水酶法提取红花山茶籽油的精炼研究

张馨月，金海杰，卢宇豪，陈龙，沈施琰，黄蕾，刘兴泉，杨胜利*

(1.浙江工业大学 药学院，浙江 杭州 310014； 2.浙江农林大学 农业与食品科学学院，浙江 杭州 311300)

植物油的提取方法主要包括压榨法、溶剂提取法和水酶法等，目前常用的是压榨法和溶剂提取法。但是传统压榨法出油率不高，且营养物质损失严重；溶剂提取法溶剂残留量大，不环保。水代溶剂耦合酶处理技术有希望替代传统压榨及有机溶剂萃取法用于油脂分离。其优点是不使用有机溶剂，环境友好，可同时实现油脂和蛋白、多糖的分离。所得产品最大程度保持了天然的风味和属性，产品品质、安全性明显改善。此外，水酶法工艺简单，适用面广，设备投资低，具有较高的应用潜力。目前该技术已成功应用于橄榄油。近年来，科研人员对水酶法提油做了大量的研究，研究对象包括山茶籽[1]、大豆[2]、花生[3]、向日葵[4]、油菜籽[5]、玉米胚芽油[6]、芝麻油[7]、辣木籽等[8]。未经精炼毛油，可能存在重金属污染、农药残留等问题及含有其他有害物质，这些都需要经精炼去除。并且毛油在加热烹饪时有异味、泡沫多、油烟大，对烹饪食物的气味与口感影响较大。因此，需要对毛油适当加以精炼，保证食用油更加健康环保。

1 材料与方法

1.1 材料

红花山茶籽由千岛湖瑶记实业有限公司提供，新鲜，无霉变；其他试剂均为分析纯。磁性纤维素微球为本实验室自制。751紫外可见光分光光度计(上海佑科仪器仪表有限公司)；FWl00高速万能粉碎机(上海新诺仪器设备有限公司)；DHG-9243A电热恒温鼓风干燥机(上海精其仪器有限公司)；LD5-10低速离心机(北京医用离心机厂)；GTL-16A高速离心机(兴化市分析仪器厂)；DK-8D电热恒温水槽(上海一恒科技有限公司)；DELTA320 pH 电导计(梅特勒托利多仪器有限公司)；FA1204精密分析天平(上海双旭电子有限公司)；HZ-9311K恒温振荡器(太仓市科教器材厂)。

1.2 方法

1.2.1 毛油的水化脱胶

取水酶法提取的红花山茶籽毛油100.0 g，加热至一定温度，按照一定质量比加入磷酸，80 r·min-1下搅拌15 min；再按照一定质量的比加入纯化水，继续搅拌，待毛油中有颗粒聚集时，调整转速至30 r·min-1搅拌30 min，在5 000 r·min-1下离心20 min，收集上清液即为脱胶油。考察不同影响因子对水化脱胶的影响。固定磷酸添加量为0.2%、加水量为3%，考察温度分别为60 ℃、65 ℃、70 ℃、75 ℃、80 ℃、85 ℃；固定加水量为3%、温度为75 ℃考察磷酸添加量0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%；固定磷酸添加量为0.4%、温度为75 ℃，考察加水量3%、4%、5%、6%、7%、8%。测定脱胶前后磷脂含量并按下式计算脱胶率。

脱胶率=(毛油中磷脂含量-脱胶油中磷脂含量)/毛油中磷脂含量×100%。

1.2.2 脱胶油脱酸

取水酶法提取的红花山茶籽毛油100.0 g，加入油重1%的20%碱液，脱酸温度设为50、60、70、80、90 ℃，在不同温度条件下搅拌过滤，测定酸价。

取水酶法提取的红花山茶籽毛油100.0 g，加入油重1%的20%碱液，在60 ℃水浴条件下保温，设定脱酸时间分别为10、20、30、40、50 min。搅拌不同时间后过滤，测定酸价。

取水酶法提取的红花山茶籽毛油100.0 g，加入油重1%的不同浓度碱液，在60 ℃水浴条件下保温，碱液浓度分别为5%、10%、15%、20%、25%。搅拌后过滤，测定酸价。

1.2.3 脱酸油吸附脱色

取水酶法提取的红花山茶籽毛油100.0 g，预热到不同温度条件后加入2%磁性纤维素微球，充分搅拌后过滤，脱色温度分别为20、25、30、35、40 ℃，用分光光度计在 665 nm 处测定不同温度下的吸光度。

取水酶法提取的红花山茶籽毛油 100.0 g，预热至30 ℃下加入2%磁性纤维素微球，在30 ℃温度条件下保温，充分搅拌，采用的脱色时间分别为20、25、30、35、40 min。进行不同时间后对其进行过滤，冷却至室温25 ℃，在665 nm处测定样品吸光度。

