冷榨法與熱榨法制取山茶油品質(zhì)差異研究

秦玉川 劉本同 薛錦松 王麗玲 楊 柳 方 茹 賀 亮 王衍彬

(浙江省林業(yè)科學(xué)研究院1，杭州 310023) (溫州瑞雪農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司2，溫州 325500)

山茶油，又名油茶籽油，是山茶科(Camellia)植物油茶(CamelliaoleiferaAbel)種子經(jīng)加工制得的食用油脂。油茶廣泛分布于中國的湖南、江西、浙江、福建、廣西等省，山茶油一直是我國南方的高端木本食用油，除其抗氧化、護肝、降低心腦血管疾病發(fā)生率[1,2,3]等營養(yǎng)保健作用外，也具有重要的藥用價值，《本草綱目拾遺》記載：茶油，甘，涼。具有清熱化濕，潤腸清胃，殺蟲解毒的功效[4]。一直以來，山茶油作為我國重要的高端木本食用油，在長江以南地區(qū)深受熱崇，特別是壓榨毛油，在許多山茶油的傳統(tǒng)產(chǎn)區(qū)都將其作為“月子油”，用來保障產(chǎn)婦與嬰兒的營養(yǎng)，以及促進產(chǎn)婦的身體恢復(fù)。

山茶油的制取方法一般分為傳統(tǒng)溶劑浸出法[5]、壓榨法[6]、亞臨界萃取法[7]、超臨界萃取法[8]和水酶法[9]等。亞臨界萃取法、超臨界萃取法和水酶法，由于設(shè)備昂貴、技術(shù)不成熟等原因尚少用于工業(yè)生產(chǎn)。熱榨法、冷榨法、傳統(tǒng)溶劑浸出法是目前油茶籽油生產(chǎn)中最常用的提取方法，但由于傳統(tǒng)溶劑浸出法對環(huán)境的不友好，逐漸被淘汰[10]，現(xiàn)主要用于壓榨油茶籽餅中殘油的二次萃取。雖然壓榨法對于油的提取率要低于溶劑提取，但是由于其對油品的損害相對最小[11]，因此越來越成為當(dāng)今食用油制取的主要方式。基于此本實驗擬選取工業(yè)上常用的冷榨法和熱榨法對山茶油的品質(zhì)差異進行研究。

熱榨法制取山茶油，需要經(jīng)過蒸或炒的預(yù)處理工序，原料溫度達100 ℃以上，部分炒制工序溫度達250 ℃以上，部分螺桿壓榨的榨膛溫度也會達200 ℃以上，高溫會增加茶油中營養(yǎng)元素的氧化，并導(dǎo)致多環(huán)芳烴等危害物含量增加[12]。冷榨法制取山茶油，不經(jīng)過蒸或炒的預(yù)處理，整個壓榨過程，油溫不超過60 ℃，營養(yǎng)元素不會因高溫致氧化損失，但冷榨工藝加工時間較長，生產(chǎn)效率和出油率要低于熱榨工藝[13]；已有研究表明，山茶油的制取方法不同，產(chǎn)量和質(zhì)量會存在差異[10]，如油的理化指標(biāo)，包括酸價、過氧化值、磷脂、色澤和氣味等，油的營養(yǎng)元素、維生素E、角鯊烯、脂肪酸等，因此為了詳細全面地闡明冷榨法和熱榨法制得的山茶油品差異，本研究詳細評價和分析了兩種山茶油的脂肪酸組成、風(fēng)味物質(zhì)組成、營養(yǎng)物質(zhì)組成與含量和危害物的含量，以期為山茶油的工業(yè)生產(chǎn)和工藝改進提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器設(shè)備和材料

1.1.1 原料

油茶籽，采自浙江省青田縣。

1.1.2 儀器設(shè)備和材料

YB-260液壓榨機；6YL-180螺桿壓榨機；7890A-5975C GC-MS聯(lián)用儀；TDS3熱脫附儀；訂制索氏提取儀；Hei-G3旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀。

氫氧化鉀、甲醇、硫酸氫鈉、無水硫酸鈉、三氯甲烷、乙酸、碘化鉀、淀粉、硫代硫酸鈉、丙酮：分析純、正己烷、異辛烷：色譜純。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品準(zhǔn)備方法

