冷榨法与热榨法制取山茶油品质差异研究

2020-06-11秦玉川刘本同薛锦松王丽玲王衍彬

中国粮油学报 2020年5期

秦玉川刘本同薛锦松王丽玲杨柳方茹贺亮王衍彬

(浙江省林业科学研究院1，杭州 310023) (温州瑞雪农业开发有限公司2，温州 325500)

山茶油，又名油茶籽油，是山茶科(Camellia)植物油茶(CamelliaoleiferaAbel)种子经加工制得的食用油脂。油茶广泛分布于中国的湖南、江西、浙江、福建、广西等省，山茶油一直是我国南方的高端木本食用油，除其抗氧化、护肝、降低心脑血管疾病发生率[1,2,3]等营养保健作用外，也具有重要的药用价值，《本草纲目拾遗》记载：茶油，甘，凉。具有清热化湿，润肠清胃，杀虫解毒的功效[4]。一直以来，山茶油作为我国重要的高端木本食用油，在长江以南地区深受热崇，特别是压榨毛油，在许多山茶油的传统产区都将其作为“月子油”，用来保障产妇与婴儿的营养，以及促进产妇的身体恢复。

山茶油的制取方法一般分为传统溶剂浸出法[5]、压榨法[6]、亚临界萃取法[7]、超临界萃取法[8]和水酶法[9]等。亚临界萃取法、超临界萃取法和水酶法，由于设备昂贵、技术不成熟等原因尚少用于工业生产。热榨法、冷榨法、传统溶剂浸出法是目前油茶籽油生产中最常用的提取方法，但由于传统溶剂浸出法对环境的不友好，逐渐被淘汰[10]，现主要用于压榨油茶籽饼中残油的二次萃取。虽然压榨法对于油的提取率要低于溶剂提取，但是由于其对油品的损害相对最小[11]，因此越来越成为当今食用油制取的主要方式。基于此本实验拟选取工业上常用的冷榨法和热榨法对山茶油的品质差异进行研究。

热榨法制取山茶油，需要经过蒸或炒的预处理工序，原料温度达100 ℃以上，部分炒制工序温度达250 ℃以上，部分螺杆压榨的榨膛温度也会达200 ℃以上，高温会增加茶油中营养元素的氧化，并导致多环芳烃等危害物含量增加[12]。冷榨法制取山茶油，不经过蒸或炒的预处理，整个压榨过程，油温不超过60 ℃，营养元素不会因高温致氧化损失，但冷榨工艺加工时间较长，生产效率和出油率要低于热榨工艺[13]；已有研究表明，山茶油的制取方法不同，产量和质量会存在差异[10]，如油的理化指标，包括酸价、过氧化值、磷脂、色泽和气味等，油的营养元素、维生素E、角鲨烯、脂肪酸等，因此为了详细全面地阐明冷榨法和热榨法制得的山茶油品差异，本研究详细评价和分析了两种山茶油的脂肪酸组成、风味物质组成、营养物质组成与含量和危害物的含量，以期为山茶油的工业生产和工艺改进提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器设备和材料

1.1.1 原料

油茶籽，采自浙江省青田县。

1.1.2 仪器设备和材料

YB-260液压榨机；6YL-180螺杆压榨机；7890A-5975C GC-MS联用仪；TDS3热脱附仪；订制索氏提取仪；Hei-G3旋转蒸发仪。

氢氧化钾、甲醇、硫酸氢钠、无水硫酸钠、三氯甲烷、乙酸、碘化钾、淀粉、硫代硫酸钠、丙酮：分析纯、正己烷、异辛烷：色谱纯。

1.2 实验方法

1.2.1 样品准备方法

将新鲜样品，于烘箱中40 ℃烘至半干，脱蒲，再于烘箱中烘至含水率(6±2)%，装于PE袋中真空密封，冷藏备用。使用前脱壳、粉碎。

1.2.2 冷榨方法

将脱壳、粉碎至80 目的油茶籽粉，用200 目棉布包好，加入YB-260液压压榨机中，常温加压压榨，保持压力60 MPa，15 min，收集压榨出的山茶油，离心除杂。

1.2.3 热榨方法

将脱壳、粉碎至80目的油茶籽粉加入油料预炒锅中，150 ℃预炒加热20 min，再加入6YL-180螺杆压榨机压榨，收集压榨出的山茶油，离心除杂。

1.3 分析方法

1.3.1 样品甲酯化方法

采用改进GB/T 17376—2008甲酯化方法：精确称取60 mg样品至具塞试管中，取4 mL异辛烷溶解试样，加入200 μL氢氧化钾甲醇(2 mol/L)溶液，剧烈振摇30 s，于80 ℃金属浴中加热5 min，静置至澄清。再加入1 g硫酸氢钠，振摇，中和氢氧化钾，沉淀后，取上层溶液，0.22 μm膜过滤，进行GC-MS分析。

