牡丹籽粕超微粉碎工艺及营养成分变化研究

曾超，殷钟意，莫芙蓉，郑小芬，郑旭煦，，*，刘丹丹

（1.重庆工商大学环境与资源学院，重庆400067；2.重庆工商大学重庆市特色农产品加工储运工程技术研究中心，重庆400067）

牡丹籽粕超微粉碎工艺及营养成分变化研究

曾超1，殷钟意2，莫芙蓉1，郑小芬1，郑旭煦1，2，*，刘丹丹1

（1.重庆工商大学环境与资源学院，重庆400067；2.重庆工商大学重庆市特色农产品加工储运工程技术研究中心，重庆400067）

为开发利用经液压压榨制油后的牡丹籽粕，采用超微粉碎方法将其制备成粒径小于78 μm超微粉，研究其最佳工艺条件和营养成分变化。结果表明，超微粉碎最佳工艺条件是进料粒径为40目，主粉碎机频率为35 Hz，旋风分离机频率为25 Hz，粉碎时间为45 min。在该工艺条件下，出料袋中超微粉产率达42.6%，粉末粒径D90为54.598 μm，其主要营养成分保留完好。

牡丹籽粕；超微粉碎；产率；营养成分

牡丹籽油中含有丰富的不饱和脂肪酸、维生素E和植物甾醇等多种天然活性成分，不饱和脂肪酸含量达90%以上，主要为亚麻酸、亚油酸及油酸[1]。2011年3月22日牡丹籽油被列为新资源食品后[2]，牡丹籽因其可能产生相当可观的食用经济价值而备受人们青睐。然而，提取牡丹籽油后的牡丹籽粕基本处于未被开发利用的状态，仅有几个研究组开始涉足该领域，例如，2013年庞雪风等以提取油脂后的牡丹籽粕为原料，研究了其中的蛋白质提取工艺[3]。目前，牡丹籽油的研究刚刚处于兴起阶段，牡丹籽粕深加工产品极少，尚有很大的研发空间[4]。

超微粉碎是利用机械或流体动力的方法克服固体内部凝聚力使之破碎，得到粒径小于78 μm的超微细粉末[5]。超微细粉末是超微粉碎的最终产品，具有一般颗粒所没有的特殊理化性质，如良好的溶解性、分散性、吸附性、化学反应活性等，超微粉体的生物利用率可得到很大提升[6]。超微粉碎的优点是粉碎快、时间短、节约原料并且可低温粉碎[7]，在粉碎过程中不产生局部过热现象，可以最大限度地保留粉体的生物活性成分，得到粉体粒径细、分布均匀的高质量产品。

本文拟重点研究经液压压榨制取牡丹油后的牡丹籽粕的超微粉碎工艺及营养成分变化情况，以期为牡丹籽粕的开发利用奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

油用牡丹籽：购于安徽。

氢氧化钠、乙酸铅、硫酸钠、石油醚（沸点范围60℃～90℃）、石油醚（沸点范围30℃～60℃）、盐酸、硫酸、蔗糖、硫酸铵、甲基红、溴甲酚绿、乙醇（95%）、乙酸铅、无水乙醇、精密 pH 试纸（6.8～7.2）、硫酸铜、硼酸、氨水（25%～28%）、焦性没食子酸、乙醚、甲醇、15%三氟化硼甲醇溶液、氯化钠，以上试剂均为分析纯；37种脂肪酸甲酯混合标准品、8组分反式脂肪酸甲酯混合标准品、亚油酸甲酯类十八碳二烯酸顺反异构混合物标准品、亚麻酸甲酯异构体混合标准品、正庚烷（色谱纯），以上试剂均为色谱纯；蒸馏水。

1.2 仪器与设备

YSC-300超微粉碎机：北京燕山正德；HN-01韩国哈娜牌液压榨油机、韩国SN-120干燥机、韩国NA-009全自动炒锅：威海汉江食品有限公司代理；9QF-320型粉碎机：河南荥阳市农机试验厂；JL-6000型干湿两用激光粒径仪：成都精新粉体测试设备有限公司；JA3003电子天平：上海舜宇恒平科学仪器有限公司；GC-14气相色谱仪（FID检测器）：日本岛津公司；CD-2560气相毛细管柱（100 m×0.25 mm×0.20 μm）：德国CNW公司。