將新鮮樣品，于烘箱中40 ℃烘至半干，脫蒲，再于烘箱中烘至含水率(6±2)%，裝于PE袋中真空密封，冷藏備用。使用前脫殼、粉碎。

1.2.2 冷榨方法

將脫殼、粉碎至80 目的油茶籽粉，用200 目棉布包好，加入YB-260液壓壓榨機中，常溫加壓壓榨，保持壓力60 MPa，15 min，收集壓榨出的山茶油，離心除雜。

1.2.3 熱榨方法

將脫殼、粉碎至80目的油茶籽粉加入油料預(yù)炒鍋中，150 ℃預(yù)炒加熱20 min，再加入6YL-180螺桿壓榨機壓榨，收集壓榨出的山茶油，離心除雜。

1.3 分析方法

1.3.1 樣品甲酯化方法

采用改進GB/T 17376—2008甲酯化方法：精確稱取60 mg樣品至具塞試管中，取4 mL異辛烷溶解試樣，加入200 μL氫氧化鉀甲醇(2 mol/L)溶液，劇烈振搖30 s，于80 ℃金屬浴中加熱5 min，靜置至澄清。再加入1 g硫酸氫鈉，振搖，中和氫氧化鉀，沉淀后，取上層溶液，0.22 μm膜過濾，進行GC-MS分析。

1.3.2 脂肪酸甲酯組成GC/MS分析

氣相色譜條件： DB-WAX(30 m×0.25 mm，0.25 μm)色譜柱，進樣口溫度250 ℃，進樣量1 μL，載氣為高純He氣，流速為1 mL/min，分流比15∶1。程序升溫：初始溫度50 ℃，保質(zhì)2 min，以5 ℃/min升至150 ℃，保持1 min，再以8 ℃/min升溫至260 ℃，保持2 min。

質(zhì)譜條件：接口溫度280 ℃，進樣口溫度250 ℃，離子源溫度230 ℃，MS四極桿溫度為150 ℃，載氣(He)流量1 mL/min，分流比50∶1，掃描質(zhì)量范圍33.00～550.00 amu，溶劑延遲時間3 min。定性方法采用NIST 08質(zhì)譜庫檢索比較鑒定，采用峰面積歸一法進行定量。

1.3.3 角鯊烯分析方法

準(zhǔn)確稱取2.00 g山茶油樣品，于250 mL燒瓶中加入1.0 mol/L氫氧化鉀乙醇溶液50 mL，沸水浴回流皂化2 h，加入50 mL水混合冷卻，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，于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中真空濃縮，殘留物于105 ℃烘箱中烘至恒重，計算不皂化物含量，然后用10 mL正己烷溶解，過0.22 μm有機濾膜，待測。

氣相條件：DB-5MS毛細管色譜柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)，進樣量1 μL，分流比10∶1，溶劑延遲5 min，質(zhì)量掃描范圍33.00～550.00 amu，進樣口溫度300 ℃。

質(zhì)譜條件：接口溫度280 ℃，離子源溫度230 ℃，四極桿溫度150 ℃；升溫程序：初始溫度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：用色譜純正己烷溶解角鯊烯標(biāo)準(zhǔn)品，配置成0.1、0.2、0.4 mg/mL和0.8 mg/mL 4個梯度，分析方法同不皂化物分析，計算不皂化物中角鯊烯的準(zhǔn)確含量。

根據(jù)角鯊烯濃度與響應(yīng)面積間的關(guān)系，獲得標(biāo)準(zhǔn)曲線：

y=2.17×109x+5.15×109，R2=0.987 8。

1.3.4 維生素E分析方法

參考GB/T 5009.82—2003方法。

1.3.5 揮發(fā)性成分分析

吸附方法：將100 mL茶油樣品倒入250 mL孟式氣體洗瓶中，樣品表面超過玻璃管底部小孔，進氣端接氮氣，壓力0.1 MPa，出氣端接吸附管，50 ℃溫度下吸附15 min，兩端密封，待測。

TDU條件：初始溫度20 ℃，初始化時間1 min，升溫速度60 ℃/min，結(jié)束溫度300 ℃，傳輸管溫度300 ℃。

CIS條件：初始溫度～150 ℃，平衡時間1 min，升溫速率10 ℃/s，結(jié)束溫度200 ℃。

GC條件：DB-5MS色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，初始溫度40 ℃，保持5 min，以5 ℃/min升溫速度升至180 ℃，保持2 min，再以10 ℃/min的升溫速度升至280 ℃，保持2 min。

