生一烯酸

0.17-0.22

油酸

14.02-19.64

蓖麻醇酸

0.15-0.21

漆籽经过加工提取后的漆粕中含有多种营养成分,基成如表4

4 漆粕的主要成分(%

漆粕的主要成分

含量

漆粕的主要成分

含量

粗蛋白

20

糖类

35

脂肪

5

其他

10

粗纤维

30

2、漆蜡的性质

漆蜡为浅黄色固体,有胶粘感,有韧性,可溶于乙醚、石油醚、松节油等多种有机溶剂。漆蜡的性质如表5

5 漆蜡的性质

漆蜡指标

数值

漆蜡指标

数值

相对密度(25/4℃)

0.975-0.984

碘值

4-25

折光指数(60℃)

1.450-1.456

皂化值

200-240

不溶物杂质

<0.03%

酸值

6-20

熔点

50-56

皂化物质量分

2%-5%

3、漆油的性质

漆油为淡黄色透明均一油状液体,有油脂的芳香气味。漆油的性质如表6

6 漆油的性质

漆油指标

数值

漆油指标

数值

比重

0.9258-0.9268

皂化值

190-202

折光率(nD20

1.4760

酸值

3-5

碘值

135-140

不皂化值

1%-3%

二、漆籽加工

目前,我国主要采用传统的方式提取漆蜡和漆油,有水提法和机械法。机械压榨法比较古老,出油率低,粕残油率较高,物料损耗大且能源消耗大。水提法优点是工艺简单,操作简便,安全可靠,提取油脂风味好,缺点是出油率低、分离困难。

在我国,漆籽加工行业还未将漆籽皮核分离分别提取,仍是混合榨取,得到的产品质量差,使其后续加工开发困难。如果使用浸出法、水剂法、湿法熬制等先进工艺技术,可以大大减轻生产劳动强度,并可相应地提高产品的质量。

目前,漆籽的提取工艺主要有间歇式和连续式,后者适宜大规模生产,其工艺如下。

↗果皮→溶剂浸提→脱色→精制→漆蜡

漆籽→清理→磨碎→分离→∣

↘籽核→碱洗→破碎→轧坯→蒸炒→预榨→漆油

漆粕

三、漆籽资源应用情况

漆蜡无毒无污染,是工业中极好的原料,漆蜡目前广泛应用于木材、家具、印刷、油漆及医药等领域。

1、作为食材和药材

在我国,从漆籽中提取漆籽油用于食用,已有上千年的历史。漆蜡和漆油中含有多种人体必需脂肪酸,如亚油酸、亚麻酸等,经现代医学证明具有抗癌、抗氧化、增强人体新陈代谢,调节人体免疫力等功能,能够调整血脂、抗动脉硬化,从而减少冠心病发病和死亡率。因此,漆蜡和漆油具有很高的保健作用。

在国内漆树产区的陕西安康、云南怒江等地,都有食和漆籽油的习惯,当地群众就地取油,从漆籽中提取油脂,该油脂常温下为蜡状固体,易贮存。特别是云南怒江地区当地群众将漆籽油称为“碧乃金”,这种油具有补血、止血、消炎、止痛、收敛、散寒、舒筋活血、提神补气、降血脂、降胆固醇、破血化瘀等多种奇效。漆油茶也是当地少数民族的传统饮料。因此,漆籽油和漆蜡具有很高的保健作用。

2、化工原料

漆蜡经水解可以得到甘油、亚油酸、棕榈酸、硬脂酸等,均为化工生产中重要的原料。其工艺为:通过皂化反应,将漆蜡转化成脂肪酸盐和甘油,中和脂肪酸盐,通过萃取和分馏精制得到脂肪酸。

同样道理,通过此法处理漆籽油得到油酸和亚油酸。

1)皂化反应后深加工

A、脂肪酸盐类产品

油脂、脂肪酸与金属、金属氧化物、金属氢氧化物、金属盐反应得到脂肪酸盐。这些脂肪酸盐可分为两类:一是水溶性脂肪酸盐,有洗涤功能;二是非水溶性脂肪酸盐,它们不但具有金属高熔点的特性,还兼有润滑性、防水性、压延性。脂肪酸盐的用途主要有:

用于制皂工业,漆蜡作为制皂的重要原料,传统制皂用动植物油脂为原料,受原源供应价格波动的影响较大,以漆蜡与钠、钾、氨等反应,可以制成优质的洗涤用品,去污能力强,性能稳定,不易变质。

用于高分子材料工业,脂肪酸金属盐兼具金属和脂肪酸的特性使其在高分子行业大放异彩。如在塑料工业中,在光、热作用下,聚氯乙烯会发生脱盐酸作用,产生共轭多烯,变色、硬化和脆化使其产品质量下降,添加脂肪酸金属盐能够氧化催化反应,破坏产色的烯烃。脂肪酸金属盐用于聚烯烃类树脂的合成,能提高填充剂的分散性,改进树脂的相容性,提高其耐冲压强度。

用于涂料工业,脂肪酸金属盐因其具有均质性、抗水性、分散性和相容性广泛应用于涂料工业,在涂料中,作为干燥剂,能够缩短涂料中的脂肪成分的氧化聚合干燥时间。除此之外,还用作消泡剂、稠度调整剂、研磨剂、悬浮剂、抗沉淀剂等。

