乙醇水劑法提取武夷水仙茶葉籽油及其品質(zhì)分析

于立志 劉奇琳 張婷婷 傅春金

摘? 要：以武夷水仙茶葉籽為原料，采用乙醇水劑法提取武夷水仙茶葉籽油，通過單因素試驗考察了提取溫度、料液比、乙醇濃度和pH對提取率的影響，并采用正交試驗設(shè)計優(yōu)化了提取工藝條件。結(jié)果顯示，武夷水仙茶葉籽油最佳提取條件為乙醇濃度30%（V/V）、料液比1∶7、pH 9、提取溫度60 ℃，在該條件下武夷水仙茶葉籽油提取率為93.61%。在提取的武夷水仙茶葉籽油中共檢測到18種脂肪酸，以油酸（51.77%）、亞油酸（23.14%）為主，∑SFA∶∑MUFA∶∑PUFA=1∶2.64∶1.27，各項理化指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果表明武夷水仙茶葉籽油是一種營養(yǎng)價值較高的植物食用油，研究結(jié)論可為武夷山茶產(chǎn)區(qū)茶葉籽油提取、品質(zhì)評價提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：武夷水仙茶籽;茶葉籽油;乙醇水劑法;提取;品質(zhì)

中圖分類號：TS224.2? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Extraction of Camellia Oil from Wuyi Shuixian Tea by Ethanol and Quality Analysis

YU Lizhi1，2， LIU Qilin1， ZHANG Tingting1， FU Chunjin1

1. College of Tea and Food Science， Wuyi University / Collaborative Innovation Center of Chinese Oolong Tea Industry， Wuyishan， Fujian 354300， China; 2. College of Food Science and Technology， Shanghai Ocean University， Shanghai 201306， China

Abstract： The extraction of camellia oil of Wuyi Shuixian tea was carried out by aqueous ethanol. The effects of extraction temperature， ratio of material to liquid， concentration of ethanol and pH on the extraction rate were investigated by the single factor experiment. The orthogonal experiment design was used to optimize the extraction conditions. The results showed that the best extraction conditions were ethanol concentration 30% （V/V）， material to liquid ratio 1∶7， pH 9， extraction temperature 60 ℃， under which the extraction rate of camellia oil was 93.61%. 18 kinds of fatty acids were detected in the extracted camellia oil from Wuyi Shuixian tea， mainly oleic acid （51.77%）， linoleic acid （23.14%）， ΣSFA∶ΣMUFA∶ΣPUFA = 1∶2.64∶1.27， and all physicochemical indexes measured meet the national standards. The results show that camellia oil from Wuyi Shuixian tea is a kind of plant edible oil with high nutritional value. The conclusion could provide theoretical basis for the extraction and quality evaluation of tea seed oil in Wuyishan tea production area.

Keywords： Wuyi Shuixian tea seed; tea camellia seed oil; aqueous ethanol methodology; extraction; quality

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.04.031

我國是茶的故鄉(xiāng)，據(jù)統(tǒng)計，2018年全國18個主要產(chǎn)茶?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）茶園面積293.04萬hm2[1]。因人們率先發(fā)現(xiàn)茶葉的養(yǎng)生價值，所以幾千年來，對茶樹的利用集中在“茶葉”部分，而對茶葉籽關(guān)注較少，成熟的茶葉籽除少量用于有性繁殖茶樹外，大部分作為茶葉生產(chǎn)的副產(chǎn)物未得到利用。茶葉籽含油率18%～30%，另含約10%的茶皂素、豐富的淀粉、蛋白質(zhì)和可溶性糖，同時含有茶多酚、生育酚（VE）等活性成分[2-3]。按每公頃茶園產(chǎn)1.67 kg茶葉籽計算[4]，2018全國約有11億kg茶葉籽。目前茶籽資源利用研究，主要集中在茶葉籽油、茶皂素、淀粉等的提取利用上[3， 5]。

茶葉籽油（camellia oil）是以山茶科（Theaceae）植物茶（Camellia sinensis OK.Tez）的種子為原料制取的直接供人類食用的植物油[6]。其含有大量不飽和脂肪酸、茶多酚、VE、角鯊烯、植物甾醇等活性成分[7]，營養(yǎng)價值高。2009年12月國家衛(wèi)生部發(fā)布第l8號公告批準(zhǔn)茶葉籽油為新資源食品，《茶葉籽油》（GB/T 35026—2018）的實施為茶葉籽油加工及食用安全提供了科學(xué)依據(jù)。近年來關(guān)于茶葉籽油研究表明，茶葉籽油品質(zhì)因茶樹品種[8-9]、地理生態(tài)條件[10-12]，提取方式[13-14]不同而異。武夷水仙茶（Wuyi Shuixian Tea）是武夷巖茶的一個重要種類，是在武夷山獨特生態(tài)自然環(huán)境下生長的茶樹品種[15]，尚無該茶樹茶葉籽油的研究報道。

