栀子果油制取及精炼工艺研究*
2020-12-14林福珍刘琦谢婷婷
林福珍,刘琦,谢婷婷
(1.福建省粮油质量监测所,福建 福州 350012; 2.福建恒康生态农业发展有限公司,福建 宁德 355201)
栀子(Gardenia jasminoides Ellis)又名:山栀子、黄栀子等,属卫生部颁布的第l批药食两用资源[1]。栀子主产于福建、河南、四川、浙江、云南、贵州等省,其中我省福鼎市贯岭镇栀子获得“国家原产地地理标志认证”,形成了以福鼎贯岭镇为中心的栀子果交易集散地。目前,福鼎市黄栀子种植面积已经达到44.7 km2,涉及全市17个乡镇近3.2万农户,2019年产鲜栀子果3万多t,创收7000多万元。
栀子含油量与大豆接近,达到16%~20%,它不仅是一种药材和提取色素的原料[2,3],也可作为一种新油源加以开发利用[4]。栀子油脂肪酸含棕榈酸、油酸、亚油酸等,其中亚油酸含量接近50%,而亚油酸为人体必需脂肪酸,具有调节血压、降低血清胆固醇等作用。栀子油中角鲨烯(又称鱼肝油萜)含量达1.20%以上,远高于其他植物油,具有降低血脂及血液中的胆固醇、改善免疫系统、促进生物氧化及机体的新陈代谢、延缓衰老等多种功能,是一种具有防病治病作用的活性物质。因此,栀子产业开发应用前景广阔,栀子果油可开发为具有保健作用的高端食用油。
“栀子油开发关键工艺技术研究”项目于2016年立项,目前已完成栀子鲜果太阳能辅助热泵联合干燥、栀子干果原油提取及适度精炼工艺的研究与设计,确定了操作要点及工艺参数,经中试生产出栀子成品油。
1 栀子果原油的制取
福鼎市贯岭镇及周边黄栀子属于山栀子品种,干燥后的栀子由栀子果皮、栀子仁(果肉)及种子组成。栀子果皮薄而脆,内表面红黄色含多种脂溶性色素,几乎不含油脂;栀子果仁粘结成团,呈深红色或红黄色,粒状细小呈疣状突起,仁中富含多种色素,但含油极少;栀子种子呈扁圆状,内为白色,栀子油主要富集在栀子种子中。
传统制取栀子果原油方法较多,有压榨法、浸出法、亚临界萃取法等[5],但这些方法所获得栀子原油色泽深,后续必须采用水化、碱炼、脱色、脱臭、冬化等工序进行全精炼,这使栀子油得率降低,并导致栀子油中特色营养物质和功效成分流失,造成珍贵资源浪费。
研究中我们曾尝试利用200型单螺旋榨油机,采用常规工艺进行栀子果原油压榨,栀子果原油存在上述问题并且生产成本高,因此,传统压榨法不适应栀子果原油的生产。
经多次试验研究、确定的改进后工艺路线为:栀子果→去铁→去石→剥壳→仁壳分离→仁籽低温双螺旋压榨→栀子果原油→压滤,生产实验表明该路线为提油最佳工艺,栀子果原油由传统工艺的深黑色变成浅红色,更接近栀子果原油自然属性。这是由于栀子果皮本身含有色素,且籽内的类脂物、糖类、蛋白质等物质在生产过程中会产生焦色素,这2种情况导致栀子原油颜色变黑,同时,原油中的脂溶性胶杂也不利于后续的原油适度精炼。该工艺与常规工艺相比,减少了软化、破碎、蒸炒3道加工环节,改善了栀子果原油质量,同时又减少了水耗、电耗、汽耗。中试时曾试验通过栀子果预榨,栀子饼再用溶剂浸提的工艺,但是结果表明此工艺不能提高原油质量,而且还增加了水耗、电耗、汽耗,同时栀子饼中蛋白质变性较大并严重影响后续色素的提取利用。
工艺参数:控制栀子原料水分在7%~9%范围内,将栀子剥壳,仁籽和皮分离后,使用双螺旋榨机低温压榨,室温进料,物料在榨膛停留时间3~8 min,物料温度在100 ℃以内,压榨油温在45~50 ℃。上述工艺条件下生产出的压榨饼,饼中残油率≤6%,饼色鲜艳、色素色阶变化程度较小,为后续提取色素降低了含油量,有效解决了栀子提取色素工艺中受油脂含量影响的技术难题。恒压过滤为自动控制,过滤压力稳定在0.2~0.4 MPa,这提升了栀子果原油外观品质,同时也降低了过滤介质的使用成本。
2 栀子果原油的适度精炼
栀子果原油胶杂含量多,经测定含磷量在1.5%~2.0%之间,其中非水化磷脂(NHP)含量较高,达0.4%。如何有效去除栀子果原油的胶杂,是本项目要解决的技术难点之一。本项目对栀子原油精炼进行多次实验,依据栀子果原油质量情况,采用非常规的适度精炼工艺,最大限度保留栀子果油中富含的角鲨烯、维生素E等营养物质和功效成分,并取得了很好的效果。
2.1 栀子果油非常规的适度精炼工艺
新鲜饱满的栀子,采用太阳能辅助热泵干燥技术,栀子剥壳技术及双螺旋低温压榨技术制取的栀子果原油质量较好,制得的栀子果成品油不仅各项理化卫生指标都能达到或接近木本油脂的国家标准,且得率也较高。所采用的非常规的适度精炼工艺,在操作参数上进行了反复调整,采用的工艺路线为:栀子果原油→水化→脱色→冬化→成品油,操作过程和参数如下。
2.1.1 水化
当油温预热到80~85 ℃时,加入原油重量0.1%~0.3%的85%磷酸,搅拌均匀后,开始加水,温度控制在85~90 ℃,加水量为原油重量的3.0%~3.5%,加水时间20~30 min,搅拌速度60 r/min,加水完毕后搅拌速度改为30 r/min,再搅拌5~10 min,然后静置沉淀8~10 h,放掉油脚。
2.1.2 脱色
先将油温预热到80~90 ℃,真空度升至-0.09 MPa,再加入脱色油重量3%的活性炭,在脱色罐内反应20 min,待油温降到70 ℃开始过滤。
2.1.3 冬化
将脱色油移入结晶罐,分段设定降温速率,开启慢速搅拌,将油温冷却至4~6 ℃左右,使固脂生成较大结晶,再经过过滤,把油和固脂分离,制得栀子成品油。
该工艺条件下制得的成品油酸值、过氧化值等各项指标达到或优于栀子果油企业标准。相对传统全精炼工艺而言,本工艺无需碱炼、脱臭,只需水化、脱色、冬化即可达到工艺要求。
3 结论
本课题组研究的栀子果油制取及适度精炼工艺,经中试生产证明:⑴ 按工艺生产的栀子果油得率高、质量好,富含角鲨烯、维生素E等多种营养物质和功效成分,有效保留了栀子药食两用的功效和成分,并且栀子果油各项指标均达到或接近木本油脂国家标准;⑵ 该工艺生产成本低,操作要点和参数易掌握,工艺路线切实可行,经检索,国内未见有栀子果油中试生产和工艺方面的报道。