1.3 方法

1.3.1 牡丹籽粕超微粉碎的工艺条件优化

牡丹籽粕超微粉碎的工艺流程为：液压压榨后的牡丹籽粕→低温干燥→预粉碎→超微粉碎→牡丹籽粕超微粉。经过液压压榨法[8]得到的牡丹籽粕，低温干燥使其含水率降到5%左右，再预粉碎至一定粒径，备用。准确称取300 g牡丹籽粕，均匀放入超微粉碎机中，在一定工艺条件下进行超微粉碎；收集出料袋中的超微粉，测定其产率和粉末粒径D90（指粒径小于D90这个值的颗粒占颗粒总数的90%）。

1.3.1.1 单因素试验

分别考察进料粒径、旋风分离机频率、主粉碎机频率、粉碎时间对出料袋中超微粉产率和粉末粒径D90的影响。

1）在主粉碎机频率为35 Hz、旋风分离机频率为25 Hz、粉碎时间为30 min的条件下，考察进料粒径（过40、60、80、100目筛）对出料袋中超微粉产率和粉末粒径D90的影响。

2）在进料粒径为过40目筛、主粉碎机频率为35Hz、粉碎时间为30 min的条件下，考察旋风分离机频率（15、25、35、45 Hz）对出料袋中超微粉产率和粉末粒径D90的影响。

3）在进料粒径为过40目筛、旋风分离机频率为25 Hz、粉碎时间为30 min的条件下，考察主粉碎机频率（15、25、35、45 Hz）对出料袋中超微粉产率和粉末粒径D90的影响。

4）在进料粒径为过40目筛，旋风分离机频率为25 Hz，主粉碎机频率为35 Hz的条件下，考察粉碎时间（15、30、45、60 min）对出料袋中超微粉产率和粉末粒径D90的影响。

1.3.1.2 正交试验

在单因素试验基础上，选择影响较大的旋风分离机频率、主粉碎机频率、粉碎时间等3个因素，按照SPSS软件中的L9（33）正交试验设计方法，分别选取3个水平进行试验，以此确定超微粉碎的最佳工艺条件，因素水平见表1。

表1 正交试验因素与水平表Table 1 Factors and levels in the orthogonal array design

1.3.1.3 验证试验

在正交试验得到的最佳工艺条件下开展超微粉碎试验，得到该条件下出料袋中超微粉产率和粉末粒径D90。

1.3.1.4 出料袋中粉末粒径D90的测定

用JL-6000型干湿两用激光粒径仪测定。

1.3.2 牡丹籽粕超微粉碎前后的营养成分分析

1.3.2.1 主要营养成分测定

1）水分的测定：按照GB/T 10358-2008《油料饼粕水分及挥发物含量的测定》的方法进行测定。

2）粗脂肪的测定：按照GB/T 14772-2008《食品中粗脂肪的测定》的方法进行测定。

3）粗蛋白的测定：按照GB/T 14489.2-2008《粮油检验植物油料粗蛋白的测定》的方法测定。

4）淀粉的测定：按照GB/T 5009.9-2008《食品中淀粉的测定》的方法进行测定。

5）灰分的测定：按照GB 5009.4-2010《食品安全国家标准食品中灰分的测定》的方法进行测定。

1.3.2.2 油脂的脂肪酸组成分析

按照GB/T 22223-2008《食品中总脂肪、饱和脂肪（酸）、不饱和脂肪（酸）的测定水解提取-气相色谱法》的方法测定。

2 结果与分析

2.1 牡丹籽粕超微粉碎的工艺条件优化

2.1.1 单因素试验

2.1.1.1 进料粒径对出料袋中超微粉产率和粉末粒径D90的影响

进料粒径对出料袋中超微粉产率和粉末粒径D90的影响如图1所示。

图1 进料粒径对出料袋中超微粉产率和粉末粒径D90的影响Fig.1 Effects of feed particle size on yield and size D90 of ultrafine powder in the discharging bag

由图1（a）可知，当进料粒径从过40目筛变细过60目筛时，超微粉产率略有增加，这是由于进料粒径越细，更易被粉碎和被旋风分离机吹出；但当进料粒径继续变细到过80目筛和过100目筛，出料袋中超微粉产率基本保持不变。造成出料袋中超微粉产率偏低（约40%）的原因是，相对于进料量300 g而言，超微粉碎机和出料袋容量偏大，每一次超微粉碎后的产物都会因为大量附着在主机、旋风分离器和出料袋的内壁而损失；若为连续性生产，出料袋中超微粉产率将远远大于40%。由图1（b）可知，D90随着进料粒径的变化呈现先略微增大后缓慢减小的变化趋势，但总体变化不大，都在 58 μm以下（小于78 μm），均处于超微粉状态。考虑节能和操作简便，本试验选择进料粒径为过40目筛。

