木本油料副產(chǎn)物加工利用研究進展?

張盼盼 褚治強 焦 強 周冰倩 張黨權(quán)

（1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，河南 鄭州 450002；2.河南省食品檢驗研究院，河南 鄭州 450003）

木本油料是可供榨油的木本植物的果實或種子的總稱。木本油料具有不與糧食爭地、產(chǎn)量高、油脂優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟效益和生態(tài)效益良好等優(yōu)點，是擁有巨大潛力的油脂植物[1]。近年來，木本油料植物日益受到重視，我國將油茶、核桃、油用牡丹等12 種木本油料作物列為重點研究和發(fā)展的對象。木本油料產(chǎn)業(yè)迎來了持續(xù)且穩(wěn)定的發(fā)展期，在我國糧油產(chǎn)業(yè)中的比重有所提高。隨著木本油料產(chǎn)量逐年提高，生產(chǎn)加工過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物也連年增加，未充分利用的副產(chǎn)物不僅是對資源的一種浪費，對生態(tài)環(huán)境的破壞也日益凸顯。油料植物在加工過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物主要有油腳、皂腳、油餅、油粕以及油料的皮殼等，油脂在水化脫膠和堿煉過程中分別產(chǎn)生油腳和皂角，直接排出將會造成嚴(yán)重的水體污染[2]。而副產(chǎn)物直接用作燃料燃燒，會散發(fā)出難聞的氣味，甚至產(chǎn)生有毒氣體，造成大氣污染。如果直接用作肥料又會造成資源浪費[3-5]。木本油料副產(chǎn)物加工技術(shù)在此情況下應(yīng)運而生，對木本油料副產(chǎn)物資源進行綜合利用，不僅可以提高木本油料本身的附加值，同時也能使油料產(chǎn)品加工業(yè)競爭力得到提升。合理開發(fā)和利用副產(chǎn)物是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、綠色發(fā)展的必要選擇。

1 木本油料類型

1.1 食用油

木本植物油主要供烹調(diào)食用，如山茶油，橄欖油和核桃油等。茶油和橄欖油中富含不飽和脂肪酸，臨床醫(yī)學(xué)表明不飽和脂肪酸對于心血管疾病的預(yù)防效果顯著。茶油中富含的角鯊烯和維生素E能有效抗衰老，被廣泛用做化妝品原料[6]。山桐子油含有豐富的亞油酸，具有預(yù)防心血管系統(tǒng)疾病、促進微循環(huán)的保健作用[7]。核桃油中富含多不飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸，而且營養(yǎng)活性豐富，具有保護急性腸道損傷[8]、改善空間記憶[9]、預(yù)防心血管系統(tǒng)疾病等作用[10]，除作為烹飪用油使用，還可用做保健食品原料。牡丹籽油中α-亞麻酸含量比大豆油中的含量高數(shù)倍，具有抗氧化、降糖、增強免疫活性的作用[11]。棕櫚油在食品加工行業(yè)被大量使用，用它炸出的食品色澤好、不易變質(zhì)，常用于方便面、薯片、餅干等食品制作。

1.2 工業(yè)用油

木本油料樹種具有多種多樣的用途，而工業(yè)用木本油料對脂肪酸含量和性質(zhì)均有特殊的要求。石山樟、山胡椒等樹種含有月桂酸和葵酸成分，因其具有較好的去油污能力而被用作表面活性劑[12]。烏桕中的脂肪酸成分以棕櫚酸為主，而棕櫚酸是制皂過程中不可缺少的原料，烏桕也是制皂的優(yōu)良原料[13]。木本植物油同時還可作為制作油漆的原料，如油桐籽油中的桐酸含量高于70%，具有易氧化、速干的特性，是制作油漆的天然原料[14]。植物潤滑油是可再生可降解的資源，逐漸取代了礦物油，如棕櫚油、麻風(fēng)樹油等。有些植物油因為原油易氧化，易水解，則需要加入添加劑改性后用作潤滑油[15-16]。存在于核桃中的花生烯酸是生產(chǎn)花生酸、洗滌劑、化妝品和其他化學(xué)品的原料，也可作為油酸替代品[17]。

