冷榨核桃油精炼工艺及其有效成分分析

王丁丁，张润光，王小纪，封斌奎，张有林*

(1 陕西师范大学 食品工程与营养科学学院，陕西 西安 710119；2 西安市林业技术推广中心，陕西 西安 710061；3 陕西大统生态产业开发有限公司，陕西 西安 710065)

冷榨核桃油精炼工艺及其有效成分分析

王丁丁1，张润光1，王小纪2，封斌奎3，张有林1*

(1 陕西师范大学 食品工程与营养科学学院，陕西 西安 710119；2 西安市林业技术推广中心，陕西 西安 710061；3 陕西大统生态产业开发有限公司，陕西 西安 710065)

研究了冷榨核桃油的精炼工艺，确定其最佳工艺条件为：在搅拌速度为60 r/min、加水量为3%和温度为60 ℃的条件下脱胶，碱炼温度为55 ℃、碱液浓度为10%和搅拌速度为50 r/min的条件下脱酸，凹凸棒土1%、温度65 ℃和搅拌速度55 r/min的条件下脱色，真空度0.09 MPa、温度85 ℃和时间30 min的条件下干燥。结果表明，在此条件下核桃精炼油成品率可达85.1%，制取的核桃油品质达到国家标准，不饱和脂肪酸达到92.7%，维生素E含量为28.4 mg/100 g。

冷榨；核桃油；精炼；不饱和脂肪酸；维生素E

核桃(JuglansregiaL.)为胡桃科胡桃属植物，是我国重要的经济树种之一。核桃仁含油量高达60%～70%[1]，位居所有木本油料之首，是丰富的食用油料资源。核桃油不饱和脂肪酸(油酸、亚油酸和亚麻酸)高达90%以上[2]，具有改善脑缺血、促进睡眠、提高记忆力、增强机体消除自由基能力、抗高甘油三酯、防治动脉硬化和保护内皮细胞等功能，并且核桃油经动物毒性、致突变、致畸实验已被证明无毒、无致癌成分，宜长期食用[3-4]。α-亚麻酸、亚油酸均是必需脂肪酸，人体不能自身合成，只能通过外界食物摄取，被认为对胎儿以及新生儿期脑部发育至关重要[5]，共轭亚油酸(亚油酸的同分异构体)具有抗肿瘤、抗氧化、抗突变，降低人体胆固醇，提高免疫力，防治糖尿病等生理功能[6-9]。核桃仁中蛋白质含量14%～17%，18种氨基酸齐全，人体8种必需氨基酸含量比例适当，是一种优质蛋白质资源[10]。另外，维生素E、黄酮类化合物及微量元素含量也非常可观，是一种良好的营养保健油。

近年来，人们对食品安全关注度逐渐增加，绿色食品广受消费者欢迎。用冷榨法制取核桃油对油脂品质、营养物质没有影响，营养成分保留完整，色泽好，无溶剂残留。冷榨法制取植物油虽是传统方法，但经过工艺优化后，仍是现代食用油产业最佳的选择，且更适合于核桃油的提取[11]。本试验对冷榨核桃油精炼工艺进行研究，并对其有效成分进行分析。

1 材料与方法

1.1 原料与试剂

核桃，香玲品种，由西安市核桃良种繁育基地提供；凹凸棒土，食品级；正己烷，色谱纯试剂；甲醇、异丙醇、二氯甲烷、碳酸钠、石油醚、乙醇、甲醇、氢氧化钠、氢氧化钙、硫酸、盐酸和氢氧化钾等均为分析纯；脂肪酸甲酯标准品：美国Sigma公司，色谱纯试剂；VE标准品：德国Merch公司，色谱纯试剂。

1.2 试验仪器

本试验使用仪器主要有：QYZ-500型自动液压榨油机(山东省泰安市良君益友机械有限公司)、LXJ-ⅡB低速大容量多管离心机(上海安亭科学仪器厂)、阿贝折射仪(上海光学仪器五厂有限公司)、WSL-2比较测色仪(上海精密科学仪器有限公司)、JB-3型定时恒温磁力搅拌器(上海雷磁新泾仪器有限公司)、DZF-1型(6050B)真空干燥箱(上海福玛实验设备有限公司)、BS224S型电子天平(北京赛多利斯仪器系统有限公司)、GZX-9146MBE数显鼓风干燥箱(上海博讯实业有限公司医疗设备厂)、743型油脂氧化稳定测定仪(瑞士Metrohm公司)、Trace 2000型气相色谱仪(美国热电公司)和HP-1100液相色谱仪(美国惠普公司)。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程 核桃→核桃仁→55 ℃烘干→压榨制油→核桃毛油→精炼→核桃精炼油。