近年來，植物源食用油研究較多的提油技術(shù)有物理壓榨法、溶劑浸出法和預(yù)榨浸出法及水媒法[16-17]。其中，乙醇水劑法是近年來提出的除壓榨法和浸出法之外以水為主要媒介的提油技術(shù)，目前已應(yīng)用到玉米胚芽油[18]、野山杏仁油[19]和油茶籽油[20]的提取中，目前未見應(yīng)用在茶葉籽油提取的研究。

本研究以武夷水仙茶葉籽為原料，采用乙醇水劑法對茶葉籽油提取工藝的溫度、乙醇濃度、料液比和pH等提取條件進行優(yōu)化，從而確定最佳提取工藝條件，同時分析所得油脂品質(zhì)，為武夷水仙茶籽油的資源利用和工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 材料

1.1.1? 材料與試劑? 武夷巖茶水仙茶葉籽于2018年12月采自武夷山某標(biāo)準(zhǔn)化茶園，脆硬、潔凈，呈棕褐色，無霉變、蟲蛀。

食用酒精，河南天冠企業(yè)集團有限公司;正己烷和三氟化硼（色譜級），37種脂肪酸甲酯混合標(biāo)品，美國Sigma公司;十九烷酸及十九烷酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)品，上海安譜科技股份有限公司;一水合檸檬酸、氫氧化鈉、氯甲烷、硼酸、鹽酸、濃硫酸等均為分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

1.1.2? 儀器與設(shè)備? TRACE GC ULTRA氣相色譜儀，美國Thermo Fisher公司;DF-I集熱式磁力攪拌器，江蘇省榮華儀器制造有限公司;RE-52CS旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，上海亞榮生化儀器廠;SHZD（Ⅲ）循環(huán)水式真空泵，上海賀德實驗設(shè)備有限公司;Ⅴ-1200型可見分光光度計，上海美譜達(dá)儀器有限公司;HWS-24電熱恒溫水浴鍋，上海恒科學(xué)儀器有限公司;DGG-9070A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，中國上海森信實驗儀器有限公司;DFY-500型搖擺式高速中藥粉碎機，浙江溫嶺市林大機械有限公司。

1.2? 方法

1.2.1? 武夷水仙茶籽仁基本成分的測定? 含仁率參照GB/T 5499—2008方法測定;粗脂肪參照GB/T 14488.1—2008方法測定;粗蛋白參照GB/T 14489.2—2008方法測定;水分參照GB/T 14489.1—2008測定;茶皂素參照文獻(xiàn)[1]方法測定;淀粉參照GB/T 5009.9—2008測定;灰分參照GB 5009.4—2016測定。

1.2.2? 武夷水仙茶葉籽油的提取? 茶葉籽人工去殼后，用高速中藥粉碎機進行細(xì)粉4次，15 s/次，過40目篩后，稱取30 g物料，按料液比1∶7（g/mL）加入濃度30%的乙醇，調(diào)節(jié)pH為9.0，在65 ℃、140 r/min下攪拌150 min。反應(yīng)結(jié)束，5000 r/min離心15 min，撇出上層清油，按以下公式計算清油得率：

（1）

1.2.3? 乙醇水劑法提油的單因素試驗? 在料液比為1∶7（g/mL）、pH 9.0，乙醇體積分?jǐn)?shù)30%下，考察提取溫度40、50、60、70、80 ℃條件對清油得率的影響。

在pH 9.0、提取溫度60 ℃、乙醇體積分?jǐn)?shù)30%下，考察料液比分別為1∶4、1∶5、1∶6、1∶7、1∶8（g/mL）對清油得率的影響。

在pH 9.0、提取溫度60 ℃、料液比為1∶7（g/mL），考察乙醇體積分?jǐn)?shù)0、10%、20%、30%、40%對清油得率的影響。

在料液比為1∶7（g/mL）、提取溫度60 ℃、乙醇體積分?jǐn)?shù)30%下，考察pH 6.0、7.0、8.0、9.0、10.0對清油得率的影響。

1.2.4? 正交優(yōu)化提取工藝試驗? 在單因素試驗基礎(chǔ)上，采用L9（34）正交表，設(shè)計4因素3水平試驗，優(yōu)化武夷武夷水仙茶葉籽油提取工藝的最佳條件組合，每個測定結(jié)果重復(fù)3次，結(jié)果取其平均值，正交試驗因素和水平如表1所示。

