超临界CO2萃取茶叶籽油

陈升荣，张彬，罗家星，邓丹雯

(南昌大学生命科学与食品工程学院，江西南昌，330047)

超临界CO2萃取茶叶籽油

陈升荣，张彬，罗家星，邓丹雯

(南昌大学生命科学与食品工程学院，江西南昌，330047)

采用微波加热茶叶籽仁粉，用超临界CO2萃取茶叶籽油，探讨了超临界CO2萃取茶叶籽油适宜工艺参数。实验结果表明:在萃取温度60℃、萃取压力30 MPa，萃取时间100 min，CO2流量45～55 kg/h条件下，油脂提取率为94.1%，并测定了茶叶籽油的理化性质及脂肪酸组成。

茶叶籽油，超临界CO2萃取，工艺

超临界CO2萃取技术已越来越多的用于植物油脂提取。CO2具有不燃、不爆、无毒、在产品中无残留;超临界CO2具有较大的溶解度和较高的扩散速度，可以在较低的温度下萃取植物组织中的油脂，尤其适合于提取热敏性成分[1］，这些优点和特性，使得超临界CO2萃取技术应用越来越广泛。

茶叶籽是山茶科、山茶属植物茶树的种子。据《本草纲目》记载茶叶籽可以制油，早在400多年前就有人尝试从茶叶籽中提取油脂。据实验测定茶叶籽整籽含油10%～15%，茶叶籽油中不饱和脂肪酸高于80%，其脂肪酸组成与茶油、橄榄油相似，但茶叶籽油中亚油酸含量超过20%，高于茶油和橄榄油，并且VE含量较高，因此，茶叶籽油是一种营养价值很高的食用木本植物油脂。我国卫生部于2009年12月发布公告(2009年第18号)批准茶叶籽油为新资源食品。

我国现有茶园面积180万hm2，潜在茶叶籽资源约60～80万t，如得油率按10%计，每年可产茶叶籽油约6～8万t，是一种可以利用的食用植物油资源[2］。

近年来，浙江、江西等地相继有企业涉足茶叶籽油的开发与生产，总体上仍处于起步阶段，生产规模不到1000 t。

本文通过实验研究超临界CO2萃取茶叶籽油工艺，探讨超临界CO2萃取过程中压力与温度变化对油脂提取率的影响，以确定适宜的萃取工艺参数，并测定茶叶籽油的理化性质与组成。

1 材料与方法

1.1 材料

茶叶籽，由江西信江特种农副产品开发有限公司提供。

1.2 试剂

CO2，食品级(纯度＞95%)、甲醇、氢氧化钾、乙醚、石油醚(沸程60～90℃)、正己烷、无水Na2SO4等，均为分析纯。

1.3 主要仪器与设备

HA121-50-01型超临界CO2萃取器，江苏华安超临界萃取有限公司;索氏提取器;WSL-2比较测色仪，上海精密仪器有限公司;RE-5298旋转蒸发仪，上海亚荣仪器厂;7312-I型电动搅拌机，上海标本模型厂;HH-6型电热恒温水浴锅，常州国华电器有限公司;Agilent-6890气相色谱仪，美国Agilent公司。

1.4 茶叶籽预处理

将干燥后的茶叶籽去壳，用小型粉碎机将茶叶籽仁粉碎，用分样筛将茶叶籽仁粉末筛分，确定粉碎后的茶叶籽仁粉末粒度分布。

采用微波对茶叶籽仁粉加热，以破坏细胞壁富集茶叶籽仁粉末中的油脂，以利于茶叶籽油萃取。实际操作是取已粉碎的茶叶籽仁粉末200 g，放入微波中加热40～60 s，取出备用。

