油茶果發(fā)酵脫殼工藝

文超，楊漓，李桂珍，鐘昌勇，覃杰，秦榮秀

廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學研究院（南寧 530002）

油茶（Camellia oleifera）是山茶屬植物中栽培經(jīng)濟價值和油脂含量較高的一類植物的總稱，是世界四大木本油料（油茶、油橄欖、油棕和椰子）樹種之一[1]。中國是世界上油茶分布最廣、品種最多且產(chǎn)量最高的國家。全國現(xiàn)有油茶林面積約400萬 hm2，其中廣西、湖南、江西三?。▍^(qū)）栽培面積占全國總面積約75%[2-4]。茶籽油色清味香、耐貯藏、營養(yǎng)豐富，是優(yōu)質(zhì)食用油，具有很高的綜合利用價值，其不飽和脂肪酸含量達到90%，明顯高于豆油、花生油和菜油。其維生素E含量比橄欖油高1倍[5-6]，且含有多糖、黃酮和多酚等[7-12]特定生理活性物質(zhì)，具有極高的營養(yǎng)價值[13-14]。

油茶果的采摘一般是在每年的寒露到霜降之際，且采摘后必須及時脫殼取籽，特別是在南方多陰雨天氣，如不及時脫殼易造成油茶果霉變，產(chǎn)生巨大經(jīng)濟損失[15]。國內(nèi)對油茶果脫殼的研究起步較晚，2010年前后逐步開始。油茶果加工機械化程度仍然很低，且脫殼設備在脫殼率和茶籽破損率方面很難達到一個較好的平衡狀態(tài)。現(xiàn)有的油茶果脫殼機存在脫殼率不高、效率低、茶籽破損率高、脫殼后果殼與茶籽難分離及易結(jié)塊堵塞在脫殼機內(nèi)等問題[16-24]。油茶籽的獲得基本上還是采用先曬干果殼自然炸裂，再人工分揀茶籽的方法。該方法時間長、脫殼效率低、勞動強度大、人力成本高，且受天氣影響，不適合工業(yè)化生產(chǎn)。

隨著油茶種植面積擴大，油茶果產(chǎn)量日益增加，傳統(tǒng)的人工作業(yè)方式不能滿足行業(yè)需求。因此，研究新的油茶果脫殼工藝將對油茶產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展起到關(guān)鍵作用。試驗以剛采摘的油茶果為研究對象，采用發(fā)酵法對油茶果進行脫殼分離，達到整體脫殼的目的，且適用于在采收季節(jié)大批量快速處理。該脫殼方法未見相關(guān)的研究報道。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮油茶果（2018年12月采自林科院油茶山）；乳酸菌（Lactic acid bacteria，LAB）、酵母菌（Saccharomyce）、放線菌（Actinomycesbovis）、光合細菌（Photosynthetic Bacteria），從自然堆慪發(fā)酵的油茶果殼中分離鑒定；乳酸細菌MRS培養(yǎng)基、麥芽汁瓊脂培養(yǎng)基、高氏一號培養(yǎng)基、光合細菌培養(yǎng)基、紅糖、蒸餾水、鋸末、生石灰、防蟲劑。

YXQ-LS-50S-Ⅱ高壓滅菌鍋；SW-CJ-2超凈工作臺；PYX-DHS-BS-Ⅱ電熱恒溫培養(yǎng)箱；FW100高速萬能粉碎機；ZQTY-70臺式全溫震蕩培養(yǎng)箱；TG16-WS臺式高速離心機；AL204-IC電子分析天平；電熱恒溫水浴鍋。

1.2 菌種的分離鑒定

菌種的分離鑒定按照文獻[25]的方法進行。

1.3 發(fā)酵菌液的制備

1) 將乳酸菌接種于滅菌（121 ℃、0.1 MPa）的MRS培養(yǎng)基中，靜置于35 ℃的培養(yǎng)箱培養(yǎng)24 h；將酵母菌接種于滅菌（121 ℃、0.1 MPa）的麥芽汁瓊脂培養(yǎng)基中，培養(yǎng)24 h（37 ℃、120 r/min）；將放線菌接種于滅菌（121 ℃、0.1 MPa）的高氏一號培養(yǎng)基中，培養(yǎng)24 h（37 ℃、120 r/min）；將光合細菌接種于滅菌（121 ℃、0.1 MPa）的光合細菌培養(yǎng)基中，培養(yǎng)24 h（37 ℃、120 r/min）。采用平板計數(shù)法測定菌種的活菌數(shù)[26]，測得乳酸菌、酵母菌、放線菌、光合細菌的濃度分別為3×107～4×107，2×108～3×108，3×108～4×108和1×109～2×109CFU/mL。

