油茶果发酵脱壳工艺

文超，杨漓，李桂珍，钟昌勇，覃杰，秦荣秀

广西壮族自治区林业科学研究院（南宁 530002）

油茶（Camellia oleifera）是山茶属植物中栽培经济价值和油脂含量较高的一类植物的总称，是世界四大木本油料（油茶、油橄榄、油棕和椰子）树种之一[1]。中国是世界上油茶分布最广、品种最多且产量最高的国家。全国现有油茶林面积约400万 hm2，其中广西、湖南、江西三省（区）栽培面积占全国总面积约75%[2-4]。茶籽油色清味香、耐贮藏、营养丰富，是优质食用油，具有很高的综合利用价值，其不饱和脂肪酸含量达到90%，明显高于豆油、花生油和菜油。其维生素E含量比橄榄油高1倍[5-6]，且含有多糖、黄酮和多酚等[7-12]特定生理活性物质，具有极高的营养价值[13-14]。

油茶果的采摘一般是在每年的寒露到霜降之际，且采摘后必须及时脱壳取籽，特别是在南方多阴雨天气，如不及时脱壳易造成油茶果霉变，产生巨大经济损失[15]。国内对油茶果脱壳的研究起步较晚，2010年前后逐步开始。油茶果加工机械化程度仍然很低，且脱壳设备在脱壳率和茶籽破损率方面很难达到一个较好的平衡状态。现有的油茶果脱壳机存在脱壳率不高、效率低、茶籽破损率高、脱壳后果壳与茶籽难分离及易结块堵塞在脱壳机内等问题[16-24]。油茶籽的获得基本上还是采用先晒干果壳自然炸裂，再人工分拣茶籽的方法。该方法时间长、脱壳效率低、劳动强度大、人力成本高，且受天气影响，不适合工业化生产。

随着油茶种植面积扩大，油茶果产量日益增加，传统的人工作业方式不能满足行业需求。因此，研究新的油茶果脱壳工艺将对油茶产业的快速发展起到关键作用。试验以刚采摘的油茶果为研究对象，采用发酵法对油茶果进行脱壳分离，达到整体脱壳的目的，且适用于在采收季节大批量快速处理。该脱壳方法未见相关的研究报道。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜油茶果（2018年12月采自林科院油茶山）；乳酸菌（Lactic acid bacteria，LAB）、酵母菌（Saccharomyce）、放线菌（Actinomycesbovis）、光合细菌（Photosynthetic Bacteria），从自然堆怄发酵的油茶果壳中分离鉴定；乳酸细菌MRS培养基、麦芽汁琼脂培养基、高氏一号培养基、光合细菌培养基、红糖、蒸馏水、锯末、生石灰、防虫剂。

YXQ-LS-50S-Ⅱ高压灭菌锅；SW-CJ-2超净工作台；PYX-DHS-BS-Ⅱ电热恒温培养箱；FW100高速万能粉碎机；ZQTY-70台式全温震荡培养箱；TG16-WS台式高速离心机；AL204-IC电子分析天平；电热恒温水浴锅。

1.2 菌种的分离鉴定

菌种的分离鉴定按照文献[25]的方法进行。

1.3 发酵菌液的制备

1) 将乳酸菌接种于灭菌（121 ℃、0.1 MPa）的MRS培养基中，静置于35 ℃的培养箱培养24 h；将酵母菌接种于灭菌（121 ℃、0.1 MPa）的麦芽汁琼脂培养基中，培养24 h（37 ℃、120 r/min）；将放线菌接种于灭菌（121 ℃、0.1 MPa）的高氏一号培养基中，培养24 h（37 ℃、120 r/min）；将光合细菌接种于灭菌（121 ℃、0.1 MPa）的光合细菌培养基中，培养24 h（37 ℃、120 r/min）。采用平板计数法测定菌种的活菌数[26]，测得乳酸菌、酵母菌、放线菌、光合细菌的浓度分别为3×107～4×107，2×108～3×108，3×108～4×108和1×109～2×109CFU/mL。