1.5 超临界CO2萃取茶叶籽油

该萃取装置萃取釜容量为1 L，第一、第二分离釜容量为0.6 L，最大工作压力为50 MPa，萃取温度可以在100℃以内设定。

为研究超临界CO2萃取过程中压力与温度变化对油脂提取率的影响[3］，在恒定温度60℃，改变萃取压力测定萃取茶叶籽油质量;或在恒定20 MPa压力，改变温度进行实验，CO2流量设定为45～55 kg/h，手动控制。萃取实验参数设计见表1。

每次实验取茶叶籽仁粉100 g，每10 min收集一次萃取油样，并称重。

图1 超临界CO2萃取工艺流程图

表1 实验萃取与分离过程CO2的温度与压力设置

1.6 测定方法

1.6.1 出仁率

茶叶籽出仁率按照国家标准SN/T0803.10-1999测定。准确称取1000 g已烘干的茶叶籽5份，采用手工去壳，将外壳及籽仁分离，分别称量，计算出仁率平均值。

1.6.2 茶叶籽水分含量

按照GB/T1036-2008测定。

1.6.3 茶叶籽脂肪含量

按照GB/T5512-2008测定。

1.6.4 酸价(AV)

按照GB/T5530-2008测定。

1.6.5 过氧化值(POV)

按照GB/T5538-2008测定。

1.6.6 色泽

按照罗维朋比色法测定。

1.6.7 脂肪酸含量测定

采用甲醇-氢氧化钠法在室温下对所提油脂甲酯化[4］，然后采用气相色谱(GC/FID)对其进行成分分析，进样量1 μL，高温柱HT5(12 m×0.22 mm，id.0.1 mm)，载气为氦气，起始温度至83℃为3 min，在83～473℃范围以10℃/min升温，至473℃维持10 min。采用峰面积归一化法计算出各组分的百分含量。

1.6.8 VE含量

按照GB/T5009.82-2003测定。

2 结果与讨论

2.1 茶叶籽的出仁率、含水率与脂肪含量

通过实验测得茶叶籽的出仁率、含水率及脂肪含量，结果见表2。

表2 茶叶籽的出仁率、含水率及脂肪含量

2.2 茶叶籽仁粉末粒度分布

用小型粉碎机将茶叶籽仁粉碎，然后用筛分器对茶叶籽仁粉末进行筛分，粉末被分成几部分，大小从0～1.6 mm，计算得粉末粒度分布，结果见图2。从图2中可知，0.4～0.6 mm的颗粒所占份额最大。

图2 茶叶籽仁粉末粒度分布

2.3 超临界CO2萃取茶叶籽油

2.3.1 等温萃取

恒定温度60℃，压力为15、20、30 MPa进行实验，萃取实验结果见图3。

图360℃，不同压力下萃取时间与油脂萃取量

图3 中纵坐标是从100 g茶叶籽仁粉末中萃取出的油脂质量。在60℃条件下，茶叶籽油萃取量随压力升高而增加，萃取速率也随压力升高而增加。当压力为30 MPa，茶叶籽油得率为28.36%，油脂提取率达到94.1%，整个萃取过程可在100 min完成。从图3萃取曲线还可发现，萃取分为2个阶段，30 MPa的萃取曲线斜率有明显变化。压力大，则CO2的溶解性大;斜率大，表明萃取速率大，该时段萃取的是茶叶籽仁粉末表面油脂。当颗粒表面油脂萃取完，进入萃取颗粒内部油脂阶段，曲线斜率变小，萃取速率小，表明油脂萃取过程受内部扩散速率控制，曲线存在明显的转折点。而15 MPa的萃取曲线斜率没有变化，没有转折点，表明该状态的CO2的溶解度较小，萃取速率小，萃取一直处于颗粒表面油脂萃取阶段。