MS條件：接口溫度280 ℃，進樣口溫度230 ℃，離子源溫度230 ℃，四極桿溫度150 ℃，載氣(氦氣)流量1 mL/min，分流比50∶1，無溶劑延遲。定性方法采用NIST 08質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫檢測鑒定，采用峰面積歸一法定量比較。

1.3.6 不皂化物萃取與分析方法

準(zhǔn)確稱量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、計算不皂化物。稱取所獲得干燥山茶油不皂化物0.100 0 g，用色譜純正己烷溶解，過0.22 μm尼龍濾膜，氣相色譜-質(zhì)譜分析，分析方法參考文獻[14]1.2.4方法。

1.3.7 苯并(α)芘含量分析方法

參考GB/T 22509—2008方法。

1.3.8 塑化劑測定

參照GB 5009.271—2016 第二法。

1.3.9 酸價測定

參照GB/T 5530—2005方法。

1.3.10 含水率測定

參照GB/T 5528—2008。

1.3.11 磷脂含量測定

參照GB/T 5537—2008方法二-丙酮稱重法。

1.3.12 過氧化值測定

參照GB/T 5538—2005。

2 結(jié)果與分析

2.1 冷榨與熱榨山茶油常規(guī)指標(biāo)對比

表1 冷榨與熱榨山茶油常規(guī)指標(biāo)對比

冷榨山茶油色澤淡黃、清澈，具有茶油的清香氣味，熱榨山茶油色澤深黃、混濁，具有強烈的茶油香氣。從表1和圖1可以看出，冷榨與熱榨茶油中，除水分含量差異不大外，冷榨山茶油的酸價、過氧化值、苯并(α)芘含量和磷脂含量均低于熱榨山茶油，特別是苯并(α)芘含量僅為0.87 μg/kg，是熱榨的1/38。苯并(α)芘是一種多環(huán)芳烴類化合物，具有強致癌性，廣泛存在于環(huán)境及受環(huán)境污染的植物體內(nèi)，熱榨山茶油在加工過程中的高溫預(yù)處理和榨膛高溫是產(chǎn)生苯并(α)芘的主要原因。

圖1 冷榨與熱榨山茶油營養(yǎng)與危害物指標(biāo)對比

維生素E是一種脂溶性維生素，也是一種天然抗氧化劑，角鯊烯是一種三萜類化合物，具有提高SOD活性、抗衰老、抗腫瘤等活性。冷榨茶油因未經(jīng)過高溫處理過程，且液壓壓榨時間較長，壓榨腔內(nèi)不會急劇升溫，其維生素E和角鯊烯的含量要高于熱榨茶油。冷榨山茶油維生素E含量為46.9 mg/100 g，是熱榨茶油的1.3倍，角鯊烯的含量為10.09 mg/100 g，是熱榨茶油的1.3倍。說明冷榨是保留山茶油中營養(yǎng)保健成份的一個較好加工方式，山茶油中的維生素、角鯊烯、多酚等保健因子，均有熱不穩(wěn)定性，有氧環(huán)境下的高溫預(yù)處理和高溫加工過程，均會導(dǎo)致山茶油中功能因子和營養(yǎng)元素的損失，降低其營養(yǎng)價值。

2.2 冷榨與熱榨山茶油脂肪酸組成分析

表2為冷榨和熱榨兩種方式獲得山茶油的脂肪酸組成分析結(jié)果，可以看出，兩種加工方式所獲得的山茶油，其脂肪酸組成差異不大，不飽和脂肪酸所占總脂肪酸的比例分別為82.00%和82.96%，冷榨山茶油中亞油酸略高，油酸略低。微量脂肪酸中肉豆蔻酸、棕櫚油酸、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，兩種來源的山茶油中均有檢出，且含量差異不大。從表2的脂肪酸組成和含量可以得出結(jié)論，常溫冷榨與高溫預(yù)處理熱榨兩種加工方式，對所獲得山茶油中脂肪酸組成的影響較小，說明油茶種子中甘油三酯的組成較為穩(wěn)定，熱處理對其影響較微，這與梁帆[15]的研究結(jié)果相符。

