茶籽油提取技術(shù)及研究進(jìn)展

劉金，江敏，岳希潔，姚曉云

益陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院（益陽 413055）

油茶屬于山茶科山茶，為中國特有木本油料，油茶籽中提取的食用油又名茶油、山茶油，是世界四大木本食用油之一。油茶籽油中富含不飽和脂肪酸，還含有山茶苷、茶多酚等生物活性物質(zhì)，可預(yù)防血管動(dòng)脈粥樣硬化而引起的多種心腦血管疾病，具有非常高的營養(yǎng)價(jià)值與保健功能[1-2]。

實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的茶油制取工藝有壓榨法、浸出法、超臨界萃取法、水酶法等。茶油提取工藝技術(shù)對茶油的提油效率、基本理化指標(biāo)、主要營養(yǎng)指標(biāo)（脂肪酸組成、VE含量、角鯊烯含量）等都有顯著影響。詳細(xì)了解茶油制取工藝的研究現(xiàn)狀，對比分析各種提油技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，對進(jìn)一步改進(jìn)提油工藝、提高茶油品質(zhì)有重要參考價(jià)值。

1 壓榨法

茶籽油的壓榨法主要分為熱榨、冷榨和鮮果鮮榨。壓榨法提油即不借助化學(xué)物質(zhì)，利用機(jī)械力和物力方法將油料中的油擠壓出來的制油方法。在茶籽產(chǎn)地的小型榨油坊多以熱榨為主，所制得的茶油色濃味香，但是油脂僅沉淀處理，因此雜質(zhì)含量、酸價(jià)和過氧化值較高。市面常見的茶油企業(yè)多以物理冷榨為主，低溫壓榨的關(guān)鍵在于入榨溫度為70～80 ℃，可以避免由于溫度較高引起的茶油色澤較深，活性物質(zhì)損耗等[3]。鮮果鮮榨由湖南大三湘茶油股份有限公司提出，已建立鮮榨茶油工藝線。

1.1 熱榨

熱榨是利用蒸炒等方法，破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，采用螺旋壓榨等物理方法提取油脂。熱榨法一方面可以在一定程度上促進(jìn)某些香味成分物質(zhì)的增加，另一方面也可以破壞部分熱敏感活性成分，促進(jìn)苯并(α)芘的生成[4]。熱榨法工藝簡單，設(shè)備價(jià)格低廉，但是提油率較低，制取過程中浪費(fèi)大量優(yōu)質(zhì)蛋白，因此僅常見于農(nóng)產(chǎn)小型榨油坊。

1.2 低溫冷榨

低溫冷榨為純物理壓榨工藝，是在低于60 ℃的溫度下，借助機(jī)械力擠壓制油。冷榨提油工藝流程：油料→清理（風(fēng)選、篩選、磁選）→調(diào)質(zhì)→脫皮→扎坯→坯片→冷榨→茶油。與浸出法和熱榨法相比，冷榨茶籽油中維生素E、不皂化物、單不飽和脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于精煉茶籽油，這表明冷榨茶籽油更易保留油脂中熱敏性物質(zhì)，還可以避免浸出溶劑的殘留。冷榨茶籽餅質(zhì)量也明顯高于浸出餅粕，大幅提高油茶籽餅粕的飼用效價(jià)和利用價(jià)值[5]。冷榨具有工藝簡單、能耗低、油品好等優(yōu)點(diǎn)，但是與浸出法相比，低溫冷榨出油率較低[5]。

1.3 鮮果鮮榨提油

鮮果鮮榨工藝是將新鮮茶果機(jī)械脫除果殼后，水洗后進(jìn)行壓榨得到茶籽漿液，在茶籽漿液中加入食品級提取液后，進(jìn)行油脂分離得到鮮榨毛山茶油，經(jīng)脫水和過濾得到鮮榨山茶油。譚傳波等[6]經(jīng)研究分析得到鮮果鮮榨的最佳制取條件：500 g油茶籽漿液，與食品級提取液料液比40∶10 mL/g，提取溫度90 ℃，提取時(shí)間50 min。在最佳條件下，鮮榨油茶籽提油率為95.9%。鮮榨工藝直接從果到油，省去分揀流程，縮短工藝流程，殘油率相較傳統(tǒng)壓榨工藝低，并能充分保留茶油中的天然活性物質(zhì)[6]。