2) 从10 kg蒸馏水中取2 kg，加入1 kg红糖，将红糖充分融化，得红糖水。

3) 将红糖水和剩余的蒸馏水装至15 kg发酵罐，混合均匀，蒸馏水冷却至30～40 ℃时，加入菌种。

4) 将菌种和红糖水混合后搅拌均匀，口上盖一次性塑料薄膜，在温度30 ℃下密封4 d，打开瓶口，闻到酸香味夹杂酒糟味的刺激性气味，即得菌液。

5) 按照步骤（1）方法测得乳酸菌、酵母菌、放线菌、光合细菌的浓度分别为2×107～3×107，4×107～5×107，1×108～2×108和5×108～6×108CFU/mL。

1.4 浸泡

将采摘的新鲜油茶果倒入菌液中浸泡，菌液以淹没油茶果为准，浸泡30 min捞出，得浸泡油茶果，备用。1罐发酵液约浸泡100 kg新鲜油茶果。

1.5 发酵床准备

以质量分数计算，将58.5%锯末、40%生石灰和1.5%防虫剂（粮虫净）混合均匀，堆积成长×宽×厚为4 m×2 m×0.2 m规格的发酵床。

1.6 油茶果发酵脱壳

将浸泡油茶果堆放在发酵床上，用塑料布遮盖，发酵至油茶果和油茶籽彻底分离。

1.7 脱壳率的计算

式中：W为脱壳率，%；m为总的油茶果质量，kg；m1为未脱壳的油茶果质量，kg。

1.8 数据处理

所有试验重复进行3次，脱壳率为3次试验结果的平均值。

2 结果与讨论

以新鲜油茶果为研究对象，开展在不同菌种、不同菌种量、不同菌液密封环境温度和发酵时间、不同油茶果发酵环境温度和发酵时间、混合菌种等条件下对油茶果脱壳效果的研究。

2.1 不同发酵菌种和菌种量对油茶果脱壳效果的影响

在蒸馏水∶红糖质量比5∶1、菌液密封环境温度30 ℃、菌液发酵时间5 d、油茶果发酵环境温度40℃、油茶果发酵时间4 d条件下，不同菌种及不同菌种量的发酵效果见图1。

图1 不同菌种及不同菌种量对油茶果脱壳率的影响

结果表明，不同菌种、相同的菌种量对油茶果进行发酵脱壳，脱壳率存在一定差异，但差异不大，脱壳率最高的菌种为放线菌，最高脱壳率达到90.7%；相同菌种，随着菌种量增加，脱壳率逐渐增大，在其他条件相同情况下，菌种量1.5和2.0 L的脱壳率相差不大，脱壳率增加仅1%左右。故从经济方面考虑，使用菌种量1.5 L进行脱壳试验。

2.2 不同菌液密封环境温度对油茶果脱壳率的影响

在蒸馏水∶红糖质量比5∶1、菌种量1.5 L、菌液发酵时间5 d、油茶果发酵环境温度40 ℃、油茶果发酵时间4 d条件下，不同菌液发酵环境温度对油茶果脱壳率的影响见图2。

图2 不同菌液密封环境温度对油茶果脱壳率的影响

结果表明，不同菌种、相同的菌液发酵环境温度对油茶果脱壳的脱壳率存在一定差异，但差异不大，脱壳率最高的为放线菌，最高脱壳率达到91.5%。同一菌种、不同的菌液发酵环境温度随着发酵环境温度的升高脱壳率增大。比较菌液密封环境温度30和35 ℃的脱壳率，35 ℃的脱壳率比30 ℃的脱壳率增加幅度不大，脱壳率增加仅1%左右。从节约能源的角度考虑，菌液密封环境温度30 ℃最佳。

2.3 不同菌液发酵时间对油茶果脱壳率的影响

在蒸馏水∶红糖质量比5∶1、菌种量1.5 L、菌液密封环境温度30 ℃、油茶果发酵环境温度40 ℃、油茶果发酵时间4 d条件下，不同菌液发酵时间对油茶果脱壳率的影响见图3。

图3 不同菌液发酵时间对油茶果脱壳率的影响

结果表明，不同菌种、相同菌液发酵时间对油茶果脱壳的脱壳率存在一定差异，但差异不大，脱壳率最高的为光合细菌，最高脱壳率为89.3%。同一菌种、不同菌液的发酵时间随着发酵环境温度的升高，脱壳率增大。比较菌液发酵时间5和6 d的脱壳率，6 d的脱壳率比5 d的脱壳率增加幅度不大，脱壳率增加1%左右。从节约时间的角度考虑，菌液发酵时间5 d最佳。