1.3 精油

木本植物精油是指具有芳香氣味和揮發(fā)性的油狀液體，木本植物精油抗菌能力研究相對成熟[18]。木本植物精油應(yīng)用于膠囊、涂膜劑、脂質(zhì)體、氣霧劑等制劑，可以在食品的生產(chǎn)和保鮮中起到更好的抑菌作用[19-20]。木本植物精油在皮膚護理、抗抑郁等方面有重要的輔助或替代作用[21]。迷迭香精油因含有大量的抗氧化活性成分被廣泛用于化妝品成分添加[22]。茶樹精油中因含有茶多酚等多種生物活性物質(zhì)而具有較強的抗氧化活性，對草莓保鮮有特殊作用[23]。丁香精油的組成成分丁香酚用于調(diào)配多種香型，可有效抑制灰霉菌和青霉菌[24]。山茶精油對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌有抑菌效果，且最低抑菌濃度分別為0.5%和1%[25]。近年來，對于油用牡丹精油成分的研究已趨向成熟，精油占比高的成分為順式氧化芳樟醇，橙花醇和α-松油醇等[26]。在食品工業(yè)中，橙花醇被用作香料廣泛用于配制橙花、玫瑰、玉蘭香精，用作食品添加劑。香樟精油有驅(qū)蟲殺蟲和抑菌作用，可用于儲糧防霉[27]。龍腦樟精油有抑菌、抗氧化、抗炎等作用，對煙草花葉病毒有抑制效果，對煙曲霉最小抑菌濃度為31.3 μg/mL[28]。桂花香氣濃郁，含有黃酮類、萜類、酚類、木脂素類等多種有效活性成分，具有抑菌、抗氧化、抗腫瘤等功效[29]。

1.4 生物柴油

我國原油使用多數(shù)依靠進口，推廣生物柴油，加強清潔能源的利用迫在眉睫。生物柴油在保證油體黏度、抗爆炸能力及動力性能等前提下，在環(huán)保、抗爆安全、潤滑性等多個方面比普通柴油性能更加優(yōu)良。我國生產(chǎn)生物柴油的原料主要是廢棄油脂，生產(chǎn)技術(shù)較為先進，但存在成本和銷售渠道兩個制約因素[30]。我國能源類樹種占種子植物的5%，木本植物中含油量超過20%的物種有300 多種[31]，雖種類豐富，但現(xiàn)有的技術(shù)手段限制了木本油料作為生產(chǎn)生物柴油的原料。

2 木本油料副產(chǎn)物來源

2.1 制油前處理產(chǎn)生的副產(chǎn)物

大多數(shù)木本油料植物在榨油之前需要經(jīng)過篩選、清洗、除雜、脫殼等處理。在這一過程中會產(chǎn)生皮殼類副產(chǎn)物，如核桃殼、油茶果殼、山茶籽殼、油用牡丹籽殼、核桃青皮等。種子殼類副產(chǎn)物一般利用方式為加工過后制備活性炭或作為培養(yǎng)食用菌的基質(zhì)[32]。核桃青皮中含有大量生物活性物質(zhì)，部分組分可用于生物醫(yī)藥和植源性農(nóng)藥開發(fā)利用[33]。

2.2 制油后產(chǎn)生的副產(chǎn)物

木本油料植物制油方式可概括為壓榨法和浸提法。壓榨法包括冷榨和熱榨；浸提法分為超臨界二氧化碳萃取、溶劑浸提和水浸提法等。超臨界二氧化碳萃取的原理是利用壓力和溫度對超臨界二氧化碳溶解能力的影響進行萃取[34]，無溶劑殘留，可最大程度保留油料作物中的天然營養(yǎng)物質(zhì)，且出油率高。壓榨法產(chǎn)生的副產(chǎn)物主要是餅粕類，浸提法副產(chǎn)物除餅粕外還有提取殘渣，例如核桃蛋白、橄欖油殘渣、油茶殘渣等。餅粕類副產(chǎn)物主要用于飼料的開發(fā)[35]。橄欖油殘渣廣泛用于污染物吸附劑、生物質(zhì)炭等，能夠改善土壤環(huán)境[36]。油茶殘渣經(jīng)熱裂解后，其部分產(chǎn)物可作為生物醫(yī)藥類和化妝品原料[37]。油棕空果串是棕櫚油工業(yè)大量生產(chǎn)的固體廢棄物，將基炭嵌入到殼聚糖-乙二胺四乙酸基體中，可得到一種能夠吸收Cd (Ⅱ)的薄膜吸附劑[38]。

3 木本油料副產(chǎn)物利用途徑

3.1 食用

在現(xiàn)有食品標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，將榨油產(chǎn)生的餅粕副產(chǎn)物作為植物蛋白飲原料。核桃、扁桃仁、杏仁、牡丹籽榨油產(chǎn)生的餅粕經(jīng)過真空冷凍干燥、低溫噴霧干燥等技術(shù)加工，可有效保留其餅或粕中油脂以外的蛋白質(zhì)等營養(yǎng)成分，而成為良好的食品蛋白質(zhì)固體和液體飲料資源[39-41]。除了直接利用餅粕中的未發(fā)生變性的蛋白質(zhì)，還可以利用核桃殼和油茶果殼中的某些成分如棕色素等純天然成分，作為食品添加劑直接加入到食品中[42-43]，具有較高的安全性能。核桃青皮中存在的某些生物活性組分具有一定的抗氧化功效，如胡桃醌、蘆丁、單寧酸、綠原酸等，是極好的天然食品防腐劑原料[44]。利用核桃青皮提取的果膠可以作為天然食品成分[45]。核桃餅粕和牡丹籽粕可以用于制作醬油[46-47]。油橄欖果渣可以用于制作果醋和果酒等[48-49]。