1.3.2 核桃油制取 采用液压榨油机，在40 MPa、40℃的条件下榨取核桃毛油，核桃毛油出油率为54.6%。

出油率(%)=榨取核桃油质量/(核桃仁质量×核桃含油率×(1—核桃仁水分含量))×100。

1.3.3 核桃油精炼 利用物理和化学方法除去核桃油中存在的杂质。其工艺主要包括脱胶、脱酸、脱色和干燥。传统方法在脱色之前为了增加凹凸棒土与核桃油的接触面积而进行干燥处理，但本试验中脱酸后核桃油中的水分含量很少，对脱色的顺利进行影响不大，所以对干燥顺序进行了调整。

(1) 脱胶:采用水化脱胶的方法脱除油脂中的水溶性杂质，主要影响因素为温度、加水量和搅拌速度。(2) 脱酸:采用碱炼脱酸的方法，即加入碱液(碳酸钠)除去游离脂肪酸的过程，主要影响因素为碱液浓度、搅拌速度和碱炼温度。(3) 脱色:采用凹凸棒土脱色，主要影响因素为凹凸棒土加入量、温度、搅拌速度和时间。(4) 干燥:采用真空干燥原理进行干燥，利用真空泵抽走油脂中的水分，核桃精炼油放置于500 mL的烧杯中，油层的厚度定在3 cm，在此条件下试验主要影响因素为真空度、温度和时间。1.3.4 核桃油中脂肪酸含量的测定 采用三氟化硼催化法将冷榨核桃油甲酯化，再通过气相色谱分析，将各脂肪酸标样的保留时间和未知样比较，确定脂肪酸组成，同时根据峰面积用归一化方法计算各脂肪酸的相对含量。

气相色谱分析条件：氢火焰离子化检测器(FID), 色谱柱：PEG-20M (长度：30 m，内径0.53 mm，膜厚：1.0 μm)，进样口温度223 ℃，柱温170 ℃，检测器温度230 ℃，氮气流速5 mL/min，氢气流速50 mL/min，空气流速100 mL/min。

1.3.5 VE组成及含量的测定 用RP-HPLC法[12-13]。采用标准物色谱峰的保留时间定性；用外标法定量，即根据核桃油测定的生育酚峰面积在标准曲线上查其含量。

工作条件：HP-1100液相色谱仪。流动相：甲醇和水=98∶2，临用前脱气。C18柱，预柱：ultrasphere ODS 10 μm，4 mm×4.5 cm，分析柱：ultrasphere ODS 5 μm，4.6 mm×25 cm。紫外检测器波长：285 nm、量程0.02。进样量：20 μL。流速：1.5 mL/min。

1.3.6 冷榨核桃精炼油指标测定 对冷榨核桃精炼油进行理化指标测定。相对密度：参照GB/T5526-1985测定；酸值：参照GB/T5530-2005测定；过氧化值：参照GB/T5538-2005测定；碘值：参照GB/T5532-2008测定；皂化值：参照GB/T5534-2008测定；折光指数：GB/T5527-2010；色泽：GB/T22460-2008；不皂化物：GB/T5535.1-2008，参照GB/T5535.2-2008测定；水分及挥发物：参照GB/T5528-2008测定；不溶性杂质：参照GB/T15688-2008测定；溶剂残留量：参照GB/T5009.37-2003测定；磷脂：GB/T5537-2008。

1.4 数据处理

每个试验重复5次，结果表示为平均值±偏差。采用Excel 2010统计分析软件进行基础数据整理、分析与作图，利用DPS 软件进行方差分析，运用SPSS17.0对试验结果进行统计分析，显著水平取P≤0.05(差异显著)。

2 结果与分析

2.1 冷榨核桃油精炼工艺的优化

2.1.1 脱胶条件优化

(1) 搅拌速度对脱胶效果的影响。在加水量3%、温度50 ℃的条件下，选取40、50、60、70和80 r/min 5种不同搅拌速度对水化效果的影响。以磷脂含量为脱胶效果衡量指标。搅拌速度对磷脂含量的影响见图1。

图1 搅拌速度对磷脂含量的影响Fig.1 Effect of stirring speed on content of phospholipid

由图1可知，随着搅拌速度的增加，磷脂含量逐渐降低，当搅拌速度为60 r/min时，磷脂含量达到最低，继续增加搅拌速度磷脂含量又会逐渐升高。这是因为初期随着搅拌速度的增加，胶溶性物质和水接触越来越充分，有利于凝聚沉淀，但搅拌速度过快，胶溶性物质不易凝聚，达不到脱胶目的。搅拌速度以60 r/min左右为宜。

