山茶油理化特性及综合利用研究

姜 伟，王东军，金书含，赵光辉，何玉莲

中国石油石油化工研究院大庆化工研究中心，黑龙江大庆 163714

油茶，俗称山茶，是我国特有的油料树种，指植物中油脂含量较高、有栽培经济价值的一类植物的总称。我国是油茶的原产地，有2 300多年的栽培历史。油茶大部分生长在长江流域及以南地区，其中浙江省分布面积居全国第4位，产量居全国第1位。另外，在日本、马来西亚、泰国、缅甸、越南等国也少量栽植。在我国的木本食用油料中，油茶的分布面积就占了80%，长江流域及以南地区半数以上的人口食用茶油[1]。

近年来，我国油茶产量产值实现了双增长，全球茶油总产量的95%以上来自我国。油茶林面积由2008年的4 500万亩发展到2016年的6 400多万亩，油茶籽产量从960 kt增加到2 170 kt，茶油产量由200 kt增加到538.6 kt；油茶产值由110亿元增加到661亿元。据初步测算，到2020年茶油产量有望突破6 Mt，年产茶油1.5 Mt。

油茶果实直径2～4 cm，包含2～3粒种子，种子相对质量为40%，种子仁占整粒种子60%～75%，种仁含油40%～60%。山茶油毛油颜色金黄，有浓郁的香味。精炼山茶油颜色淡黄，澄清透明，具有淡雅的清香味道。从营养学的角度来讲，富含甘油脂的茶油属于疗效型保健营养油脂。其品质优良，有良好的抗氧化能力和储存稳定性，在室温避光条件下能放置30年不变质。山茶油还可制成多种化工原料，如肥皂、人造奶油、生发油、凡士林、机械润滑油和机件防锈液等。生产中产生的枯饼是一种较好的有机肥料，既能改良土壤，又可杀虫[2]。

1 试验原料与方法

1.1 原料

油茶籽果实购自浙江丽水地区；山茶油毛油分别采用压榨法和浸出法自制获得。

正己烷、石油醚、无水乙醇、盐酸、氧化锌、氢氧化钾、浓硫酸、钼酸钠、磷酸二氢钾、硫酸联氨和硫代硫酸钠等，均为分析纯；脂肪酸组成分析所用试剂均为色谱纯。

1.2 仪器及设备

精密分析天平、密度计，瑞士梅特勒；HP-6890气相色谱仪，美国安捷伦；分光光度计，北京普析通用；脱壳剥皮机，锦州俏牌机械有限公司；榨油机，长春长白山榨油机厂；旋转蒸发仪，上海亚荣生化仪器厂；蒸馏水仪器，赛默飞世尔科技公司。

1.3 小桐子毛油的制备

1.3.1压榨方法

机械压榨法是提取山茶油的基本方式。试验中以山茶籽果实或种籽为原料，利用脱壳剥皮机去除果壳和种皮，得到种仁；然后对种仁进行烘炒，调节其中的水含量，利用双螺杆和单螺杆榨油机进行两级压榨，再对液体混合物进行过滤，得到山茶毛油。制备工艺如下所示：

干油茶籽→剥壳→种仁→烘炒→压榨→粗过滤→毛油。

1.3.2浸出方法

溶剂浸出法取油是“固-液萃取”化学方法在制油中的实际应用，它是一种较压榨法更为先进的制油方法，具有出油效率高、粕的质量好、加工成本低、生产环境良好、操作人员少等优点。但也存在溶剂分离和处理方面的问题[3-4]。制备工艺如下所示：

干油茶籽→剥壳→种仁→粉碎→干粕→进料→浸出器→蒸发器→浸出毛油。

1.4 分析方法

山茶籽种仁的含油量、山茶油理化性质分析方法见表1。

表1 山茶籽种仁的含油量、毛油理化性质及脂肪酸组成分析方法

2 结果与分析

2.1 山茶籽的主要生物学特征

所用的山茶籽取自浙江丽水北部山区，受到生存环境、种植管理及山茶品种等因素的影响，山茶籽的生物学特征与其他地区所产山茶籽可能会稍有不同，表2列出了本试验所用的山茶籽的主要生物学特性。

从表2可以看出，所用的山茶籽体积偏小、百粒山茶籽种仁偏轻，但含油率处于正常范围内，因此对于种植户来说，需要通过优选树种、加强种植管理及改善种植环境，来提高山茶籽的含油量，以此增加经济收入[5-7]。