2 浸出法

浸出法是利用相似相溶的原理，利用有機(jī)溶劑萃取油脂的工業(yè)方法。浸出法成本低，提油率高（≥95%），是使用范圍最廣的油脂制取工藝。6號溶劑、正已烷、三氯甲烷、乙醚、石油醚、乙醇及丙酮等為浸出法浸提油脂常用的溶劑[7]。張澤鑫等[8]對比研究4種溶劑（石油醚、正已烷、三氯甲烷、丙酮）對白花和紅花油茶籽的不飽和脂肪酸及感官品質(zhì)等的影響，綜合分析后發(fā)現(xiàn)采用石油醚作為浸出溶劑所提取出的油脂明亮剔透，沒有雜質(zhì)，精煉工序減少，不飽和脂肪酸含量更高，為理想的浸出溶劑。浸出法提油效率高，但是所提油脂色澤深，需要進(jìn)行精煉，而浸出溶劑因?qū)θ梭w和環(huán)境的危害而受到質(zhì)疑，因此，開始探索新型浸出制油工藝。

2.1 混合溶劑浸出法

混合溶劑浸出法是將不同極性溶劑混合，在浸取油料作物種子的過程中萃取不同組分，如以正己烷為非極性相萃取油，以醇-水為極性相萃取不同成分的浸出工藝。常用于與正己烷組合作為混合溶劑的有丙酮、甲醇、乙醇等。石珊珊等[9]采用乙醇-正己烷混合溶劑提取茶油，乙醇體積分?jǐn)?shù)70%、乙醇水溶液與正己烷體積比1∶1、浸出時(shí)間120 min、浸出溫度55 ℃、料液比1∶2 g/mL、混合油分層溫度25 ℃。在此條件下，浸出茶籽粕皂素含量≤1.0%，殘油≤1.5%?；旌先軇┙龇ㄅc傳統(tǒng)浸出工藝相比，簡化工藝流程，最大限度開發(fā)利用油茶資源，提高經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 超臨界流體萃取法

超臨界流體萃取法是一種新型分離技術(shù)，利用壓力和溫度對超臨界流體溶解能力的影響，在超臨界狀態(tài)下使用超臨界流體CO2溶解油脂，再改變環(huán)境條件使得超臨界流體CO2對油脂的溶解度降低，從而實(shí)現(xiàn)油脂萃取與分離。林樹真等[10]采用響應(yīng)曲面分析法獲得超臨界CO2萃取茶油的最優(yōu)工藝參數(shù)：萃取壓力31 MPa、萃取溫度38 ℃、萃取時(shí)間2.60 h，在此條件下茶油提取率為96.48%。采用該條件萃取的茶油與常規(guī)的壓榨、浸出法相比，VE等活性成分的含量明顯提高，各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)均優(yōu)于壓榨和浸出法。

表1 不同方法提取的茶油品質(zhì)指標(biāo)[10]

陳穎慧[11]采用壓榨法、石油醚浸提法、水酶法、超聲波水代法、超臨界CO2萃取法分別提取茶油，該5種方法提取率分別是87.74%，92.93%，90.66%，93.88%和94.46%。其中，超臨界CO2萃取法提油率最高。檢測所得油脂的理化指標(biāo)發(fā)現(xiàn)超臨界CO2萃取法制得的油脂過氧化值極顯著低于其他方法，說明超臨界CO2萃取法是生產(chǎn)高品質(zhì)、高效益茶油的理想方法。

超臨界流體萃取法萃取條件溫和，生物活性成分損失少，能提高茶油的營養(yǎng)價(jià)值和保健功能，同時(shí)減少精煉工序，但是超臨界流體萃取法建設(shè)成本高，設(shè)備昂貴，難以進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)推廣[12]。

2.3 亞臨界流體萃取法

亞臨界流體萃取法與超臨界法類似，是利用氣態(tài)物質(zhì)液化后對油脂的溶解能力進(jìn)行萃取，兩者充分接觸后，分別進(jìn)行蒸發(fā)，得到高品質(zhì)油脂[7]。李振梅[13]采用亞臨界水萃取茶油，研究發(fā)現(xiàn)最適條件為提取溫度125 ℃、提取時(shí)間32 min、液料比11∶1 mL/g、壓力3 MPa，在此條件下茶油提取率為92.06%±1.61%，所得茶油品質(zhì)與冷榨法接近。林音孜等[14]分析冷榨法、浸出法和亞臨界流體萃取法3種提取方法得到的茶油，經(jīng)比較得知營養(yǎng)價(jià)值含量順序?yàn)槔湔シǎ緛喤R界流體萃取法＞浸出法。

亞臨界萃取工藝條件溫和，油品較好，浸出粕中的蛋白質(zhì)變形率低，副產(chǎn)物綜合利用途徑多，工藝條件相較超臨界流體CO2萃取法更易實(shí)現(xiàn)[7]。但是有關(guān)亞臨界流體設(shè)備及技術(shù)的相關(guān)研究較少，尚無大規(guī)模工業(yè)化的投入使用。同時(shí)亞臨界工藝一般選擇4號溶劑作為加工助劑，其揮發(fā)性及危險(xiǎn)程度高于6號溶劑，工廠日常經(jīng)營的安全風(fēng)險(xiǎn)比較高，對建筑物的安全等級要求也更高[7]。