2) 從10 kg蒸餾水中取2 kg，加入1 kg紅糖，將紅糖充分融化，得紅糖水。

3) 將紅糖水和剩余的蒸餾水裝至15 kg發(fā)酵罐，混合均勻，蒸餾水冷卻至30～40 ℃時，加入菌種。

4) 將菌種和紅糖水混合后攪拌均勻，口上蓋一次性塑料薄膜，在溫度30 ℃下密封4 d，打開瓶口，聞到酸香味夾雜酒糟味的刺激性氣味，即得菌液。

5) 按照步驟（1）方法測得乳酸菌、酵母菌、放線菌、光合細菌的濃度分別為2×107～3×107，4×107～5×107，1×108～2×108和5×108～6×108CFU/mL。

1.4 浸泡

將采摘的新鮮油茶果倒入菌液中浸泡，菌液以淹沒油茶果為準，浸泡30 min撈出，得浸泡油茶果，備用。1罐發(fā)酵液約浸泡100 kg新鮮油茶果。

1.5 發(fā)酵床準備

以質(zhì)量分數(shù)計算，將58.5%鋸末、40%生石灰和1.5%防蟲劑（糧蟲凈）混合均勻，堆積成長×寬×厚為4 m×2 m×0.2 m規(guī)格的發(fā)酵床。

1.6 油茶果發(fā)酵脫殼

將浸泡油茶果堆放在發(fā)酵床上，用塑料布遮蓋，發(fā)酵至油茶果和油茶籽徹底分離。

1.7 脫殼率的計算

式中：W為脫殼率，%；m為總的油茶果質(zhì)量，kg；m1為未脫殼的油茶果質(zhì)量，kg。

1.8 數(shù)據(jù)處理

所有試驗重復進行3次，脫殼率為3次試驗結(jié)果的平均值。

2 結(jié)果與討論

以新鮮油茶果為研究對象，開展在不同菌種、不同菌種量、不同菌液密封環(huán)境溫度和發(fā)酵時間、不同油茶果發(fā)酵環(huán)境溫度和發(fā)酵時間、混合菌種等條件下對油茶果脫殼效果的研究。

2.1 不同發(fā)酵菌種和菌種量對油茶果脫殼效果的影響

在蒸餾水∶紅糖質(zhì)量比5∶1、菌液密封環(huán)境溫度30 ℃、菌液發(fā)酵時間5 d、油茶果發(fā)酵環(huán)境溫度40℃、油茶果發(fā)酵時間4 d條件下，不同菌種及不同菌種量的發(fā)酵效果見圖1。

圖1 不同菌種及不同菌種量對油茶果脫殼率的影響

結(jié)果表明，不同菌種、相同的菌種量對油茶果進行發(fā)酵脫殼，脫殼率存在一定差異，但差異不大，脫殼率最高的菌種為放線菌，最高脫殼率達到90.7%；相同菌種，隨著菌種量增加，脫殼率逐漸增大，在其他條件相同情況下，菌種量1.5和2.0 L的脫殼率相差不大，脫殼率增加僅1%左右。故從經(jīng)濟方面考慮，使用菌種量1.5 L進行脫殼試驗。

2.2 不同菌液密封環(huán)境溫度對油茶果脫殼率的影響

在蒸餾水∶紅糖質(zhì)量比5∶1、菌種量1.5 L、菌液發(fā)酵時間5 d、油茶果發(fā)酵環(huán)境溫度40 ℃、油茶果發(fā)酵時間4 d條件下，不同菌液發(fā)酵環(huán)境溫度對油茶果脫殼率的影響見圖2。

圖2 不同菌液密封環(huán)境溫度對油茶果脫殼率的影響

結(jié)果表明，不同菌種、相同的菌液發(fā)酵環(huán)境溫度對油茶果脫殼的脫殼率存在一定差異，但差異不大，脫殼率最高的為放線菌，最高脫殼率達到91.5%。同一菌種、不同的菌液發(fā)酵環(huán)境溫度隨著發(fā)酵環(huán)境溫度的升高脫殼率增大。比較菌液密封環(huán)境溫度30和35 ℃的脫殼率，35 ℃的脫殼率比30 ℃的脫殼率增加幅度不大，脫殼率增加僅1%左右。從節(jié)約能源的角度考慮，菌液密封環(huán)境溫度30 ℃最佳。

2.3 不同菌液發(fā)酵時間對油茶果脫殼率的影響

在蒸餾水∶紅糖質(zhì)量比5∶1、菌種量1.5 L、菌液密封環(huán)境溫度30 ℃、油茶果發(fā)酵環(huán)境溫度40 ℃、油茶果發(fā)酵時間4 d條件下，不同菌液發(fā)酵時間對油茶果脫殼率的影響見圖3。

圖3 不同菌液發(fā)酵時間對油茶果脫殼率的影響

結(jié)果表明，不同菌種、相同菌液發(fā)酵時間對油茶果脫殼的脫殼率存在一定差異，但差異不大，脫殼率最高的為光合細菌，最高脫殼率為89.3%。同一菌種、不同菌液的發(fā)酵時間隨著發(fā)酵環(huán)境溫度的升高，脫殼率增大。比較菌液發(fā)酵時間5和6 d的脫殼率，6 d的脫殼率比5 d的脫殼率增加幅度不大，脫殼率增加1%左右。從節(jié)約時間的角度考慮，菌液發(fā)酵時間5 d最佳。