从表3可知:超临界CO2的黏度小，类似气体，扩散系数为液体的10～100倍;密度大，类似液体，溶解能力好。

表3 CO2的物理性质

2.3.2 等压萃取

恒定萃取压力为20 MPa，萃取温度设定25℃、40℃、60℃、80℃，进行萃取实验，结果见图4。

图420 MPa，不同温度下萃取时间与油脂萃取量

在等压条件下，茶叶籽油的萃取量随温度降低而增加，萃取速率也随温度降低而提高。25℃时CO2为液态，液态CO2的萃取曲线在其他超临界CO2的萃取曲线上方。由于液态CO2密度大，其溶解度大于超临界状态CO2的溶解度，因此，萃取出的油脂多，表明其萃取油脂得率高，但超临界CO2的流动性和扩散性能优于液态CO2。

25℃和40℃的萃取曲线表明萃取过程分为2个阶段，斜率大的曲线部分为表面油脂萃取阶段;斜率小的曲线部分为内部扩散控制阶段。整个萃取在100 min内可基本完成。25℃时油脂提取率为95.12%，40℃时油脂提取率为93.73%，两者相近。

表4 萃取条件下CO2的密度及油脂提取率

将超临界CO2萃取条件和结果进行比较，在60℃、30 MPa和40℃、20 MPa油脂提取率分别为94.1%和93.73%。前者萃取温度高，压力高，扩散速率高，有利于油脂萃取，油脂提取率稍高。后者温度低，压力低，虽密度稍大于前者，但扩散速率低，油脂提取率低于前者。另外，低温不利于原料中的高熔点脂类物质的提取。上述压力对于超临界CO2萃取设备只是设定条件，不涉及能耗变化。

2.4 茶叶籽油的脂肪酸组成及理化性质

对萃取出的茶叶籽油样进行测定和成分分析，结果见表5、表6。

表5 茶叶籽油、油茶籽油的脂肪酸组成及含量 %

表6 茶叶籽油的理化特质

超临界CO2萃取的茶叶籽油透明清亮，色泽橙黄，具有茶叶籽原有的气味，经品尝，稍有涩口感觉，因油中含茶皂素所造成;油脂酸价为3.06 mg KOH/g，过氧化值为3.14 meq/kg，符合GB 11765-2003油茶籽油二级油标准。

3 结论

(1)采用超临界CO2萃取技术可从茶叶籽中有效提取茶叶籽油，油脂色泽好于压榨和浸出油，无溶剂残留，符合GB 11765-2003油茶籽油二级油标准。

(2)采用微波加热茶叶籽仁粉，有利于油脂提取;用超临界CO2萃取茶叶籽油，较适宜的萃取条件为60℃、30 MPa，CO2流量为45～55 kg/h，萃取时间为100分钟，油脂提取为94.1%，粕中残留油脂1.8%。

[1]Rizvi S S H.Supercritical fluid processing of food and biomaterials[M］.London:Blackie Academic＆Professional，1994.

[2]曹国锋，邬冰，钟守贤.茶叶籽油、油茶籽油与茶树油的区别[J］.中国油脂，2008，3(8):17-20.

[3]张彬，周武.超临界CO2流体萃取鸦胆子油工艺研究[J］.食品科技，2004(11):25-27.

[4]恽卓婷，廖鲜艳，翁新楚.茶叶籽油与油茶籽油理化性质及脂肪酸组成比较[J］.食品工业科技，2011，32(6):136-138.

ABSTRACTIn this paper，microwave is used to bake tea seed kernel，and the optimal parameter of tea seed oil extraction process by supercritical CO2is studied.Experimental results show that the optimal conditions are:extraction temperature 60℃，extraction pressure 30MPa，extraction time 100 min，CO2flow rate 45～55 kg/h，and the extraction rate is 94.1%.The physical and chemical properties and the fatty acid composition of the tea seed oil are determined.

Key wordstea seed oil，supercritical CO2extraction，technology

Study on Extraction Technology of Tea Seed Oil by Supercritical CO2

Chen Sheng-rong，Zhang bin，Luo Jia-xing，Deng Dan-wen
(School of Life Science and Food Engineering，Nanchang University，Nanchang 330047，China)

硕士研究生(张彬教授为通讯作者，E-mail:binzhangsu@126.com)。

2012-06-04，改回日期:2012-06-26