表2 茶油中脂肪酸組成比例[14]

2.4 輔助提油工藝

為提高油脂提取率、縮短加工時(shí)長、提高油品，在浸出工藝前，還可以采用微波、超聲波等工藝對油料進(jìn)行預(yù)處理。傳統(tǒng)油料預(yù)處理方式一般為熱處理，這種方法能耗高、時(shí)間長，對生物活性成分破壞大。微波處理從內(nèi)部對物質(zhì)進(jìn)行加熱，升溫速度加快，有利于油脂分離出來，同時(shí)保留部分熱敏性物質(zhì)。微波預(yù)處理油茶籽的工藝中，原料含水量、微波功率密度、微波時(shí)間等因素均對茶油提取率、茶油理化指標(biāo)和生物活性成分含量有一定影響。吳雪輝等[15]采用微波技術(shù)對油茶籽進(jìn)行預(yù)處理，綜合考慮提油效果、茶油品質(zhì)、營養(yǎng)功能成分含量，微波預(yù)處理油茶籽的適宜工藝條件為原料水分11%～13%，微波功率密度3～5 W/g，微波處理時(shí)間4～6 min。葉敏倩[16]研究發(fā)現(xiàn)微波預(yù)處理后山茶籽油的總類胡蘿卜素、甾醇和角鯊烯含量要顯著高于對照組，茶籽含水量適宜時(shí)，微波預(yù)處理能夠提高山茶籽油的特征組成含量和氧化穩(wěn)定性。韓曉丹等[17]采用微波干燥-亞臨界流體法萃取茶油，在微波功率2000 W、干燥時(shí)間2 h、壓力0.55 MPa、溫度39 ℃、萃取時(shí)間2.5 h條件下，茶油提取率達(dá)到83.57%。通過微波干燥-亞臨界流體萃取技術(shù)制取的紅花茶油與壓榨法和浸出法相比，其理化指標(biāo)均較優(yōu)。

超聲波預(yù)處理是利用超聲波具有的機(jī)械效應(yīng)、空化效應(yīng)和熱效應(yīng)，激化提取溶劑快速滲透油料，溶解油脂的提取工藝[12]。張偉光等[18]采用超聲波輔助法提取，研究得出最佳提取工藝條件：顆粒粒度60目（0.250 mm）、超聲時(shí)間50 min、液料比7∶1 mL/g、超聲溫度70 ℃、超聲功率130 W，在此條件下，山茶油平均提取率為19.55%。超聲波預(yù)處理操作筒單、提取速度快、環(huán)境污染少、成本低，具有良好經(jīng)濟(jì)性，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。

3 水代法

水代法是利用油水不互溶、油脂密度低于水的特性，通過粉碎、振蕩和沉淀的方式實(shí)現(xiàn)油脂分離，同時(shí)去除油脂中水溶性雜質(zhì)和異味。水代法是我國傳統(tǒng)制油方法，常用于芝麻等結(jié)構(gòu)較為松散、含油率高的油料種子，在茶籽上的研究較少。楊蕾[19]研究發(fā)現(xiàn)水代法提取茶油最適條件為水料比3∶1 mL/g、提取溫度60 ℃、提取時(shí)間120 min，在此條件下提油率最高可達(dá)79.27%，清油收率達(dá)到84.83%。水代法提油工藝安全性高，提油后的副產(chǎn)物可被二次利用，且具有環(huán)保、無毒、高效等優(yōu)點(diǎn)，但是提油率與浸出法等工藝相比較低，是發(fā)展水代法工業(yè)化的一大難題。

4 酶法提取

酶法提取是物理粉碎油料后，利用纖維素酶、淀粉酶、蛋白酶等酶制劑破壞種籽的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，使油脂顆粒暴露，同時(shí)借助溶劑將油脂提取的方法。酶法提油工藝可分為3種，即水酶法、油料酶解冷榨法、水相酶解萃取法。