2.1.1.2 旋风分离机频率对出料袋中超微粉产率和粉末粒径D90的影响

旋风分离机频率对出料袋中超微粉产率和粉末粒径D90的影响如图2所示。

图2 旋风分离机频率对出料袋中超微粉产率和粉末粒径D90的影响Fig.2 Effects of cyclone separator frequency on yield and size D90 of ultrafine powder in the discharging bag

由图2（a）可知，旋风分离机频率从15 Hz增加到25 Hz时，出料袋中超微粉产率大幅增加；但旋风分离机频率继续增加到35 Hz和45 Hz时，超微粉产率增幅减缓。这说明只有当旋风分离机频率达到一定值（25 Hz）时，才足以将粉碎好的超微粉吹入出料袋中。由图2（b）可知，旋风分离机频率由15 Hz增加到35 Hz时，D90略微增加，当继续增加到45Hz时，D90大幅上升（接近60 μm）。这是由于旋风分离机频率越大，风力越大，越能把还没来得及粉碎的较大颗粒吹入出料袋中。考虑节能，本试验选择旋风分离机频率为25 Hz。

2.1.1.3 主粉碎机频率对出料袋中超微粉产率和粉末粒径D90的影响

主粉碎机频率对出料袋中超微粉产率和粉末粒径D90的影响如图3所示。

图3 主粉碎机频率对出料袋中超微粉产率和粉末粒径D90的影响Fig.3 Effects of host frequency on yield and size D90 of ultrafine powder in the discharging bag

由图3（a）可知，主粉碎机频率从15 Hz增加到35 Hz时，出料袋中超微粉产率呈直线增加趋势；当主粉碎机频率继续增加到45 Hz时，超微粉产率增幅减缓。这是由于在相同的粉碎时间中，当主粉碎机频率太小，不足以粉碎出更多的细粉末，导致出料袋中超微粉产率很低；当主粉碎机频率增加到一定值（35 Hz）以后，对出料袋中超微粉产率影响减小。由图3（b）可知，主粉碎机频率对出料袋中粉末粒径D90的影响呈现波动状态，但D90都在67 μm以下，均处于超微粉状态。考虑节能，本试验选择主粉碎机频率为35 Hz。

2.1.1.4 粉碎时间对出料袋中超微粉产率和粉末粒径D90的影响

粉碎时间对出料袋中超微粉产率和粉末粒径D90的影响如图4所示。

由图4（a）可知，当超微粉碎时间从15 min增加到30 min时，出料袋中超微粉产率增幅较大；当粉碎时间继续增加到45 min和60 min时，超微粉产率增幅趋于缓慢。这是由于随着粉碎时间的延长，粉碎箱中剩下的粉末约占进料量60%，颗粒之间的相互碰撞、挤压作用变小，粉碎效率降低，出料袋中超微粉产率增幅缓慢。由图4（b）可知，粉碎时间对出料袋中粉末粒径D90影响不大，D90都在56 μm以下，均处于超微粉状态。考虑节能和机器损耗，本试验选择超微粉碎时间为30 min。

图4 粉碎时间对出料袋中超微粉产率和粉末粒径D90的影响Fig.4 Effects of grinding time on yield and size D90 of ultrafine powder in the discharging bag

综合单因素试验结果可知，进料粒径、旋风分离机频率、主粉碎机频率、粉碎时间这4个因素对出料袋中粉末粒径D90的影响不大，D90均小于78 μm，属于超微粉范畴。因此，接下来的正交试验只选择出料袋中超微粉产率为评价指标。

2.1.2 正交试验

超微粉碎正交试验结果及极差分析见表2。

表2 正交试验结果及极差分析Table 2 Results of the orthogonal experiment and range analysis

续表2 正交试验结果及极差分析Continue table 2 Results of the orthogonal experiment and range analysis

由表2可知，在上述试验条件下，影响出料袋中超微粉产率的因素主次顺序为：粉碎时间＞旋风分离机频率＞主粉碎机频率。由单因素试验和正交试验得出最佳工艺条件为：进料粒径为过40目筛、主粉碎机频率35 Hz、旋风分离机频率25 Hz、粉碎时间45 min。

2.1.3 验证试验

在进料粒径为过40目筛、主粉碎机频率为35 Hz、旋风分离机频率为25 Hz、粉碎时间为45 min的工艺条件下进行验证实验和粉末粒径测定。结果表明，出料袋中超微粉产率达42.6%，粉末粒径D90为54.598 μm。