其他行业,脂肪酸金属盐能将矿物油和极性溶剂胶化,冷却后变为胶体,可作为润滑脂,能够提高倾点,胶化、稳定和增加稠度。在建材工业和纺织工业中,脂肪酸金属盐被广泛用作增稠剂、防水剂;脂肪酸金属盐还可以用作施胶剂运用到造纸工业中,能够提高砾光时光泽润滑性和纸张耐水性;将脂肪酸金属盐运用到橡胶工业中,能够改进橡胶产品性能,脂肪酸金属盐在反应中作为柔软剂、加硫促时剂和颜料分散剂等。

B、脂肪醇类产品

经过加工分离得到的脂肪酸,通过催化剂氢化反应可制备脂肪醇。脂肪醇主要的用途是生产各种类型的表面活性剂,具有去污、增溶、乳化和分散等功能,最重要的是容易被生物降解,不产生污染;C18醇常被用于化妆品和药物中,作为润肤剂及栓剂和油膏的基质;在燃料油和润滑油中添加C12-C18醇的甲基丙烯酸酯聚合物能够改良产品的倾点和粘度系数;高级脂肪醇也常作为塑料和纺织品的加工润滑剂和抗静电剂等。

C、脂肪胺类产品

高级脂肪胺是生产阴离子表面活性剂的主要原料;最早用于矿物浮选剂,可提高矿物品位,高级脂肪胺及其衍生物在纺织、纤维工业中充当乳化剂、洗涤剂、抗静电剂、润湿剂、防水剂、染色助剂等角色;在汽油、燃油中起到防腐、稳定和淤渣分散的作用;季铵盐可使织物柔软,叔胺的季铵盐衍生物具有阳离子性质,能牢固的吸附在微生物细胞壁上,起到抑制其生长甚至杀死的作用。

D、其他成分

漆蜡和漆油经过加工能够得到甘油、三十烷烃和二元酸。甘油在许多领域都广泛的应用,如炸药、药物、化妆品等,甘油磷脂可作为补脑剂;漆蜡中的长碳链二元酸,使漆蜡柔软而富有弹性,结构细腻均一,熔点较高,漆蜡和漆油中含有微量的三十烷烃,用于生产一种长碳链脂肪醇——三十烷醇,作为生长调节剂,因其能有效促进植物生长,被广泛用于农作物、蔬菜、水果和栽培上。

酯交换反应后的深加工,蔗糖酯在工业上有着广泛的应用,在医药、食品等行业作为表面活性剂和乳化剂,油酸可以用来合成脂肪酸蔗糖酯,而漆蜡中含有丰富的油酸,因此可以将漆蜡作为合成脂肪酸蔗糖酯的原料。

酯化反应后的深加工,漆籽中含有丰富的脂肪酸,脂肪酸与异丙醇进行酯化反应,得到混合异丙酯,再经过分离精馏得到各种脂肪酸异丙酯产品。

棕榈酸异丙酯是非离子型表面活性剂,其优点为:低粘度,亲油类,无色无味,渗透力强,能与油脂以任何比例混合且体系稳定透明。常用作渗透剂、调湿剂、增粘剂、增塑剂和庶光剂等。

棕榈酸甲酯是工业表面活性剂的基础原料,主要用于生产消泡剂、泡沫稳定剂,因其具有优良的洗涤性能,主要用于复配各种合成洗涤剂。

3、植物蜡的替代品

目前,市场上的植物蜡有棕榈蜡、日本木蜡和芳香蜡等产品,品质较高的棕榈蜡和芳香蜡大量用于高档化妆品行业。而品质较高、价格低廉的漆蜡的各项指标均符合高档化妆品的要求。因此,可以作为植物蜡的替代品。

4、制备生物柴油

生物柴油是一种可再生新兴能源,近年来一直备受各界的广泛关注,普遍认为能够替代石化产品,成为人类生活的主要能源。

利用漆树籽油制备生物柴油不但符合发展国家倡导的以非粮原料制备生物柴油的指导思想,而且还可以带动当地山区经济的发展,给山区人民增加收入,共同富裕。

5、果蔬保鲜

果蔬类食品(如苹果、梨等)在贮存期间会遇到两个方面的问题:

一是由于果蔬的呼吸作用,使其不断脱水、萎缩,外观难看,重量下降;

二是由于微生物的不断作用而导致食品腐烂变质。

在漆蜡中加入分散剂,按照一定的配比支撑涂膜剂,用于果蔬保鲜可以封闭果实表面的气孔,抑制其呼吸,减少其脱水、皱缩,并抑制微生物的生长。

6、漆粕的利用

漆籽经过加工提取漆籽油后剩余的漆粕的营养非常丰富,以漆粕为主配制动物混合有机饲料,可提高饲料价值。首先,漆籽价格低于一般的油料作物,可以降低饲料的成本;其次漆籽为野生漆树果实,不含农药等有害物质,属于绿色环保食品类,安全可靠;最后,漆粕中蛋白质、脂肪和糖类是很好的营养元素。

本文参考任英杰、胡亿明的相关硕博士论文。


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