茶籽油不同提取工藝的特點(diǎn)分析及研究進(jìn)展

曾奧陳元堃羅振輝何樹苗李春梅林樹真盧群

（1.廣東藥科大學(xué)生命科學(xué)與生物制藥學(xué)院，廣東 廣州510006； 2.廣東金妮寶科技發(fā)展有限公司，廣東 廣州511475）

茶油是從山茶科油茶樹種子中獲得的，又名茶籽油、山茶油，是我國(guó)特有的木本油脂，主要分布在湖南、江西、廣西、廣東、福建等南方省區(qū)［1］。 茶油中的不飽和脂肪酸高達(dá)90%，其中油酸75%～83%、亞油酸7.4%～13%［2］，不同產(chǎn)地的茶籽油的油酸和亞油酸組分含量相差較大［3］。 不飽和脂肪酸具有調(diào)節(jié)血脂、維持正常生理機(jī)能的作用，如促進(jìn)神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、調(diào)節(jié)脂代謝、調(diào)節(jié)免疫及凝血過(guò)程等［4-5］。 茶籽油中還包括具有降血壓、抗動(dòng)脈粥樣硬化、益智抗癌等作用的α-亞麻酸［6］，防止動(dòng)脈粥樣硬化、降低血壓、防止血小板凝集的茶多酚［7-8］，具有抗癌、抗氧化、解毒、皮膚保濕和潤(rùn)膚活性的角鯊烯［9］，具有抗氧化性及清除活性氧自由基的能力的茶皂素［9］等成分。 茶油的脂肪酸組成與木本食用植物油橄欖油極為相似，被譽(yù)為“東方的橄欖油”［10］。

茶籽油主要由茶籽提取而來(lái)，目前較常用的提取工藝有壓榨法、浸出法、超聲波提取法、水酶法、超臨界CO2萃取法（SCFE 法）5 種方法［11］。 本文通過(guò)對(duì)比各提取工藝的提取原理、出油率、脂肪酸成分、感官評(píng)定、提取成本等特點(diǎn)，分析這幾種提取方法在工業(yè)化產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中的優(yōu)劣勢(shì)，為茶籽油提取工藝優(yōu)化與新工藝的開發(fā)提供參考。

1 茶籽油各提取工藝的特點(diǎn)

1.1 壓榨法

壓榨法指的是利用物理方式將油脂從茶籽中壓出來(lái)，其主要的工藝為鮮茶果→烘干→脫殼→取出茶籽→烘干→破碎→軋胚→蒸炒→壓榨。 此工藝優(yōu)點(diǎn)是提取工藝簡(jiǎn)單且不添加任何化學(xué)藥劑，較好地保留了原料的特有風(fēng)味，還能保證油脂的品質(zhì)和安全。 甘秀海等［4］研究顯示，壓榨法提取得到的茶籽油為淺褐黃色，具有茶油的清香，是一種能較好地保障茶油感官品質(zhì)的茶油提取方法。 壓榨法的缺點(diǎn)是對(duì)比其他4 種工藝，此法批量生產(chǎn)成本較高，且提油率低、雜質(zhì)多、酸值高、過(guò)氧化值高、粕中殘油率較高（見(jiàn)表1），還需要經(jīng)過(guò)后續(xù)的過(guò)濾、堿煉、脫色等復(fù)雜的精煉處理［12］。 另外，該工藝在前期的蒸炒高溫會(huì)使油茶籽仁中的蛋白質(zhì)等物質(zhì)變性，油品中生育酚、皂苷、茶多酚、角鯊烯等生理活性物質(zhì)也會(huì)因此被分解［13］，后期精煉工藝也會(huì)對(duì)油的品質(zhì)產(chǎn)生影響，產(chǎn)生三氯丙醇、脫水甘油酯等對(duì)人體有害的物質(zhì)。 因加熱會(huì)破壞茶籽中的有效成分，在傳統(tǒng)熱榨工藝基礎(chǔ)上衍生出了冷榨法，但是冷榨法殘油率高達(dá)12%～20%［14］，對(duì)茶籽的質(zhì)量要求也相對(duì)較高［15］，暫時(shí)無(wú)法取代熱榨法。 目前，在我國(guó)農(nóng)村地區(qū)還廣泛應(yīng)用壓榨工藝進(jìn)行各種食用油的榨取。