1.3.2 脂肪酸甲酯组成GC/MS分析

气相色谱条件： DB-WAX(30 m×0.25 mm，0.25 μm)色谱柱，进样口温度250 ℃，进样量1 μL，载气为高纯He气，流速为1 mL/min，分流比15∶1。程序升温：初始温度50 ℃，保质2 min，以5 ℃/min升至150 ℃，保持1 min，再以8 ℃/min升温至260 ℃，保持2 min。

质谱条件：接口温度280 ℃，进样口温度250 ℃，离子源温度230 ℃，MS四极杆温度为150 ℃，载气(He)流量1 mL/min，分流比50∶1，扫描质量范围33.00～550.00 amu，溶剂延迟时间3 min。定性方法采用NIST 08质谱库检索比较鉴定，采用峰面积归一法进行定量。

1.3.3 角鲨烯分析方法

准确称取2.00 g山茶油样品，于250 mL烧瓶中加入1.0 mol/L氢氧化钾乙醇溶液50 mL，沸水浴回流皂化2 h，加入50 mL水混合冷却，用50 mL正己烷提取3次，合并萃取液，用90%的乙醇25 mL洗至中性，于旋转蒸发仪中真空浓缩，残留物于105 ℃烘箱中烘至恒重，计算不皂化物含量，然后用10 mL正己烷溶解，过0.22 μm有机滤膜，待测。

气相条件：DB-5MS毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)，进样量1 μL，分流比10∶1，溶剂延迟5 min，质量扫描范围33.00～550.00 amu，进样口温度300 ℃。

质谱条件：接口温度280 ℃，离子源温度230 ℃，四极杆温度150 ℃；升温程序：初始温度50 ℃，保持1 min，以8 ℃/min升至150 ℃，保持1 min，以5 ℃/min升至300 ℃，保持10 min。

定量分析：用色谱纯正己烷溶解角鲨烯标准品，配置成0.1、0.2、0.4 mg/mL和0.8 mg/mL 4个梯度，分析方法同不皂化物分析，计算不皂化物中角鲨烯的准确含量。

根据角鲨烯浓度与响应面积间的关系，获得标准曲线：

y=2.17×109x+5.15×109，R2=0.987 8。

1.3.4 维生素E分析方法

参考GB/T 5009.82—2003方法。

1.3.5 挥发性成分分析

吸附方法：将100 mL茶油样品倒入250 mL孟式气体洗瓶中，样品表面超过玻璃管底部小孔，进气端接氮气，压力0.1 MPa，出气端接吸附管，50 ℃温度下吸附15 min，两端密封，待测。

TDU条件：初始温度20 ℃，初始化时间1 min，升温速度60 ℃/min，结束温度300 ℃，传输管温度300 ℃。

CIS条件：初始温度～150 ℃，平衡时间1 min，升温速率10 ℃/s，结束温度200 ℃。

GC条件：DB-5MS色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，初始温度40 ℃，保持5 min，以5 ℃/min升温速度升至180 ℃，保持2 min，再以10 ℃/min的升温速度升至280 ℃，保持2 min。

MS条件：接口温度280 ℃，进样口温度230 ℃，离子源温度230 ℃，四极杆温度150 ℃，载气(氦气)流量1 mL/min，分流比50∶1，无溶剂延迟。定性方法采用NIST 08质谱数据库检测鉴定，采用峰面积归一法定量比较。

1.3.6 不皂化物萃取与分析方法

准确称量2.000 0 g山茶油，采用“GB/T 5535.2—2008第二部分：己烷提取法”萃取、计算不皂化物。称取所获得干燥山茶油不皂化物0.100 0 g，用色谱纯正己烷溶解，过0.22 μm尼龙滤膜，气相色谱-质谱分析，分析方法参考文献[14]1.2.4方法。

1.3.7 苯并(α)芘含量分析方法

参考GB/T 22509—2008方法。

1.3.8 塑化剂测定

参照GB 5009.271—2016 第二法。

1.3.9 酸价测定

参照GB/T 5530—2005方法。

1.3.10 含水率测定

参照GB/T 5528—2008。

1.3.11 磷脂含量测定

参照GB/T 5537—2008方法二-丙酮称重法。

1.3.12 过氧化值测定

参照GB/T 5538—2005。

2 结果与分析

2.1 冷榨与热榨山茶油常规指标对比

表1 冷榨与热榨山茶油常规指标对比

冷榨山茶油色泽淡黄、清澈，具有茶油的清香气味，热榨山茶油色泽深黄、混浊，具有强烈的茶油香气。从表1和图1可以看出，冷榨与热榨茶油中，除水分含量差异不大外，冷榨山茶油的酸价、过氧化值、苯并(α)芘含量和磷脂含量均低于热榨山茶油，特别是苯并(α)芘含量仅为0.87 μg/kg，是热榨的1/38。苯并(α)芘是一种多环芳烃类化合物，具有强致癌性，广泛存在于环境及受环境污染的植物体内，热榨山茶油在加工过程中的高温预处理和榨膛高温是产生苯并(α)芘的主要原因。