表2 冷榨與熱榨山茶油脂肪酸組成表

2.3 冷榨與熱榨山茶油揮發(fā)性氣味組成分析

表3是冷榨和熱榨兩種來源山茶油揮發(fā)性成分組成表，兩種來源山茶油共檢出59種揮發(fā)性成分，其中冷榨山茶油中檢出48種，熱榨山茶油中檢出38種。山茶油中揮發(fā)性成分，主要包括烷烴類化合物、烯烴類化合物、醛酮類化合物、酚酸類化合物、酯類化合物和一些雜環(huán)化合物。

在所有揮發(fā)物中，含量最高的為醛類化合物，冷榨山茶油共檢出10種，熱榨山茶油中共檢出8種，在總揮發(fā)物中分別占44.49%和44.11%，其中又以異戊醛和己醛為主，分別占總揮發(fā)物的39.59%和40.92%。在所有揮發(fā)性成分中，熱榨山茶油中的烷烴、醇類、酸和酯類化合物占比高于冷榨山茶油，應(yīng)該是熱榨加工過程中溫度升高，使得這些化合物更易產(chǎn)生所造成的，特別是酯類化合物，在熱榨山茶油揮發(fā)物中的占比為13.24%，是冷榨油的3.3倍，酯類化合物應(yīng)該也是熱榨山茶油香氣更為濃郁的原因。在冷榨山茶油揮發(fā)物中，烯烴類化合物、酮類化合物和雜環(huán)類化合物占比高于熱榨山茶油，特別是可以產(chǎn)生清香氣息的萜類化合物α-蒎烯、β-月桂烯和d-檸檬烯，在冷榨山茶油揮發(fā)物中占3.42%，是熱榨油的1.65倍，這應(yīng)該是冷榨山茶油較熱榨山茶油更為清香的原因。

表3 冷榨與熱榨山茶油揮發(fā)性成分組成表

注：“-”表示未檢出。

2.4 冷榨與熱榨山茶油不皂化物分析結(jié)果

經(jīng)過萃取、干燥、正己烷溶解、GC/MS分析，表4列出了冷榨和熱榨兩種工藝獲取山茶油中不皂化物的分析結(jié)果。從表4中可以看出，熱榨山茶油中檢出33種不皂化物成分，冷榨山茶油中檢出20種，主要為包含甾醇、角鯊烯和香樹素等在內(nèi)的三萜類化合物，熱榨和冷榨山茶油中分別檢出12種和9種，含量在總不皂化中的占比達82.97%和84.60%，其他脂肪烴、脂肪醇、烯醇、酮類化合物，分別檢出21種和

表4 冷榨與熱榨山茶油不皂化物各類與含量

11種，但在總不皂化物中的占比僅為17.02%和15.40%。在所有不皂化物中，含量占比超過10%的有4種，均為三萜類化合物，分別是羊毛甾醇、角鯊烯、β-香樹素和環(huán)阿屯醇。

2.5 冷榨與熱榨山茶油塑化劑含量分析結(jié)果

塑化劑(鄰苯二甲酸酯類,PAEs)作為產(chǎn)品改性劑被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)，研究表明，塑化劑會引起肝、腎、肺、心臟、生殖系統(tǒng)等組織中毒，特別是對雄性生殖系統(tǒng)的危害尤為嚴(yán)重，鄰苯二甲酸酯類化合物還和成年男性肺功能衰退、肥胖癥、糖尿病以及甲狀腺功能衰退等有一定關(guān)聯(lián)性[16-18]。由于塑化劑在使用過程中會向環(huán)境中遷移，在空氣、水源、土壤等環(huán)境中均有檢出[19,20]，白酒、食用植物油中亦多有報道[21-25]。

表5 冷榨與熱榨山茶油中塑化劑含量

本研究分別對實驗室制得的冷榨和熱榨山茶油，及市場上采購的熱榨山茶油原油進行PAEs檢測，表5為油中塑化劑含量的分析對比結(jié)果，實驗室獲得的冷榨山茶油和熱榨山茶油中均未檢出塑化劑，但市場和產(chǎn)區(qū)榨油坊收集到的熱榨山茶油樣品12個，其中10個樣品檢出含有塑化劑，檢出率83%，其中含量最高的樣品，油中塑化劑含量達9.02 μg/kg。在檢出的塑化劑中，鄰苯二甲酸二正丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)、鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)檢出率最高，其中DBP檢出8次，DEP檢出4次，DEHP檢出4次。