4.1 水酶法提取

水酶法作為一種新型的生產(chǎn)工藝，其以綠色、安全、出油品質(zhì)高、副產(chǎn)物能夠得到充分利用等優(yōu)勢而成為研究熱點(diǎn)。工藝路線一般為：清理破碎→熱處理→浸泡調(diào)漿（加水、酶，調(diào)pH）→恒溫?cái)嚢琛x心→清油。閆帥航[20]采用水酶法制取茶油，研究綜合酶制劑的選取、酶解條件的優(yōu)化及酶解液的再利用3個(gè)工藝，得出試驗(yàn)的最佳工藝：將茶籽仁粉碎后，過60目（0.250 mm）篩，以液料比4∶1 mL/g加入一定量的水后，添加1%混合酶制劑（纖維素酶∶淀粉酶= 3∶2），用磷酸調(diào)節(jié)pH 4.5，酶解溫度和時(shí)間分別為45 ℃和3 h。在此條件下1次酶解的提油率可達(dá)85%，2次酶解的提油率可達(dá)88.63%左右，而對于3次酶解液及多次酶解液，則無再次提取的價(jià)值。

水酶法與浸出法、壓榨法比較，具有投資少、成本低、設(shè)備簡單、操作條件溫和、無有機(jī)溶劑污染、產(chǎn)出的油脂品質(zhì)高等優(yōu)點(diǎn)，但是水酶法也存在一系列問題，如：水酶法相對于傳統(tǒng)的壓榨和浸出法，提油效率較低；酶制劑的成本高，而目前的水酶法工藝中酶制劑尚未得到充分利用；水酶法中提油溶劑為水，制油工藝中用水量較大，而如何實(shí)現(xiàn)廢水再利用的問題，也是水酶法工藝實(shí)現(xiàn)突破亟待解決的一大難題。

4.2 水相酶解萃取法

水相酶解萃取法是將水酶法與溶劑萃取相結(jié)合的制油方法，在油料處理時(shí)，利用酶破壞細(xì)胞壁，使得油脂暴露，在提油時(shí)采用有機(jī)溶劑進(jìn)行萃取，有機(jī)溶劑利用相似相溶原理，使得油相快速從水相中分離，因而有效提高油脂提取率。水相酶解萃取法一般工藝流程為：油料→水磨→熱處理→酶解→己烷萃取→過濾（除固形物）→離心分離→有機(jī)相→回收溶劑→油脂。

張敏[21]以油茶籽為原料，對水相酶解極性有機(jī)溶劑提油工藝進(jìn)行了優(yōu)化，得出最優(yōu)化的工藝條件：濕物料質(zhì)量2%的酸性蛋白酶、V乙醇∶V水=1∶2.5、料液比=1∶4 mL/g、反應(yīng)溫度55 ℃、反應(yīng)時(shí)間1.5 h。在此條件下油茶籽單次提油率為58.91%，3次總提油率為99.82%。水相酶解極性有機(jī)溶劑提油工藝能得到高品質(zhì)的茶油，同時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)物茶皂素、蛋白質(zhì)等都具有較高的食用價(jià)值以及有效提高油茶籽的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

4.3 油料酶解冷榨法

油料酶解冷榨法是將水酶法與物理冷榨法相結(jié)合的制油方法，將油料酶解后進(jìn)行冷榨得到油脂。該法與水相酶解萃取法相比，工藝中反應(yīng)條件溫和，不使用有機(jī)溶劑，減少污染物與廢氣的產(chǎn)出。油料酶解冷榨法是將冷榨法和酶法結(jié)合，工藝路線：油料→清理破碎或軋坯→熱處理→調(diào)整水分→加酶處理→干燥→冷榨→油脂[22]。杜華楠等[23]通過油料酶解冷榨法制取野玫瑰籽油，利用復(fù)合酶酶解破碎細(xì)胞壁，使油脂暴露，對酶解物料進(jìn)行冷榨。王雯等[24]利用酶解冷榨法制取漢麻籽仁油，將漢麻籽仁進(jìn)行低溫初榨后，利用多種酶依次酶解初榨餅粉，進(jìn)行低溫復(fù)榨，結(jié)果表明該法具有出油效率高、油脂理化指標(biāo)穩(wěn)定、功能性成分對油相遷移性增強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

5 結(jié)語

茶油被譽(yù)為“油中珍品”“長壽油”，但受限于油茶籽產(chǎn)量、產(chǎn)地、銷售價(jià)格和榨油技術(shù)，在食用油市場上所占份額很小。茶油中富含維生素E、角鯊烯、多酚類等活性物質(zhì)，采用水酶法、鮮果鮮榨法、超臨界流體萃取法、亞臨界流體萃取法等能最大限度地保留這些活性物質(zhì)，有效提高油脂品質(zhì)，但是這些制油方法成本高，副產(chǎn)物利用前景不明朗，而采用浸出法等能實(shí)現(xiàn)提油率的上升，卻不利于生態(tài)環(huán)境和綠色環(huán)保。因此茶油提取工藝如何實(shí)現(xiàn)油品、提油率、副產(chǎn)物綜合利用的多贏，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展，是當(dāng)下茶油行業(yè)的發(fā)展方向，對擴(kuò)大食用油市場份額有重大意義。