1.2.5? 茶葉籽油脂肪酸組成分析? 參照GB 5009.168—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪酸的測定》進行分析。

脂肪酸甲酯化：稱取1.00 g上述提取茶葉籽油，加入5 mL 0.5 mol/L NaOH-CH3OH溶液和100 μL 10 mg/mL十九烷酸內(nèi)標(biāo)儲備液，輕輕振搖使其溶解，混合均勻。接入冷凝回流裝置，打開冷凝水，在100 ℃水浴中煮沸冷凝回流振搖10 min，直至燒瓶內(nèi)油滴消失;再加入3 mL 14%三氟化硼甲醇溶液，100 ℃冷凝回流5 min;加入2 mL色譜級正己烷，100 ℃冷凝回流2 min;然后將燒瓶從水浴中取出，關(guān)掉冷凝水，待冷凝管中無液滴滴下時取下冷凝回流裝置，迅速加入10 mL飽和NaCl 溶液，充分振蕩，分層澄清后吸取上清液，用0.22 μm有機相濾膜過濾于進樣瓶，待氣相色譜分析。

氣相色譜條件：色譜柱為Agilent SP-2560毛細(xì)管柱（100 m×0.25 mm×0.2 μm），升溫程序：起始70 ℃，以50 ℃/min升至140 ℃保持1 min，4 ℃/min升至180 ℃，保持1 min，3 ℃/min 升至225 ℃，保持30 min;進樣口溫度260 ℃;進樣量1 μL，分流比45∶1，流速1 mL/min，載氣為氮氣。

定性分析：采用37種脂肪酸甲酯混合標(biāo)準(zhǔn)品與樣品對比保留時間進行定性分析。

定量分析：采用峰面積歸一化法，按公式分別求得各個組分的相對百分含量。

式中：Ci為脂肪酸i的相對百分含量;Ai為脂肪酸i的峰面積;At 為各脂肪酸峰面積的總和。

1.2.6? 茶葉籽油品質(zhì)測定? 酸價參照GB 5009.229— 2016進行分析;過氧化值參照GB 5009.227—2016進行分析;碘值參照GB/T 5532—2008進行分析;皂化值參照GB/T 5534—2008進行分析;不溶性雜質(zhì)含量檢驗參照GB/T 15688進行分析。

1.3? 數(shù)據(jù)處理

每個實驗重復(fù)3次，結(jié)果以其均值表示。采用Excel 2019軟件進行數(shù)據(jù)整理，采用Origin 2017軟件繪圖，采用SPSS 20.0軟件進行顯著性分析。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 武夷水仙茶籽仁基本組成成分

武夷水仙茶葉籽仁主要成分見表2。由表2可知，武夷水仙茶葉籽仁中粗脂肪高達(dá)（25.76± 3.11）%，屬于高脂肪含量油料，但其粗蛋白含量為（13.12±1.03）%，在水媒法提取過程中因蛋白引起的乳化現(xiàn)象會影響油脂的提取，同時油茶籽仁中茶皂素含量也較高為（12.01±1.17）%，茶皂素作為天然表面活性劑在提油過程中亦會造成一定程度的乳化，影響油脂的提取。

2.2? 乙醇水劑法單因素試驗結(jié)果

2.2.1? 溫度對清油得率的影響? 如圖1所示，清油得率隨著溫度升高呈先增加后減少之趨勢，當(dāng)提取溫度為30 ℃時，清油得率為80.21%;當(dāng)溫度上升至60 ℃時，清油得率達(dá)到最大93.55%。這可能是因為在一定溫度范圍內(nèi)，因溫度升高，茶葉籽蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)展開，發(fā)生部分變性，一定程度上降低了其吸附油滴的能力，此外，溫度升高能增強分子熱運動，使油脂的黏度下降，從而使整個體系的傳質(zhì)阻力降低，擴散速度提高，使油脂分子運動速率提高，更易于脫離渣相、水相中的蛋白而游離出來。但溫度進一步提高，清油得率下降，在80 ℃出現(xiàn)顯著下降（P<0.05），這可能是因為溫度的升高加速了乙醇的揮發(fā)，導(dǎo)致體系中乙醇濃度下降，且此時溶劑分子運動過于激烈，使溶劑與物料的接觸面積減少，使得率下降。