图1 冷榨与热榨山茶油营养与危害物指标对比

维生素E是一种脂溶性维生素，也是一种天然抗氧化剂，角鲨烯是一种三萜类化合物，具有提高SOD活性、抗衰老、抗肿瘤等活性。冷榨茶油因未经过高温处理过程，且液压压榨时间较长，压榨腔内不会急剧升温，其维生素E和角鲨烯的含量要高于热榨茶油。冷榨山茶油维生素E含量为46.9 mg/100 g，是热榨茶油的1.3倍，角鲨烯的含量为10.09 mg/100 g，是热榨茶油的1.3倍。说明冷榨是保留山茶油中营养保健成份的一个较好加工方式，山茶油中的维生素、角鲨烯、多酚等保健因子，均有热不稳定性，有氧环境下的高温预处理和高温加工过程，均会导致山茶油中功能因子和营养元素的损失，降低其营养价值。

2.2 冷榨与热榨山茶油脂肪酸组成分析

表2为冷榨和热榨两种方式获得山茶油的脂肪酸组成分析结果，可以看出，两种加工方式所获得的山茶油，其脂肪酸组成差异不大，不饱和脂肪酸所占总脂肪酸的比例分别为82.00%和82.96%，冷榨山茶油中亚油酸略高，油酸略低。微量脂肪酸中肉豆蔻酸、棕榈油酸、十七烷酸、十七碳烯酸、十八碳三烯酸、十九碳烯酸、二十碳烯酸和二十烷酸，两种来源的山茶油中均有检出，且含量差异不大。从表2的脂肪酸组成和含量可以得出结论，常温冷榨与高温预处理热榨两种加工方式，对所获得山茶油中脂肪酸组成的影响较小，说明油茶种子中甘油三酯的组成较为稳定，热处理对其影响较微，这与梁帆[15]的研究结果相符。

表2 冷榨与热榨山茶油脂肪酸组成表

2.3 冷榨与热榨山茶油挥发性气味组成分析

表3是冷榨和热榨两种来源山茶油挥发性成分组成表，两种来源山茶油共检出59种挥发性成分，其中冷榨山茶油中检出48种，热榨山茶油中检出38种。山茶油中挥发性成分，主要包括烷烃类化合物、烯烃类化合物、醛酮类化合物、酚酸类化合物、酯类化合物和一些杂环化合物。

在所有挥发物中，含量最高的为醛类化合物，冷榨山茶油共检出10种，热榨山茶油中共检出8种，在总挥发物中分别占44.49%和44.11%，其中又以异戊醛和己醛为主，分别占总挥发物的39.59%和40.92%。在所有挥发性成分中，热榨山茶油中的烷烃、醇类、酸和酯类化合物占比高于冷榨山茶油，应该是热榨加工过程中温度升高，使得这些化合物更易产生所造成的，特别是酯类化合物，在热榨山茶油挥发物中的占比为13.24%，是冷榨油的3.3倍，酯类化合物应该也是热榨山茶油香气更为浓郁的原因。在冷榨山茶油挥发物中，烯烃类化合物、酮类化合物和杂环类化合物占比高于热榨山茶油，特别是可以产生清香气息的萜类化合物α-蒎烯、β-月桂烯和d-柠檬烯，在冷榨山茶油挥发物中占3.42%，是热榨油的1.65倍，这应该是冷榨山茶油较热榨山茶油更为清香的原因。

表3 冷榨与热榨山茶油挥发性成分组成表

注：“-”表示未检出。

2.4 冷榨与热榨山茶油不皂化物分析结果

经过萃取、干燥、正己烷溶解、GC/MS分析，表4列出了冷榨和热榨两种工艺获取山茶油中不皂化物的分析结果。从表4中可以看出，热榨山茶油中检出33种不皂化物成分，冷榨山茶油中检出20种，主要为包含甾醇、角鲨烯和香树素等在内的三萜类化合物，热榨和冷榨山茶油中分别检出12种和9种，含量在总不皂化中的占比达82.97%和84.60%，其他脂肪烃、脂肪醇、烯醇、酮类化合物，分别检出21种和