市售茶油中殘留較高的塑化劑，主要有以下幾種主要來源：1)環(huán)境污染混入，主要包括大氣污染和簡陋粗加工環(huán)境；2)加工過程中產(chǎn)生，不安全的添加劑、輸送管道和周圍容器等；3)溶劑帶入。鄒翀等[26]研究分析認(rèn)為，食用油中塑化劑的來源，還可能來自于土壤污染，而土壤污染與現(xiàn)在化肥、農(nóng)用地膜的使用息息相關(guān)[27]，因此茶油從種植到工業(yè)生產(chǎn)都急需制定相關(guān)的栽培和生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)來確保不受塑化劑的污染。本研究實驗室壓榨油中未檢出塑化劑，可能與所用原料來源于高山林業(yè)基地，多年未受農(nóng)業(yè)活動的影響有關(guān)。

3 討論

山茶油的提取方法不同，油品質(zhì)量會有顯著差異，首先，針對油的感官分析，文獻中報道冷榨法制得的油茶籽油澄清透明、色澤較淺、滋味柔和，熱榨法制得的油茶籽油顏色較深，香氣濃郁，有少量的沉淀物，加熱后顏色變深，有少許析出物[12]。其次，針對油的質(zhì)量指標(biāo)，何浙華等[28]也發(fā)現(xiàn)低溫冷榨工藝制油，常溫下在 3a貯藏期內(nèi)，其酸價、過氧化值和苯并(α)芘增幅都明顯優(yōu)于浸出油和土榨油。其次，冷榨工藝制取的山茶油抑菌活性成分含量和抑菌效果也明顯優(yōu)于熱榨等其他4種提取方法[29]，這都說明對于山茶油加工技術(shù)來說，冷榨工藝能獲得更優(yōu)的品質(zhì)。

本研究結(jié)果也表明，冷榨因溫度低，獲得的山茶油色澤淺黃透明，具有淡淡的油茶清香，其酸價、過氧化值為熱榨山茶油的0.77 倍和0.66 倍，磷脂含量是熱榨山茶油的0.36倍，維生素E和角鯊烯是熱榨山茶油的1.29 倍和1.28 倍，苯并(α)芘是熱榨山茶油的0.03 倍。實驗室熱榨山茶油和冷榨山茶油均未檢出塑化劑，而市售原油中塑化劑的檢出率高達83%，說明加工溫度并非塑化劑產(chǎn)生的主要原因，環(huán)境污染，加工過程中加工輔料、添加劑、運輸管道、包裝材料等是塑化劑污染的重要來源[26,27]。

本研究的熱榨工藝相對冷榨工藝，為避免水中可能攜帶的危害物對產(chǎn)品品質(zhì)造成影響，未采用蒸汽處理工藝，僅在前處理階段增加了炒制工序。熱榨由于壓榨溫度高，不僅會導(dǎo)致茶籽中的氨基酸與還原糖發(fā)生大量美拉德反應(yīng)，造成山茶油色澤加深[30]，亦會在高溫和氧氣的作用下使油中維生素E、多酚類物質(zhì)氧化造成營養(yǎng)損失，增加苯并(α)芘等危害物的含量[31,32]，而且高溫也是食用油中反式脂肪酸產(chǎn)生的重要原因[33]。山茶油冷榨工藝因無蒸炒等高溫預(yù)處理工序，加工溫度不高于60 ℃，油的色、香、味、營養(yǎng)元素含量和危害物含量等指標(biāo)均優(yōu)于熱榨山茶油，在食用山茶油加工中，特別是非精煉食用山茶油加工過程中，冷榨是一種優(yōu)良的加工方法。

4 結(jié)論

冷榨法制取的山茶油，在感觀、風(fēng)味、物理指標(biāo)、危害物含量、抑菌性能、營養(yǎng)元素保留率等方面，均優(yōu)于熱榨山茶油，冷榨工藝在山茶油中的應(yīng)用會更有優(yōu)勢。