2.2.2? 乙醇體積分?jǐn)?shù)對清油得率的影響? 如圖2所示，清油得率隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的上升顯著（P<0.05）提高，當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)上升30%時，清油得率提高到94.55%，和溶劑浸出法的得率接近，同時乳狀液完全消失，表明乙醇在提取過程中起到了良好的破乳效果。原因可能是乙醇具有較強的極性，與水充分混合可以降低水系的界面張力，使體系中原本穩(wěn)定的水包油型乳狀液失穩(wěn)[21]，將乳狀液中的油釋放出來，提高了得率。但乙醇體積分?jǐn)?shù)也并非越高越好，高濃度的乙醇溶液可能會從物料中提取出較多醇溶性雜質(zhì)，如膠質(zhì)和多糖等，增加回收處理的難度。

2.2.3? pH對清油得率的影響? pH能直接影響油料蛋白的溶解度，且絕大多數(shù)油料蛋白溶于堿溶液，等電點較低，即堿溶酸沉，其溶解性在一定范圍內(nèi)隨著pH的升高而增大。

如圖3所示，在pH 6～9范圍內(nèi)，清油得率隨著pH上升而逐漸增加，當(dāng)pH為10時，清油得率略有下降。pH為6時，清油得率僅為56.89%，可能因為此時料液pH接近蛋白質(zhì)的等電點，使蛋白溶解度小，油脂無法隨著蛋白的溶出而游離，大多數(shù)仍截留在細(xì)胞內(nèi)導(dǎo)致清油得率較低。當(dāng)pH上升到9時，由于蛋白質(zhì)的溶解度變大，清油得率提高到94.39%。當(dāng)pH調(diào)至10時，清油得率略降低至91.28%，這可能是因為pH過高，導(dǎo)致了蛋白質(zhì)的嚴(yán)重變性和聚合，截留了部分油脂導(dǎo)致得率下降。

2.2.4? 料液比對茶葉籽油清油得率的影響? 料液比可以影響乙醇與底物接觸機會，如圖4所示，隨著料液比的增大，提取率也顯著增加，當(dāng)液料比1∶7（g/mL）時，清油得率上升至93.89%，而當(dāng)液料比達(dá)到1∶8（g/mL）時，清油得率有所下降。原因可能是當(dāng)液料比較低時，整個提油體系特別黏稠，導(dǎo)致提取物料無法充分地分散于提取劑中，油脂無法徹底從非油物質(zhì)當(dāng)中釋放出來，清油得率較低。隨著料液比上升，擴大了油料與水相的接觸面積，油料能夠更加充分地分散于水相當(dāng)中，使得率提高。而當(dāng)料液比達(dá)到1∶8（g/mL）時，清油得率反而降低，可能的原因是體系水相中溶出的蛋白質(zhì)更多，而蛋白會附著部分油脂。同時，過高的液料比也造成提取液的浪費，增加了后續(xù)乙醇回收的難度。

2.3? 武夷水仙茶葉籽油提取工藝條件的優(yōu)化

在單因素試驗基礎(chǔ)上，以提取溫度、乙醇體積分?jǐn)?shù)、料液比、pH為自變量，以清油得率為評價指標(biāo)，進行L9（34 ）正交優(yōu)化試驗。結(jié)果見表3。由極差分析結(jié)果可知，各因素對清油得率影響的大小順序為乙醇體積分?jǐn)?shù)>料液比>pH>提取溫度，即乙醇提取分?jǐn)?shù)對清油得率影響最大，其次為料液比。乙醇水劑法提取武夷水仙茶葉籽油的最佳工藝組合為A2B2C2D2，即乙醇體積分?jǐn)?shù)30%，料液比1∶7（g/mL），pH 9，提取溫度為60 ℃，這和單因素實驗結(jié)果一致。在此條件下進行驗證試驗，得到清油得率為93.61%。

表4方差分析結(jié)果表明，乙醇體積分?jǐn)?shù)對清油得率影響極顯著（P<0.01），料液比影響顯著（P<0.05），pH和提取溫度對清油得率影響不顯著。

2.4? 茶葉籽油脂肪酸分析

分析提取所得武夷水仙茶葉籽清油的脂肪酸組成，結(jié)果見表5。如表5所示，在提取的武夷水仙茶葉籽清油中共檢測到18種脂肪酸，但各種脂肪酸種類和含量差異較大，其中飽和脂肪酸