1.2 浸出法

浸出法是利用相似相溶的原理將茶籽仁中的油脂溶解在低沸點(diǎn)的有機(jī)溶劑（通常為石油醚或者正己烷）中，再通過(guò)蒸餾工藝將混合物進(jìn)行分離，最后得到油脂的方法。 以石油醚作為溶劑為例，該法具有操作簡(jiǎn)便、提油率較高、產(chǎn)業(yè)化成本低、溶劑可回收利用、殘留物中蛋白質(zhì)等物質(zhì)不易變性的特點(diǎn)。 然而，石油醚等溶劑易燃易爆、對(duì)人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)及運(yùn)動(dòng)神經(jīng)細(xì)胞有損傷作用［16］，對(duì)環(huán)境容易造成危害。 近年來(lái)，有報(bào)道某產(chǎn)地浸出法提取的茶油檢測(cè)出苯并芘超標(biāo)的現(xiàn)象，主要是因?yàn)檗r(nóng)戶在壓榨茶油時(shí)，為了提高出油率，反復(fù)對(duì)茶籽進(jìn)行烘烤、蒸炒所致。 另外，在萃取過(guò)程中，苯物質(zhì)與溶劑易發(fā)生高溫化學(xué)反應(yīng)，也進(jìn)一步提高了苯并芘的含量。 浸出法得到的油還存在毛油質(zhì)量差、酸值偏高、溶劑殘留較高、有異常氣味與滋味等問(wèn)題（見(jiàn)表1）。

現(xiàn)代油脂加工過(guò)程中，對(duì)于一些含油量低的油料作物，比如大豆，采用的是直接浸出的工藝；對(duì)于一些含油量高的油料，比如菜籽、花生、茶籽，則采用先壓榨后浸出的工藝。 近年來(lái)，也有研究顯示可以通過(guò)油茶籽餅的余香及增香潛力來(lái)給浸出法制取的茶油增加食用價(jià)值［17］。

1.3 超聲波提取法

超聲波提取法是利用超聲波的“空化”作用激化提取溶劑快速滲透固體物質(zhì)，溶解油脂并擴(kuò)散得到多成分混合提取液的提取工藝。 超聲波提取法操作簡(jiǎn)便，運(yùn)行成本低，具有較好的經(jīng)濟(jì)性和廣泛的適應(yīng)性，但該法多數(shù)情況下僅作為一種輔助手段［18］，需要與其他萃取技術(shù)結(jié)合才能發(fā)揮最大作用［19］。 曾虹燕等［20］研究顯示，超聲波法提取所得茶油酸價(jià)及過(guò)氧化值都較超臨界CO2萃取法高，角鯊烯（1.085%）與維生素E（1.400%）也較超臨界CO2萃取法所得的3.726%與3.634%低，且加熱后油色變深，產(chǎn)生析出物。 胡愛(ài)軍等［21］研究發(fā)現(xiàn)，在提取溶劑、料液比等因素確定的條件下，超聲強(qiáng)化提取與其功率及體系的溫度等有關(guān)，即超聲功率越高，達(dá)到提取平衡時(shí)間越短，平衡時(shí)油脂含量越高。 在水酶法提取茶籽油過(guò)程中，超聲輔助預(yù)處理能有效去除皂素，降低乳化，提高游離油回收率［22］。

1.4 水酶法

水酶法是利用機(jī)械（超聲波）破壞茶籽細(xì)胞的細(xì)胞壁，然后加入酶來(lái)降解油料細(xì)胞或脂蛋白、脂多糖等復(fù)合體來(lái)提取出細(xì)胞中的油脂，再利用蛋白和碳水化合物對(duì)油和水的溶解度差異分離獲得油脂的工藝。 水酶法的優(yōu)勢(shì)是在提取油脂的同時(shí)能有效回收原料中的蛋白質(zhì)（或其水解產(chǎn)物）及碳水化合物，且在提油過(guò)程中一些油料中的有毒或抗?fàn)I養(yǎng)因子能被很好地除去。水酶法提取所得油脂酸值較其他方法高，而過(guò)氧化值則明顯較低（見(jiàn)表1）。 出現(xiàn)以上結(jié)果的原因可能是水酶法環(huán)境較為溫和，對(duì)抗氧化物質(zhì)的損傷程度最低［27］。 李寧等［32］研究顯示，與壓榨法、浸出法相比，水酶法提取所得維生素E 與β-胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，而多酚類物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低。 與傳統(tǒng)工藝相比，水酶法提油技術(shù)設(shè)備簡(jiǎn)單、操作安全、效率高［23］；所得的毛油質(zhì)量高、色澤淺、易于精煉［24］；處理?xiàng)l件溫和，能生產(chǎn)出脫毒的蛋白產(chǎn)品，生產(chǎn)過(guò)程相對(duì)能耗低［25］。 但油茶籽中茶皂素的起泡能力與乳化能力強(qiáng)，提油過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的乳狀液，是水酶法難以用于工業(yè)化的重要原因。

1.5 超臨界CO2 萃取法

超臨界CO2萃取法是利用在超臨界狀態(tài)下超臨界流體CO2溶解油脂，而在非超臨界狀態(tài)下降低超臨界流體CO2的密度使其對(duì)油脂的溶解度降低的這一特性對(duì)油脂進(jìn)行分離的方法。 相比于其他方法，超臨界CO2萃取法得到的油氣味清香、酸值低、碘值最大、過(guò)氧化物值最低、色澤淺、無(wú)殘留溶劑［26-27］（見(jiàn)表1）；超臨界CO2萃取法提取所得的茶籽油中棕櫚酸的含量最低，油酸、亞油酸、亞麻酸等不飽和脂肪酸的含量較高（見(jiàn)表2）；另外，超臨界CO2萃取法所得茶籽油中角鯊烯含量也僅低于冷榨法（見(jiàn)表3）。