3.2 藥用

核桃副產(chǎn)物核桃青皮、分心木等中存在黃酮類、醌類、烷烴類、多酚類、三萜類等物質(zhì)，具有一定的抑菌、抗氧化、降血壓和抗腫瘤的能力[50-51]。烏桕籽皮油富含特定結(jié)構(gòu)P-O-P三酸甘油酯，是制取類可可脂的理想原料，類可可脂不僅可用于食品工業(yè)，還可以作為糖衣和栓劑基質(zhì)，應(yīng)用于醫(yī)藥工業(yè)[52]。元寶楓的種皮和果殼中含有單寧73.6%，純度75%，達到了國家特級品標(biāo)準(zhǔn)，單寧在藥物學(xué)上有鎮(zhèn)靜鎮(zhèn)痛作用[53]。這進一步表明，副產(chǎn)物中的部分成分符合藥理性質(zhì)，并且可在臨床上發(fā)揮其重要的作用。

3.3 飼料開發(fā)

餅、粕類作為重要的可再生蛋白原料，除了油桐籽、橡膠籽的餅粕需要進行脫毒處理，其他木本植物油料的餅、粕基本可以直接作為飼料使用，但是受到蛋白質(zhì)變性、其中的抗?fàn)I養(yǎng)因子甚至是有毒物質(zhì)的影響，人們對其開發(fā)利用存在一定的限度[54-55]。采用微生物發(fā)酵技術(shù)，結(jié)合各種餅、粕本身的特點對其中的抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)或者有毒物質(zhì)等不利于飼料開發(fā)的物質(zhì)進行酶解，在減少浪費的同時可解決高蛋白飼料短缺的問題[56]。在餅粕的研究上已經(jīng)初步實現(xiàn)將其加工成新型高蛋白含量的微生物發(fā)酵飼料[57-58]，這種新型加工技術(shù)可有效提高餅、粕的利用率。

3.4 天然植物提取物

天然植物提取物是以植物為原料，經(jīng)過提取分離等過程，獲取的某一種或多種植物有效成分，可廣泛應(yīng)用于食品飲料、藥品、保健品、化妝品等行業(yè)。存在于油茶餅粕中的皂素，去污能力強，是一種天然表面活性劑，可作為洗滌產(chǎn)品原料[59-60]。油橄欖果渣中富含橄欖苦苷、羥基酪醇、咖啡酸等多種酚類化合物，具有抗菌、抗病毒、抗腫瘤、抗氧化、降血糖及抗炎等生物活性[61]。油用牡丹籽餅粕的主要活性成分為芍藥苷型單萜苷類化合物，具有一定的保健功能[62]。通過提取油用牡丹皮得到天然的抗菌物質(zhì)、甜味劑等已成為開發(fā)副產(chǎn)物資源的新途徑[63]。

3.5 其他用途

除了以上木本植物油料副產(chǎn)物利用途徑，核桃青皮和油茶果殼可用作堆肥，以提高土壤肥力和作物產(chǎn)量[64-67]。油茶果殼和油橄欖果渣可作為制備生物燃料的原料[68-70]。油茶果殼具有纖維素含量高的特點，因此可以用作制備人造板的原料[71]。用油茶果殼制備的復(fù)合材料可應(yīng)用于鉛碳電池[72]。核桃粕可作為無醛膠黏劑的生產(chǎn)原料[73]。橄欖果渣營養(yǎng)豐富，可以用作綠化基質(zhì)[74]。木本油料植物副產(chǎn)物利用途徑多種多樣，利用現(xiàn)有途徑加大對木本油料副產(chǎn)物利用的有效性可實現(xiàn)生態(tài)效益與經(jīng)濟效益。

4 木本油料副產(chǎn)物加工利用存在的關(guān)鍵問題

4.1 研發(fā)力度亟待加強

目前對木本油料副產(chǎn)物的利用基本停留在制造有機肥和菌種栽培基質(zhì)等方面，資源未能得以充分利用[65,75]，原因在于對副產(chǎn)物再加工利用的認識還不夠。如油茶果殼可制備生物炭用于改良土壤，提取纖維素，可用作造紙原料，還可以提取鞣質(zhì)類化合物用于醫(yī)藥，但是對于精深加工的相關(guān)研究很少[76]。因此，需要科研工作者聯(lián)系實際加大對木本油料副產(chǎn)物的研究力度，全面認識副產(chǎn)物，深層次多元化利用副產(chǎn)物，拓展其應(yīng)用途徑，提高木本油料副產(chǎn)物加工利用率與應(yīng)用價值。