(2) 加水量对脱胶效果的影响。在温度50 ℃、搅拌速度60 r/min的条件下，选取2%、3%、4%、5%和6% 5种不同加水量对水化效果的影响，见图2。

由图2可知，随着加水量的增加，磷脂含量逐渐降低，当加水量为4%时，磷脂含量达到最低，继续增加水量磷脂含量又会逐渐升高。这是因为随着加水量的增加，皂粒与水的结合越来越完全，但加水过多易造成油脂乳化，不利于皂粒的沉淀，而且也给后续干燥增加困难。加水量以4%左右为宜。

图2 加水量对磷脂含量的影响Fig.2 Effect of add water on content of phospholipid

(3) 温度对脱胶效果的影响。在加水量为4%、搅拌速度60 r/min的条件下，选取30、40、50、60和70 ℃ 5种不同温度试验对水化效果的影响，见图3。

图3 温度对磷脂含量的影响Fig.3 Effect of temperature on content of phospholipid

由图3可知，随着温度的逐渐增大，磷脂含量逐渐降低，当温度为60 ℃时，磷脂含量达到最低，继续升高温度磷脂含量又会逐渐上升。这是因为温度低的水或加水温度高于油温都不同程度地发生乳化，因此在加水过程中，必须加入热水且热水温度等于或低于核桃油温时加入。

在单因素试验的基础上，选用L9(34)正交表进行正交试验，确定水化脱胶的最佳工艺参数，试验设计及结果分析见表1。

表1 脱胶工艺试验设计及结果分析Tab.1 Experimental design and results analysis of degumming process

注：表中不同小写字母表示差异显著(P≤0.05)。

由极差分析可知，脱胶工艺中加水量对脱胶效果的影响最大，各因素的影响顺序为：B>C>A，即：加水量>温度>搅拌速度。最佳组合为A2B1C2，即搅拌速度为60 r/min、加水量为3%和热水温度为60 ℃时，脱胶效果最佳。

2.1.2 脱酸条件优化 在单因素试验的基础上，碱液浓度选取9%、10%和11%，搅拌速度选取50、60和70 r/min，碱炼温度35、45和55 ℃做正交试验，以沉淀时间为脱酸效果衡量指标，测定脱酸的最佳条件。试验设计及结果分析见表2，由方差分析可知，当碱炼温度为55 ℃、碱液浓度为10%和搅拌速度为50 r/min时，脱酸效果最好。总加碱量为理论用碱量和超碱量之和(理论用碱量为0.713×10-3×油重×酸值，超碱量为油重0.5%)[14]，可根据毛油的酸价确定(本试验加碱量为毛油的1.05%)。

2.1.3 脱色条件优化 在单因素试验的基础上，凹凸棒土加入量选取2%、3%和4%，搅拌速度选取45、55和65 r/min，脱色时间选取20、30和40 min进行正交试验，以色泽为脱色效果衡量指标，测定脱色的最佳条件。试验设计及结果分析见表3，由方差分析可知，当凹凸棒土加入量为3%、搅拌速度为65 r/min和时间为20 min时，脱色效果最好。

表2 脱酸工艺试验设计及结果分析Tab.2 Experimental design and results analysis of disacidification process

注：表中不同小写字母表示差异显著(P≤0.05)。

表3 脱色工艺试验设计及结果分析Tab.3 Experimental design and results analysis of decoloration process

注：表中不同小写字母表示差异显著(P≤0.05)。

2.1.4 干燥条件优化 在单因素试验的基础上，真空度选取0.05、0.07和0.09 MPa，温度选取80、85和90 ℃，时间选取20、30和40 min，进行正交试验，确定干燥的最佳条件,试验设计及结果分析见表4。当真空度为0.09 MPa、温度为85 ℃和时间为20 min时，干燥效果最佳。

2.2 核桃精炼油中脂肪酸含量

将核桃精炼油各脂肪酸出峰时间与标样比较，测定核桃精炼油中脂肪酸主要由棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸和花生一烯酸组成(图4)。根据色谱峰面积计算核桃油各组分的含量，见表5。

表4 试验设计及结果分析Tab.4 Experimental design and results analysis

注：表中不同小写字母表示差异显著(P≤0.05)。

图4 冷榨核桃精炼油中脂肪酸测定气相色谱图Fig.4 GC chromatogram of fatty acids determination in cold pressed walnut refined oil

从图4、表5看出：核桃精炼油总脂肪酸含量为92.7%，人体必需脂肪酸亚油酸和亚麻酸含量分别为61.1%和10.8%，单不饱和脂肪酸与多不饱和脂肪酸比值为1∶4；冷榨精炼核桃油脂肪酸组成中，亚油酸含量最高，油酸其次。