表4 冷榨与热榨山茶油不皂化物各类与含量

11种，但在总不皂化物中的占比仅为17.02%和15.40%。在所有不皂化物中，含量占比超过10%的有4种，均为三萜类化合物，分别是羊毛甾醇、角鲨烯、β-香树素和环阿屯醇。

2.5 冷榨与热榨山茶油塑化剂含量分析结果

塑化剂(邻苯二甲酸酯类,PAEs)作为产品改性剂被广泛应用于现代工业，研究表明，塑化剂会引起肝、肾、肺、心脏、生殖系统等组织中毒，特别是对雄性生殖系统的危害尤为严重，邻苯二甲酸酯类化合物还和成年男性肺功能衰退、肥胖症、糖尿病以及甲状腺功能衰退等有一定关联性[16-18]。由于塑化剂在使用过程中会向环境中迁移，在空气、水源、土壤等环境中均有检出[19,20]，白酒、食用植物油中亦多有报道[21-25]。

表5 冷榨与热榨山茶油中塑化剂含量

本研究分别对实验室制得的冷榨和热榨山茶油，及市场上采购的热榨山茶油原油进行PAEs检测，表5为油中塑化剂含量的分析对比结果，实验室获得的冷榨山茶油和热榨山茶油中均未检出塑化剂，但市场和产区榨油坊收集到的热榨山茶油样品12个，其中10个样品检出含有塑化剂，检出率83%，其中含量最高的样品，油中塑化剂含量达9.02 μg/kg。在检出的塑化剂中，邻苯二甲酸二正丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)检出率最高，其中DBP检出8次，DEP检出4次，DEHP检出4次。

市售茶油中残留较高的塑化剂，主要有以下几种主要来源：1)环境污染混入，主要包括大气污染和简陋粗加工环境；2)加工过程中产生，不安全的添加剂、输送管道和周围容器等；3)溶剂带入。邹翀等[26]研究分析认为，食用油中塑化剂的来源，还可能来自于土壤污染，而土壤污染与现在化肥、农用地膜的使用息息相关[27]，因此茶油从种植到工业生产都急需制定相关的栽培和生产标准来确保不受塑化剂的污染。本研究实验室压榨油中未检出塑化剂，可能与所用原料来源于高山林业基地，多年未受农业活动的影响有关。

3 讨论

山茶油的提取方法不同，油品质量会有显著差异，首先，针对油的感官分析，文献中报道冷榨法制得的油茶籽油澄清透明、色泽较浅、滋味柔和，热榨法制得的油茶籽油颜色较深，香气浓郁，有少量的沉淀物，加热后颜色变深，有少许析出物[12]。其次，针对油的质量指标，何浙华等[28]也发现低温冷榨工艺制油，常温下在 3a贮藏期内，其酸价、过氧化值和苯并(α)芘增幅都明显优于浸出油和土榨油。其次，冷榨工艺制取的山茶油抑菌活性成分含量和抑菌效果也明显优于热榨等其他4种提取方法[29]，这都说明对于山茶油加工技术来说，冷榨工艺能获得更优的品质。

本研究结果也表明，冷榨因温度低，获得的山茶油色泽浅黄透明，具有淡淡的油茶清香，其酸价、过氧化值为热榨山茶油的0.77 倍和0.66 倍，磷脂含量是热榨山茶油的0.36倍，维生素E和角鲨烯是热榨山茶油的1.29 倍和1.28 倍，苯并(α)芘是热榨山茶油的0.03 倍。实验室热榨山茶油和冷榨山茶油均未检出塑化剂，而市售原油中塑化剂的检出率高达83%，说明加工温度并非塑化剂产生的主要原因，环境污染，加工过程中加工辅料、添加剂、运输管道、包装材料等是塑化剂污染的重要来源[26,27]。

本研究的热榨工艺相对冷榨工艺，为避免水中可能携带的危害物对产品品质造成影响，未采用蒸汽处理工艺，仅在前处理阶段增加了炒制工序。热榨由于压榨温度高，不仅会导致茶籽中的氨基酸与还原糖发生大量美拉德反应，造成山茶油色泽加深[30]，亦会在高温和氧气的作用下使油中维生素E、多酚类物质氧化造成营养损失，增加苯并(α)芘等危害物的含量[31,32]，而且高温也是食用油中反式脂肪酸产生的重要原因[33]。山茶油冷榨工艺因无蒸炒等高温预处理工序，加工温度不高于60 ℃，油的色、香、味、营养元素含量和危害物含量等指标均优于热榨山茶油，在食用山茶油加工中，特别是非精炼食用山茶油加工过程中，冷榨是一种优良的加工方法。