雖然該工藝技術(shù)壓力大、工程技術(shù)要求高和設(shè)備昂貴，但是該技術(shù)還在不斷地改進(jìn)中，如改變夾帶劑的種類及比例［28］，改變CO2流速、提取時(shí)間、料液比、提取溫度、壓力等都能夠提高萃取的比例或者提取所需物質(zhì)的含量［29-30］。

目前，超臨界CO2萃取技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用于油脂的提取，如芡歐鼠尾草油［31］、樹番茄油［32］、黑楊樹芽油［33］、米糠油［34］等。

表1 不同方法提取茶籽油基本理化指標(biāo)比較［14，28，30］Table 1 Comparison of basic physicochemical indexes of tea seed oil extracted by different methods

表2 不同方法提取茶籽油主要脂肪酸組成比較［14，30］Table 2 Comparison of the main fatty acids of tea seed oil extracted by different methods w／%

表3 不同方法提取茶籽油中的角鯊烯［14］與VE［14，28］質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比較Table 3 The content of squalene and VE in tea seed oil obtained by different methods （±s） w／（μg·mg-1）

表3 不同方法提取茶籽油中的角鯊烯［14］與VE［14，28］質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比較Table 3 The content of squalene and VE in tea seed oil obtained by different methods （±s） w／（μg·mg-1）

提取工藝 角鯊烯 VE水酶法 0.084 0±0.000 4 0.256 7±0.000 5壓榨法 0.113 6±0.000 9 0.012 2±0.000 2浸出法 0.090 2±0.000 4 0.273 9±0.001 3超臨界萃取法 0.102 8±0.001 0 0.301 4±0.002 4

1.6 其他提取方法

水代法指的是在一定的壓力下，油脂與蛋白質(zhì)的親和力小于水與蛋白質(zhì)的親和力，以水代油得到脂肪，并利用油脂和水的密度不同，將油脂分離出來(lái)的制油方法。 此方法不需要溶劑，是一種綠色健康的加工方法［35］。 但水代法提取時(shí)油與水之間易形成乳化層，需要經(jīng)過(guò)破乳處理，并且水分及揮發(fā)物含量不能達(dá)到GB／T11765-2018《油茶籽油》要求，還需要進(jìn)一步加工和處理。

亞臨界萃取法是在一定壓力下，利用亞臨界溶劑對(duì)油脂的溶解能力，把油料中的油脂萃取到亞臨界溶劑中，然后分別蒸發(fā)萃取后的液相和固相，液相蒸發(fā)后得到油脂產(chǎn)品，固相蒸發(fā)后得到浸出粕。 亞臨界工藝設(shè)備簡(jiǎn)單易操作、得油率高、油質(zhì)好、無(wú)毒無(wú)害、回收率高［36］。 國(guó)內(nèi)亞臨界流體設(shè)備及技術(shù)的研究起步較晚，應(yīng)用研究報(bào)道較少。

水乳化萃取與冷凍破乳化釋放組合提取法在近年也有一定進(jìn)展［37］。 該法以水為溶劑，采用水乳化萃取與破乳化釋放組合技術(shù)提取茶籽油，具有提取溫度低、茶籽蛋白及其他成分不會(huì)變性、產(chǎn)品質(zhì)量有保障、生產(chǎn)成本較低、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，屬于高效、綠色提取油脂的工藝技術(shù)。

2 展望

我國(guó)擁有豐富的茶樹資源，茶農(nóng)使用的傳統(tǒng)茶油提取技術(shù)（壓榨法）比較成熟，但是理論研究較少，該方法提取出來(lái)的茶籽油出油率較低，造成了資源浪費(fèi)。油廠使用的浸出法、超聲波法、水酶法等提取技術(shù)是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)，但是浸出法容易有溶劑殘留，感官評(píng)價(jià)較差；超聲波法提取毛油的品質(zhì)較差；水酶法提取會(huì)產(chǎn)生大量的乳狀液。 隨著超臨界流體萃取技術(shù)的進(jìn)步，企業(yè)開始將超臨界CO2萃取技術(shù)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)茶籽油［38］，該提取方式可以較完整地保留茶籽中的茶多酚、角鯊烯、茶皂素等有效成分，不會(huì)影響茶籽油的感官評(píng)價(jià)。 近年來(lái)，隨著超臨界流體技術(shù)的進(jìn)步，提取率逐步提高，設(shè)備成本也穩(wěn)步降低［34-36］。 因此，從提取率、油的品質(zhì)、穩(wěn)定性、感官評(píng)價(jià)等方面考慮，超臨界CO2萃取技術(shù)應(yīng)用在茶籽油提取領(lǐng)域是十分有前景的。