设定磁性纤维素微球的质量比分别为1%、2%、3%、4%、5%，对不同处理组的样品于665 nm处测定其吸光度。

1.2.4 吸光度测定方法

采用分光光度法对水酶法提取的红花山茶籽毛油和脱色后油脂吸光度进行测定，以蒸馏水作空白对照，在检测波长665 nm处测定脱色处理前后各样品的吸光值。

1.2.5 酸价测定方法

称取样品3 g (准至0.000 2 g)于锥形瓶中，加入50 mL中性乙醇，在水浴上加热溶解后放至室温，加1滴酚酞指示剂，用0.05 mol·L-1KOH标准溶液滴至微红色，10 s不褪色为终点，计算酸价。

1.2.6 脱色率和脱酸率的测定

对水酶法提取的红花山茶籽毛油脱色率和脱酸率进行测定。

2 结果与分析

2.1 红花山茶籽油的水化脱胶

使用的水酶法提取的红花山茶籽毛油为本实验室自制，其磷脂含量为297 mg·kg-1，这将严重影响后续的精炼过程，进而影响精炼油的品质。采用水化脱胶方法进行胶体物质的去除，分别考察了温度、磷酸添加量、加水量等对脱胶效果的影响。

由图1可知，随着温度的升高，脱胶率也随之升高，75 ℃时达到最大值73.9%，磷脂分子的吸水能力增强，促使胶体密度增大，形成胶粒而分离出来，随着温度继续升高，脱胶率呈下降趋势，这可能是由于温度升高胶粒会重新离散，回到最初的游离状态。随着磷酸添加量的增加，脱胶率不断增大，在0.4%时达到最大值84.5%，随着继续增加，脱胶率趋于平稳趋势。随着加水量增大，脱胶率缓慢增大，5%时达到最大值93.2%，随着加水量加大，脱胶率呈降低趋势，这可能是体系中水量增加促使胶体充分膨胀，容易分离出去，当水过量时，体系形成油包水型乳化剂，导致磷脂乳化，从而更难将磷脂与油分离开来。

图1 水化脱胶过程中各因素对脱胶率的影响

由此可见，水酶法提取红花山茶籽油的脱胶温度为75 ℃、磷酸添加量为0.4%、加水量为5%为最优条件，经3次验证试验，其脱胶率为(93.6±2.3)%，得到的脱胶油中磷脂含量为(20.2±0.6) mg·kg-1。

2.2 脱胶油脱酸

由图2可知，随着脱酸温度的升高，红花山茶籽油的酸价先降低后升高，在80 ℃时酸价最低，为0.36 mg·g-1。再增加温度反而上升，这可能是由于温度升高，溶液的分子热运动加快，吸附上的NaOH部分回到山茶籽油中，导致最终皂角上的碱量减少。随着脱酸时间的延长，油脂酸价呈先降低后缓慢升高的趋势，脱酸时间达到40 min时，酸价最低，为0.28 mg·g-1。随着碱液浓度的不断增大，油脂酸价也呈先降低后升高的趋势，当碱液浓度为15%时，油脂酸价最低，为0.19 mg·g-1。

图2 碱炼脱酸过程中各因素对脱酸率的影响

在最优脱酸条件下，水酶法提取红花山茶籽油的脱酸温度为80 ℃，脱酸时间为40 min，碱液浓度为15%，该条件下经3次验证试验，油脂酸价最低为(0.19±0.2)mg·g-1。

2.3 脱酸油脱色

经过脱胶、脱酸后的油脂进行脱色反应研究，分别考察了脱色温度、脱色时间和吸附剂浓度对脱色率的影响。

由图3可知，随着温度的升高，吸光度呈现先下降趋势，在100 ℃下吸光度最低为0.29，超过100 ℃时，山茶籽油的吸光度呈上升趋势，这可能是高温使油脂黏度变小，进而导致吸附剂与油脂的亲和力降低，也可能是温度升高使油脂发生氧化，产生回色现象。随着脱色时间的延长，山茶籽油吸光度呈先降后升的趋势，其中30 min时脱色效果较好，吸光度为0.28。当吸附剂磁性纤维素微球浓度大于2%时具有良好的脱色效果，3%时达到最低值，再增加浓度，吸光度趋于平缓，变化不大。

图3 吸附脱色过程中各因素对脱色率的影响

在最优脱色条件下，经脱胶脱酸后的山茶籽油的脱色温度为100 ℃，脱色时间为30 min，吸附剂浓度为3%，该条件下经三次验证试验，油脂吸光度为0.18±0.2，未经脱色的油脂吸光度为0.86，脱色率为79.1%。

3 小结

油脂经提取后得到的毛油需要经过适当的精炼，是毛油成为商品油的重要工艺过程。为保持油脂中营养成分的完整性，减少损失，本文对以水酶法提取的红花山茶籽毛油进行精炼。为摒弃传统精炼脱色工艺造成的营养成分损失的问题，本研究采用磁性纤维素微球作为介质进行脱色，分别考察不同因素对水化脱胶、碱炼脱酸和吸附脱色等过程精炼效果的影响。结果表明，在最优条件下，脱胶率为(93.6±2.3)%，油脂酸价最低为(0.19±0.2)mg·g-1，油脂脱色率为79.1%。