表2 试验用山茶籽的主要生物学特征

2.2 山茶籽的理化性质

对以上压榨方法和浸渍方法获得的山茶油毛油，按照国标分析方法对毛油的相对密度、折光指数、不溶性杂质、酸值、碘值、皂化值、过氧化值、不皂化物以及溶剂残留量等多项理化指标进行分析检测，分析的山茶油毛油的理化性质结果如下表3所示：

表3 山茶油毛油的理化性质

从表3可以看出，压榨方法与浸渍方法获得的山茶油毛油相对比，差距主要体现在不溶性杂质与溶剂残留量两项指标上，这是由于不同生产工艺所导致的。两种生产方式生产得到的毛油其他指标性能基本一致，并且都符合GB 11765—2003《油茶籽油》标准对山茶油毛油的指标规定。值得一提的是，山茶油毛油的酸值非常低，这就有利于山茶油的进一步开发利用。

将压榨获取的山茶油毛油经甲酯化处理后，利用质谱和色谱对脂肪酸甲酯进行了定性及定量分析，分析结果见表4。

表4 山茶油毛油脂肪酸组成及相对含量

从表4中可以看出，山茶油毛油中的以油酸和亚油酸为主的不饱和脂肪酸含量可以达到85%以上，常食用高含量的不饱和脂肪酸能明显降低血液中总胆固醇含量，减少冠心病的发病率，因此山茶油是一种优异的食用油资源。

3 山茶油的综合利用

3.1 用作食用油

茶油是我国特有的传统的食用植物油，其生产和发展的历史源远流长，据公元前三世纪的《山海经》记载：“员木，南方油食也”，这里所说的“员木”即油茶。我国疾病预防控制中心营养与食品安全所对茶油和橄榄油进行的对比研究表明，茶油与橄榄油的成分尽管有相似之处，但茶油的食疗双重功能实际上优于橄榄油，也优于其他任何植物油脂。山茶油中的不饱和脂肪酸高达85%～97%，为各种食用油之冠。

值得注意的是，亚油酸、亚麻酸等必需脂肪酸，是维持人体健康所必需，但并不是说必需脂肪酸在人体内含量越多越好。亚油酸、亚麻酸等多不饱和脂肪酸很容易被氧化形成过氧化脂质而积存于血管壁上，对细胞和组织造成一定的损伤。因此，亚油酸、亚麻酸等必需脂肪酸的摄入应有适当的比例，而山茶油中亚油酸、亚麻酸的比例基本符合人体要求。综上所述，山茶油是一种营养价值、保健功能都超过一般油脂的优质、健康食用油，是国际粮农组织首推的卫生保健植物食用油[8-9]。

3.2 用于化妆品业

护肤品多用油脂作为基质，但是需要解决油脂氧化酸败的难题，否则使用劣质油脂会使皮肤疼痛发炎。对山茶油的研究发现：它富含油酸甘油脂，对酸化有一定的稳定性，不易氧化酸败，它作为纯天然植物油在精炼加工过程中，能有效抑制酸价，而且它能吸收紫外线防止肌肤被紫外线灼伤；山茶油成分与人体皮肤相似，能够渗透皮肤表层，对人体皮肤无刺激和过敏性，能与人体皮肤充分溶合被体表肌肤吸收，能够捕捉细胞的自由基，具有抗氧化作用；因此可做护肤、护发之用。此外，山茶油类护肤品涂抹于皮肤能快速在皮肤表面形成一层保护膜，有效锁住皮肤水分[10]。

3.3 用于医疗保健

山茶油中含有茶油皂素、山茶甙、山茶皂甙、茶多酚、黄酮类化合物、维生素E等天然活性成分。其中山茶甙有强心作用，山茶皂甙有溶血栓作用，而茶多酚则具有降低胆固醇、预防肿瘤等多种功能。因此，山茶油具有改善血液循环、抗氧化及调节免疫功能、预防肥胖、护肝等保健作用。