2.2 牡丹籽粕超微粉碎前后的营养成分分析

2.2.1 主要营养成分测定

牡丹籽粕超微粉碎前后的主要营养成分测定结果见表3。

表3 牡丹籽粕超微粉碎前后的主要营养成分Table 3 Main nutrients before and after ultrafine grinding of peony seed meal

由表3可以看出，超微粉碎工艺较好地保留了牡丹籽粕的营养成分，为新资源食品或食品配合剂的开发奠定了基础。

2.2.2 油脂的脂肪酸组成

牡丹籽粕超微粉碎前后油脂的脂肪酸组成测定色谱图见图5～图7，结果见表4。

图5 标准样品的色谱图Fig.5 The standard chromatogram of samples

图6 样品超微粉碎前的色谱图Fig.6 The chromatogram of the sample before ultrafine comminution

图7 样品超微粉碎后的色谱图Fig.7 The chromatogram of the sample after ultrafine comminution

表4 牡丹籽粕超微粉碎前后油脂的脂肪酸组成Table 4 Fatty acid composition of oils in peony seed meal before and after ultrafine grinding

由表4可以看出，牡丹籽粕粉末中的油脂具有很高的营养价值，不饱和脂肪酸含量达到约88%。超微粉碎前辛酸、棕榈一烯酸、花生酸、花生一烯酸没能检测出来可能是由于其含量太低未能达到检测线，而超微粉碎后亚麻酸含量有所降低，可能是超微粉碎过程中局部过热造成的。超微粉碎后亚麻酸含量的降低，从而其它脂肪酸组成含量均有微小的变化，且检测出少量的辛酸、棕榈一烯酸、花生酸、花生一烯酸。总之，牡丹籽粕超微粉碎后油脂的不饱和脂肪酸保留较好。

3 结论

综上所述，经液压压榨制油后的牡丹籽粕超微粉碎最佳工艺条件是：进料粒径为过40目筛、主粉碎机频率为35 Hz、旋风分离机频率为25 Hz、粉碎时间为45 min，在该条件下，出料袋中超微粉产率达42.6%，粉末粒径D90为54.598 μm。超微粉碎保留了牡丹籽粕的主要营养成分，且富含不饱和脂肪酸油脂，可见牡丹籽粕的营养成分丰富，有望作为新资源食品或食品配合剂进行开发利用。

[1]Sevim D,Senol F S,Gulpinar A R,et al.Discovery of potent in vitro neuroprotective effect of the seed extracts from seven Paeonia L.(peony)taxa and their fatty acid composition[J].Industrial Crops and Products,2013,49：240-246

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[5]蔡光先.超微中药的研究与应用及前景展望[J].中药研究,2011,16(1)：78-81

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Study on the Technology of Ultrafine Grinding and the Change of Nutrient Component of Peony Seed Meal

ZENG Chao1，YIN Zhong-yi2，MO Fu-rong1，ZHENG Xiao-fen1，ZHENG Xu-xu1，2，*，LIU Dan-dan1
（1.Environmental and Resources Institute，Chongqing Technology and Business University，Chongqing 400067，China；2.Chongqing Engineering Technology Research Center of Special Agricultural Products Processing Storage and Transportation，Chongqing Technology and Business University，Chongqing 400067，China）

For the development and utilization of peony seed meal after the hydraulic press to make oil，the ultrafine powder of particle size of less than 78 μm was prepared by using ultrafine grinding，its optimum technological condition and the change of nutrient component were studied.The results showed that the optimum condition of ultrafine grinding was the feed particle size of 40 mesh，host frequency of 35 Hz，cyclone separator frequency of 25 Hz，and grinding time of 45 min.Under the optimum conditions，the yield was up to 42.6%and size D90 was 54.598 μm of ultrafine powder in the discharging bag，and its main nutrient components were well preserved.

peony seed meal；ultrafine grinding；yield；nutrient component

2016-08-17

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.14.016

重庆市科技支撑示范工程项目（cstc2012jcsf-jfzhX0008）；重庆市高校优秀成果转化资助重大项目（KJZH14105）；重庆市研究生创新型科研项目“牡丹籽粕毒理与超微粉生产工艺研究”（CYS16196）作者简介：曾超（1990—），女（汉），硕士，研究方向：主要从事废弃物资源化技术研究。

*通信作者：郑旭煦（1964—），女（汉），教授，博士，研究方向：主要从事废弃生物质资源化技术与天然药物研究。