4.2 加工工藝相對滯后

木本油料副產(chǎn)物的開發(fā)和利用大多仍停留在工藝研究階段，尚未形成規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化的精深加工。同時，批量化加工所需的設(shè)備及其成本也是限制木本油料副產(chǎn)物的規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化的重要因素。如就整個核桃副產(chǎn)物產(chǎn)業(yè)而言，雖然在副產(chǎn)物的營養(yǎng)成分提取、加工與應(yīng)用等方面做了大量的基礎(chǔ)性研究工作，但是對于副產(chǎn)物的其他可利用途徑和加工方式的深入研究甚少，副產(chǎn)物的精深加工產(chǎn)品還不多見。有關(guān)核桃青皮的加工研究，現(xiàn)階段大多處于對其活性成分的提取，對于活性成分提純工藝等的研究還有待深入[77]。茶油副產(chǎn)物多集中在果殼和餅粕的利用，雖然對油茶果殼在農(nóng)業(yè)、工業(yè)和醫(yī)藥方面的應(yīng)用均有研究，但是仍局限于對提取物活性成分等的基礎(chǔ)研究，尚未在實踐中應(yīng)用[78]。有關(guān)橄欖油副產(chǎn)物的研究除固體廢棄物果渣外，需強化對加工廢水利用的相關(guān)工藝研究，如橄欖油加工廢水中富含酚類和萜類等生物活性成分，具有安全無毒和可利用度高等特征，有學(xué)者提出用加工廢水生產(chǎn)功能飲料的理論，但從理論轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實需要形成系統(tǒng)的加工工藝?？傮w而言，木本油料副產(chǎn)物的加工工藝水平亟待提升和創(chuàng)新。

5 展望

基于木本油料副產(chǎn)物加工利用與研究現(xiàn)狀，今后需做好以下幾方面的工作，以實現(xiàn)副產(chǎn)物的高值化、規(guī)?；?。

5.1 注重成分提取，開發(fā)新型產(chǎn)品

極少數(shù)的木本油料植物副產(chǎn)物的生物活性成分研究技術(shù)已趨向于成熟，但目前對于有效成分的提純研究較少。同時，成分提純途徑的局限性也限制了木本油料加工副產(chǎn)物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，因此，今后應(yīng)加強提純工藝等方面的相關(guān)研究，并增加財政和科研人才的投入，利用副產(chǎn)物大力開發(fā)新型產(chǎn)品，如通過開展木本油料副產(chǎn)物醫(yī)藥方面的理論研究，開發(fā)新型保健品。

5.2 強化綜合利用，擴大產(chǎn)業(yè)規(guī)模

目前，木本油料副產(chǎn)物的綜合利用程度不夠，應(yīng)把提升副產(chǎn)物的加工利用能力，擴大產(chǎn)業(yè)規(guī)模和應(yīng)用領(lǐng)域作為今后的努力方向。通過加強副產(chǎn)物的綜合利用與產(chǎn)品的精深加工，促進農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)重心調(diào)整，為農(nóng)民創(chuàng)收。在提高副產(chǎn)物綜合利用，減少資源浪費的同時，實現(xiàn)社會效益與生態(tài)效益。

5.3 加強政策普及，鞏固科研成果

研究理論相對成熟的副產(chǎn)物已進入大規(guī)模生產(chǎn)階段，但普遍面臨銷售渠道和生產(chǎn)成本的困境。政府工作報告中顯示，我國持續(xù)處于糧油危機，特別是近年來的國際貿(mào)易摩擦加劇了食用油的供應(yīng)安全，發(fā)展木本油料植物迫在眉睫，需加大基地建設(shè)的投入，擴大木本油料植物的種植規(guī)模，重視栽培管理。2015 年以來，我國相繼出臺了一系列支持木本油料發(fā)展的利好政策，包括《關(guān)于加快木本油料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意見》《全國大宗油料作物生產(chǎn)發(fā)展規(guī)劃》等，木本油料產(chǎn)業(yè)符合鄉(xiāng)村振興產(chǎn)業(yè)振興的基本要求，副產(chǎn)物的加工利用除了需要更多的扶持，還應(yīng)鞏固深化已有的科研成果，將木本油料植物資源和副產(chǎn)物結(jié)合起來，提升綜合利用手段。