2.4 不同油茶果發(fā)酵環(huán)境溫度對油茶果脫殼率的影響

在蒸餾水∶紅糖質(zhì)量比5∶1、菌種量1.5 L、菌液發(fā)酵環(huán)境溫度30 ℃、菌液發(fā)酵時間5 d、油茶果發(fā)酵時間4 d條件下，不同油茶果發(fā)酵環(huán)境溫度對油茶果脫殼率的影響見圖4。

由圖4可以看出，不同菌種、相同的油茶果發(fā)酵環(huán)境溫度對油茶果脫殼率存在一定差異，但差異不大，脫殼率最高的為放線菌，最高脫殼率為92.2%。同一菌種、不同的油茶果發(fā)酵環(huán)境溫度隨著發(fā)酵環(huán)境溫度的升高脫殼率增大。比較油茶果發(fā)酵環(huán)境溫度40和45 ℃的脫殼率，45 ℃的脫殼率比40 ℃的脫殼率增加幅度不大，從節(jié)約能源的角度考慮，油茶果發(fā)酵環(huán)境溫度40 ℃最佳。

圖4 不同油茶果發(fā)酵環(huán)境溫度對油茶果脫殼率的影響

2.5 不同油茶果發(fā)酵時間對油茶果脫殼率的影響

在蒸餾水∶紅糖質(zhì)量比5∶1、菌種量1.5 L、菌液發(fā)酵環(huán)境溫度30 ℃，菌液發(fā)酵時間5 d，油茶果發(fā)酵環(huán)境溫度40 ℃條件下，不同油茶果發(fā)酵時間對油茶果脫殼率的影響見圖5。

圖5 不同油茶果發(fā)酵時間對油茶果脫殼率的影響

結(jié)果表明，不同菌種、相同的油茶果發(fā)酵時間對油茶果脫殼率存在一定差異，但差異不大，脫殼率最高的為光合細菌，最高脫殼率為90.5%。同一菌種、不同油茶果發(fā)酵時間隨著發(fā)酵時間延長脫殼率增大。比較油茶果發(fā)酵時間4和5 d的脫殼率，5 d的脫殼率比4 d的脫殼率增加幅度不大，從節(jié)約時間的角度考慮，油茶果發(fā)酵時間4 d最佳。

2.6 混合菌種對油茶果脫殼率的影響

在蒸餾水∶紅糖質(zhì)量比5∶1、菌種量1.5 L、菌液發(fā)酵環(huán)境溫度30 ℃、菌液發(fā)酵時間5 d，油茶果發(fā)酵環(huán)境溫度40 ℃、油茶果發(fā)酵時間4 d條件下，混合菌種對油茶果脫殼率的影響見表1。

由表1可以看出，采用混合菌種發(fā)酵脫殼均比單一菌種脫殼率高，脫殼率均達到90%以上。不同混合菌種對油茶果脫殼的脫殼率存在一定差異，但差異不大，脫殼率最高的為1 L放線菌和0.5 L光合細菌的混合菌種，脫殼率達到95.0%。唐湘等[27]研究的油茶果脫殼裝置，僅適用于含水率在65%以下的油茶鮮果脫殼，脫殼率不高，僅有85.3%。熊平原等[28]研制的油茶青果脫殼裝置，破殼率達到96%，籽破碎率為1.5%，清選率達95%，且有少量油茶籽夾雜在殼體中。朱廣飛等[29]對設計的油茶果脫殼機進行脫殼參數(shù)優(yōu)化，脫殼率達到96.91%，茶籽破損率為3.38%。張風等[21]、楊樹松等[22]、李陽等[23]也開展油茶果脫殼方面的研究，但效果不太理想。與前人的研究結(jié)果相比，雖然在脫殼率上略有不足，但也有自身的優(yōu)勢，如直接采用鮮果脫殼、茶籽破損率低、工藝簡單，且能實現(xiàn)大批量處理等。

表1 混合菌種對油茶果脫殼率的影響

接表1

3 結(jié)論

以新鮮油茶果為研究對象，采用發(fā)酵法對油茶果進行脫殼工藝研究。開展不同菌種、不同菌種量、不同菌液發(fā)酵環(huán)境溫度和發(fā)酵時間、不同油茶果發(fā)酵環(huán)境溫度和發(fā)酵時間及混合菌種對油茶果脫殼效果的研究。試驗結(jié)果表明，油茶果脫殼的最佳發(fā)酵工藝條件為：菌種采用1 L放線菌和0.5 L光合細菌的混合菌種、菌液發(fā)酵時間5 d、發(fā)酵環(huán)境溫度30 ℃、油茶果發(fā)酵時間4 d、發(fā)酵環(huán)境溫度40 ℃。在該工藝條件下，油茶果的脫殼率達到95.0%。