檢測到9種，含量20.34%，單不飽和脂肪酸檢測到7種，含量53.76%，多不飽和脂肪酸檢測到2種，含量25.90%，不飽和脂肪酸總含量達(dá)79.66%，∑SFA：∑MUFA：∑PUFA=1∶2.64∶1.27。武夷水仙茶葉籽清油主要含油酸（51.77%）、亞油酸（23.14%）、棕櫚酸（15.73%）、硬脂酸（3.57%）及亞麻酸（2.76%），可見武夷水仙茶葉籽油的脂肪酸組成以單不飽和脂肪酸為主，其中油酸含量最高。

2.5? 茶葉籽油理化指標(biāo)測定

在上述優(yōu)化得到的最佳提取工藝條件下進行

3次試驗，對得到的茶葉籽清油按照國家標(biāo)準(zhǔn)方法進行分析檢測，結(jié)果如表6所示。酸價、碘值、過氧化值及皂化值是反映油脂質(zhì)量的重要指標(biāo)，由表6可見，該油脂這4項指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求，表明武夷水仙茶葉籽油可作為食用油脂資源，另外，不溶性雜質(zhì)含量略高于國家標(biāo)準(zhǔn)，表明用乙醇水劑法提取的該油脂雜質(zhì)含量相對較多，還需要進一步精煉，除去不溶性雜質(zhì)。綜上，用乙醇水劑法提取武夷水仙茶葉籽油在獲得較高得率的同時，所提油脂品質(zhì)達(dá)標(biāo)。

3? 討論

本研究采用的乙醇水劑法是水媒法發(fā)展的最新階段[16]，是以食用酒精配制的乙醇水溶液為介質(zhì)的提取方法。該方法的原理是乙醇的表面張力小于水的表面張力，乙醇的加入可以使得油水乳化體系失穩(wěn)，有利于破乳或減少乳狀液的形成，提高清油得率。在本研究的實驗條件范圍內(nèi)，通過單因素試驗和正交試驗設(shè)計考察了提取溫度、乙醇體積分?jǐn)?shù)、料液比以及pH對乙醇水劑法提取武夷水仙茶葉籽油得率的影響，并優(yōu)化了最佳工藝參數(shù)。采用該法提取的茶葉籽油得率為93.61%，高于文獻(xiàn)報道的傳統(tǒng)溶劑（82.72%）[24]、水酶法（86.68%）[3]等傳統(tǒng)提油方法，說明乙醇在提油過程中確實起到了顯著的破乳作用，促進了茶葉籽仁粉所含油脂的浸出。另外采用乙醇水劑法殘留在油脂中的食用酒精無毒且易揮發(fā)，易回收利用，因此該法是一種“高效、綠色”的油脂提取技術(shù)，符合當(dāng)前人們對綠色、健康食品的消費要求，可在茶葉籽油提取中推廣應(yīng)用。

不飽和脂肪酸對人體健康有著十分積極的意義，在降低血脂、膽固醇含量、抑制膽固醇的沉積及提高機體免疫功能等方面有著廣泛的作用[22]。營養(yǎng)界將油酸稱為“安全脂肪酸”，C18∶1n9含量的多少，是評價食品品質(zhì)的重要指標(biāo)之一[23]，武夷水仙茶葉籽油油酸含量達(dá)51.77%，高于文獻(xiàn)[8]中13種茶樹品種茶葉籽油的油酸含量，表明武夷水仙茶葉籽油是一種高品質(zhì)的食用油脂。

乙醇水劑法所得油脂品質(zhì)參數(shù)的檢測分析表明，油脂酸價、過氧化值、皂化值及碘值均符合國家標(biāo)準(zhǔn)，但不溶性雜質(zhì)含量高于國家標(biāo)準(zhǔn)，表明利用該法所得油脂還需進一步簡單精煉單元操作，因該油脂不飽和脂肪酸含量高，因此在精煉過程中要注意防止油脂氧化。脂肪酸分析表明，該油脂不飽和脂肪酸含量達(dá)79.66%，并且含有人體必需脂肪酸亞油酸和亞麻酸，含量超過部分已報道的其他產(chǎn)區(qū)和茶樹品種茶葉籽油含量[9-10]，表明武夷水仙茶葉籽油是一種優(yōu)良的木本油料資源。

茶葉籽油作為新食品資源，與其他食用油脂資源相比，其特征在于富含的VE、茶多酚、茶堿、角鯊烯、胡蘿卜素、三萜類等功能性活性成分，且因產(chǎn)地、茶樹品種而含量有異[11]，因此還需開展武夷水仙茶葉籽油功能性活性成分的分析評價，以期為武夷山茶產(chǎn)區(qū)茶葉籽油的資源化利用提供參考。

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責(zé)任編輯：崔麗虹