2.4 不同油茶果发酵环境温度对油茶果脱壳率的影响

在蒸馏水∶红糖质量比5∶1、菌种量1.5 L、菌液发酵环境温度30 ℃、菌液发酵时间5 d、油茶果发酵时间4 d条件下，不同油茶果发酵环境温度对油茶果脱壳率的影响见图4。

由图4可以看出，不同菌种、相同的油茶果发酵环境温度对油茶果脱壳率存在一定差异，但差异不大，脱壳率最高的为放线菌，最高脱壳率为92.2%。同一菌种、不同的油茶果发酵环境温度随着发酵环境温度的升高脱壳率增大。比较油茶果发酵环境温度40和45 ℃的脱壳率，45 ℃的脱壳率比40 ℃的脱壳率增加幅度不大，从节约能源的角度考虑，油茶果发酵环境温度40 ℃最佳。

图4 不同油茶果发酵环境温度对油茶果脱壳率的影响

2.5 不同油茶果发酵时间对油茶果脱壳率的影响

在蒸馏水∶红糖质量比5∶1、菌种量1.5 L、菌液发酵环境温度30 ℃，菌液发酵时间5 d，油茶果发酵环境温度40 ℃条件下，不同油茶果发酵时间对油茶果脱壳率的影响见图5。

图5 不同油茶果发酵时间对油茶果脱壳率的影响

结果表明，不同菌种、相同的油茶果发酵时间对油茶果脱壳率存在一定差异，但差异不大，脱壳率最高的为光合细菌，最高脱壳率为90.5%。同一菌种、不同油茶果发酵时间随着发酵时间延长脱壳率增大。比较油茶果发酵时间4和5 d的脱壳率，5 d的脱壳率比4 d的脱壳率增加幅度不大，从节约时间的角度考虑，油茶果发酵时间4 d最佳。

2.6 混合菌种对油茶果脱壳率的影响

在蒸馏水∶红糖质量比5∶1、菌种量1.5 L、菌液发酵环境温度30 ℃、菌液发酵时间5 d，油茶果发酵环境温度40 ℃、油茶果发酵时间4 d条件下，混合菌种对油茶果脱壳率的影响见表1。

由表1可以看出，采用混合菌种发酵脱壳均比单一菌种脱壳率高，脱壳率均达到90%以上。不同混合菌种对油茶果脱壳的脱壳率存在一定差异，但差异不大，脱壳率最高的为1 L放线菌和0.5 L光合细菌的混合菌种，脱壳率达到95.0%。唐湘等[27]研究的油茶果脱壳装置，仅适用于含水率在65%以下的油茶鲜果脱壳，脱壳率不高，仅有85.3%。熊平原等[28]研制的油茶青果脱壳装置，破壳率达到96%，籽破碎率为1.5%，清选率达95%，且有少量油茶籽夹杂在壳体中。朱广飞等[29]对设计的油茶果脱壳机进行脱壳参数优化，脱壳率达到96.91%，茶籽破损率为3.38%。张风等[21]、杨树松等[22]、李阳等[23]也开展油茶果脱壳方面的研究，但效果不太理想。与前人的研究结果相比，虽然在脱壳率上略有不足，但也有自身的优势，如直接采用鲜果脱壳、茶籽破损率低、工艺简单，且能实现大批量处理等。

表1 混合菌种对油茶果脱壳率的影响

接表1

3 结论

以新鲜油茶果为研究对象，采用发酵法对油茶果进行脱壳工艺研究。开展不同菌种、不同菌种量、不同菌液发酵环境温度和发酵时间、不同油茶果发酵环境温度和发酵时间及混合菌种对油茶果脱壳效果的研究。试验结果表明，油茶果脱壳的最佳发酵工艺条件为：菌种采用1 L放线菌和0.5 L光合细菌的混合菌种、菌液发酵时间5 d、发酵环境温度30 ℃、油茶果发酵时间4 d、发酵环境温度40 ℃。在该工艺条件下，油茶果的脱壳率达到95.0%。