表5 核桃精炼油脂肪酸组成Tab.5 The composition of fatty acids in walnut refined oil %

注：表中不同小写字母表示差异显著(P≤0.05)。

2.3 核桃精炼油VE组成及含量分析

冷榨精炼核桃油VE组成及含量测定结果见图5。

图5 冷榨精炼核桃油VE测定液相色谱图Fig.5 HPLC chromatogram of VE determination in cold pressed walnut refined oil

在冷榨核桃精炼油油脂的VE(总含量28.4 mg/100 g)组成中主要以γ+β维生素E(含量为21.7 mg/100 g)为主，与文献[12-13]的研究结果一致。核桃中的VE还与产地、品种和贮藏时间有关[15], VE在加热、氧、光线、高浓度不饱和脂肪酸中容易氧化，因此，在核桃油制取工艺中要考虑上述因素对VE的影响。

2.4 冷榨精炼核桃油理化指标及品质分析

按照GB/T22327-2008的要求测定了冷榨核桃油精炼前后的理化指标，结果见表6。可以看出，冷榨核桃油经过上述精炼工艺后各项指标完全符合国家最新标准，其中过氧化值、酸值和不皂化物等大大低于国家标准，过氧化值、酸值是反映油脂氧化酸败程度的重要参数，是评价油脂货架期的关键指标。采用上述工艺生产的冷榨核桃精炼油不仅各项理化指标均达到国家要求，且酸败程度低、货架期长，完全满足生产生活的需求。

3 结论

核桃仁是含油量极高的特种油料,采用冷榨法制取核桃油工艺具有绿色无污染，操作简单，投资少，成本低的优点。本文通过优化试验确定冷榨核桃油的最佳精炼工艺条件为：在搅拌速度60 r/min、加水量3%和温度60 ℃的条件下脱胶，在碱炼温度55 ℃、碱液浓度10%和搅拌速度50 r/min的条件下脱酸，在凹凸棒土1%、温度65 ℃和搅拌速度55 r/min的条件下脱色，在真空度0.09 MPa、温度85 ℃和时间30 min的条件下干燥效果最好。采用上述方法生产的冷榨核桃精炼油不饱和脂肪酸主要由棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸和花生一烯酸组成，不饱和脂肪酸含量达到92.7%。该冷榨核桃精炼油中维生素E主要由β、γ和δ组成，总含量为28.4 mg/100 g。经测定所有理化指标均达到或优于国家最新油脂标准。

表6 冷榨核桃油理化指标Tab.6 The physical and chemical indicators of cold pressed walnut refined oil

*溶剂残留量检出值小于10 mg/kg时，视为未检出。

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〔责任编辑 程琴娟〕

Study on refining process of cold pressed method for walnut oil and its effective composition

WANG Dingding1, ZHANG Runguang1, WANG Xiaoji2, FENG Binkui3, ZHANG Youlin1*

(1 School of Food Engineering and Nutritional Science, Shaanxi Normal University,Xi′an 710119, Shaanxi, China;2 Forestry Technology Promotion Center of Xi′an, Xi′an 710061, Shaanxi, China;3 Shaanxi Datong Ecological Industry Development Limited Company,Xi′an 710065, Shaanxi, China)

The refining process of cold pressed method for walnut oil is studied, and the optimal reaction conditions are determined. The conditions of degumming are stirring speed 60 r/min, add water 3% and temperature 60℃, the conditions of disacidification are alkali refining temperature 55 ℃, lye concentration 10% and stirring speed 50 r/min, the conditions of decoloration are attapulgite 1%, temperature 65 ℃ and stirring speed 55 r/min, the conditions of drying are vacuum degree 0.09 MPa, temperature 85 ℃ and time 30 min. The yield efficiency of walnut refined oil can reach 85.1% under these conditions. The quality of walnut oil can reach the national standard. The content of unsaturated fatty acids reached 92.7% and vitamin E was 28.4 mg/100 g.

cold pressed; walnut oil; refining; unsaturated fatty acid; vitamin E(VE)

1672-4291(2015)04-00103-06

10.15983/j.cnki.jsnu.2015.04.444

2014-07-08

中央财政林业科技推广示范跨区域重点推广示范项目(2011TK109);西安市科技计划项目(NC1317,NC1405)

王丁丁，男，硕士研究生，主要研究方向为食品科学。E-mail：wangdd1988@126.com

*通信作者：张有林，男，教授，博士生导师。E-mail: youlinzh@snnu.edu.cn

TS224; TS225.1+9< class="emphasis_bold"> 文献标志码： A

A