现代医学证明，富含单不饱和脂肪酸的山茶油在防治心血管硬化性疾病，调节胆固醇、血脂含量，降低血小板聚集率、肿瘤生长几率及血栓和动脉粥样硬化斑块形成，调节人体机能等方面有显著功效。王萍等[11]研究了山茶油对动脉粥样硬化(AS)形成及脂质代谢、血栓素B2(TXB2)和脂质过氧化物(LPO)的影响 结果显示，山茶油可显著延缓AS形成，其机理可能是山茶油中富含的单不饱和脂肪酸(MUFA)进入组织后，通过降低血脂、肝脂，增大高密度脂蛋白-胆固醇(HDL-C)与血清胆固醇(TC)的比值，抑制TXB的释放，增加机体抗氧化酶SOD和GSH-Px的活性，以及降低血浆、肝脏LPO生成等环节而产生作用。

叶新民等[12]采用TBA法研究山茶油抑制小鼠肝脏体外过氧化作用，研究发现，山茶油能有效清除激发态自由基，对肝脂质过氧化有显著抑制作用。冯翔等[13]研究了富含不同种类不饱和脂肪酸的3种油脂，山茶油、玉米油、鱼油对小鼠免疫功能及体内脂质过氧化物的影响，结果表明其影响明显不同，综合各项免疫指标，得出山茶油的正向免疫调节作用最强。这可能是由于山茶油的单不饱和脂肪酸含量最多，故具有抗氧化及调节免疫功能，而鱼油的n-3PUFA含量高，易发生脂质过氧化作用，可能对免疫功能有抑制作用。

3.4 用于制备生物燃料

山茶油含甘油三酯，其脂肪酸碳链以C16和C18为主，与化石柴油接近。在催化剂作用下可与甲醇发生酯交换反应，生成脂肪酸甲酯(即第一代生物柴油)。

孙书生等[14]研究了不同山茶油生物柴油比例混合燃料的热重特性，并在R180柴油机上进行试验，分析比较了柴油机的经济性和排放特性。结果表明：山茶油生物柴油与化石柴油混合性良好，柴油机动力性并未受到明显影响；与化石柴油相比，混合燃料的当量燃油消耗率略为增加；CH排放降低，CO排放在中低负荷时降低，高负荷时增加，NO排放在中间转速时随着生物柴油比例的提高先增加后降低，高速时降低。研究证明山茶油生物柴油用于柴油机具有良好的替代柴油、减少排放的效果。

4 结论及建议

1)随着生活水平的不断提高，人们对食品营养健康的追求也会不断提升，山茶油作为一种富含人体必需脂肪酸及多种维生素的高级植物油，能改变单一油脂造成的营养不均，充分平衡人体营养。有利于身体健康，符合当代油脂消费趋势，有着巨大的发展空间。

2)当前，消费领域都在提倡“回归自然”，护肤品生产制造领域更是强调产品的“纯天然”特点，随着山茶油的各类功能化妆品的研究挖掘，山茶油在护肤品的应用将越来越广，其将在未来化妆品占据重要地位，成为发展等必然趋势。

3)山茶油中含有大量其他植物油脂所不含的功能性天然活性成分。其中山茶甙有强心作用，山茶皂甙有溶血栓作用，而茶多酚则具有降低胆固醇、预防肿瘤等多种功能。因此，继续加大山茶油在医疗，譬如改善血液循环、抗氧化、调节免疫力、预防肥胖、护肝等方面的开发力度，具有很大的经济潜力。

4)山茶油脂肪酸碳链以C16和C18为主，很适合作为生物柴油和航空生物燃料的原料。但由于山茶油自身的营养特点、药用性能以及价格，将其作为生物燃料的原料是一种极大的资源浪费。

5)山茶油毛油中不饱和脂肪酸含量可以达到85%以上，是一种优异的食用油资源。同时，其酸值仅为2 mgKOH/g左右，明显低于其他植物油脂，依照国家标准，食用油的酸值越低越好，而这是由于山茶油中所含有的山茶苷和茶多酚等活性物质对山茶油中的脂肪酸甘油酯的氧化具有抑制作用。

6)可以从油茶的种植环境、种植区域、培育技术、提取工艺等多方面入手，借以提升市场上所售山茶油品质。譬如可以集中相对优质气候、土地资源来生产山茶油，还可以改进山茶油的提取工艺，将原来落后的压榨法改为现在较为成熟的浸提法等。在提高油茶种植户的经济收入基础上，使油茶资源能够做成各种食用油产品和功能性产品，走进更多普通百姓的生活中。