水酶法提取紅花山茶籽油的精煉研究

張馨月，金海杰，盧宇豪，陳龍，沈施琰，黃蕾，劉興泉，楊勝利*

(1.浙江工業(yè)大學(xué) 藥學(xué)院，浙江 杭州 310014； 2.浙江農(nóng)林大學(xué) 農(nóng)業(yè)與食品科學(xué)學(xué)院，浙江 杭州 311300)

植物油的提取方法主要包括壓榨法、溶劑提取法和水酶法等，目前常用的是壓榨法和溶劑提取法。但是傳統(tǒng)壓榨法出油率不高，且營養(yǎng)物質(zhì)損失嚴(yán)重；溶劑提取法溶劑殘留量大，不環(huán)保。水代溶劑耦合酶處理技術(shù)有希望替代傳統(tǒng)壓榨及有機(jī)溶劑萃取法用于油脂分離。其優(yōu)點是不使用有機(jī)溶劑，環(huán)境友好，可同時實現(xiàn)油脂和蛋白、多糖的分離。所得產(chǎn)品最大程度保持了天然的風(fēng)味和屬性，產(chǎn)品品質(zhì)、安全性明顯改善。此外，水酶法工藝簡單，適用面廣，設(shè)備投資低，具有較高的應(yīng)用潛力。目前該技術(shù)已成功應(yīng)用于橄欖油。近年來，科研人員對水酶法提油做了大量的研究，研究對象包括山茶籽[1]、大豆[2]、花生[3]、向日葵[4]、油菜籽[5]、玉米胚芽油[6]、芝麻油[7]、辣木籽等[8]。未經(jīng)精煉毛油，可能存在重金屬污染、農(nóng)藥殘留等問題及含有其他有害物質(zhì)，這些都需要經(jīng)精煉去除。并且毛油在加熱烹飪時有異味、泡沫多、油煙大，對烹飪食物的氣味與口感影響較大。因此，需要對毛油適當(dāng)加以精煉，保證食用油更加健康環(huán)保。

1 材料與方法

1.1 材料

紅花山茶籽由千島湖瑤記實業(yè)有限公司提供，新鮮，無霉變；其他試劑均為分析純。磁性纖維素微球為本實驗室自制。751紫外可見光分光光度計(上海佑科儀器儀表有限公司)；FWl00高速萬能粉碎機(jī)(上海新諾儀器設(shè)備有限公司)；DHG-9243A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥機(jī)(上海精其儀器有限公司)；LD5-10低速離心機(jī)(北京醫(yī)用離心機(jī)廠)；GTL-16A高速離心機(jī)(興化市分析儀器廠)；DK-8D電熱恒溫水槽(上海一恒科技有限公司)；DELTA320 pH 電導(dǎo)計(梅特勒托利多儀器有限公司)；FA1204精密分析天平(上海雙旭電子有限公司)；HZ-9311K恒溫振蕩器(太倉市科教器材廠)。

1.2 方法

1.2.1 毛油的水化脫膠

取水酶法提取的紅花山茶籽毛油100.0 g，加熱至一定溫度，按照一定質(zhì)量比加入磷酸，80 r·min-1下攪拌15 min；再按照一定質(zhì)量的比加入純化水，繼續(xù)攪拌，待毛油中有顆粒聚集時，調(diào)整轉(zhuǎn)速至30 r·min-1攪拌30 min，在5 000 r·min-1下離心20 min，收集上清液即為脫膠油。考察不同影響因子對水化脫膠的影響。固定磷酸添加量為0.2%、加水量為3%，考察溫度分別為60 ℃、65 ℃、70 ℃、75 ℃、80 ℃、85 ℃；固定加水量為3%、溫度為75 ℃考察磷酸添加量0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%；固定磷酸添加量為0.4%、溫度為75 ℃，考察加水量3%、4%、5%、6%、7%、8%。測定脫膠前后磷脂含量并按下式計算脫膠率。

脫膠率=(毛油中磷脂含量-脫膠油中磷脂含量)/毛油中磷脂含量×100%。

1.2.2 脫膠油脫酸

取水酶法提取的紅花山茶籽毛油100.0 g，加入油重1%的20%堿液，脫酸溫度設(shè)為50、60、70、80、90 ℃，在不同溫度條件下攪拌過濾，測定酸價。

取水酶法提取的紅花山茶籽毛油100.0 g，加入油重1%的20%堿液，在60 ℃水浴條件下保溫，設(shè)定脫酸時間分別為10、20、30、40、50 min。攪拌不同時間后過濾，測定酸價。

取水酶法提取的紅花山茶籽毛油100.0 g，加入油重1%的不同濃度堿液，在60 ℃水浴條件下保溫，堿液濃度分別為5%、10%、15%、20%、25%。攪拌后過濾，測定酸價。

1.2.3 脫酸油吸附脫色

取水酶法提取的紅花山茶籽毛油100.0 g，預(yù)熱到不同溫度條件后加入2%磁性纖維素微球，充分?jǐn)嚢韬筮^濾，脫色溫度分別為20、25、30、35、40 ℃，用分光光度計在 665 nm 處測定不同溫度下的吸光度。

取水酶法提取的紅花山茶籽毛油 100.0 g，預(yù)熱至30 ℃下加入2%磁性纖維素微球，在30 ℃溫度條件下保溫，充分?jǐn)嚢?，采用的脫色時間分別為20、25、30、35、40 min。進(jìn)行不同時間后對其進(jìn)行過濾，冷卻至室溫25 ℃，在665 nm處測定樣品吸光度。

設(shè)定磁性纖維素微球的質(zhì)量比分別為1%、2%、3%、4%、5%，對不同處理組的樣品于665 nm處測定其吸光度。

1.2.4 吸光度測定方法

采用分光光度法對水酶法提取的紅花山茶籽毛油和脫色后油脂吸光度進(jìn)行測定，以蒸餾水作空白對照，在檢測波長665 nm處測定脫色處理前后各樣品的吸光值。

1.2.5 酸價測定方法

稱取樣品3 g (準(zhǔn)至0.000 2 g)于錐形瓶中，加入50 mL中性乙醇，在水浴上加熱溶解后放至室溫，加1滴酚酞指示劑，用0.05 mol·L-1KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴至微紅色，10 s不褪色為終點，計算酸價。

1.2.6 脫色率和脫酸率的測定

對水酶法提取的紅花山茶籽毛油脫色率和脫酸率進(jìn)行測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅花山茶籽油的水化脫膠

使用的水酶法提取的紅花山茶籽毛油為本實驗室自制，其磷脂含量為297 mg·kg-1，這將嚴(yán)重影響后續(xù)的精煉過程，進(jìn)而影響精煉油的品質(zhì)。采用水化脫膠方法進(jìn)行膠體物質(zhì)的去除，分別考察了溫度、磷酸添加量、加水量等對脫膠效果的影響。

由圖1可知，隨著溫度的升高，脫膠率也隨之升高，75 ℃時達(dá)到最大值73.9%，磷脂分子的吸水能力增強(qiáng)，促使膠體密度增大，形成膠粒而分離出來，隨著溫度繼續(xù)升高，脫膠率呈下降趨勢，這可能是由于溫度升高膠粒會重新離散，回到最初的游離狀態(tài)。隨著磷酸添加量的增加，脫膠率不斷增大，在0.4%時達(dá)到最大值84.5%，隨著繼續(xù)增加，脫膠率趨于平穩(wěn)趨勢。隨著加水量增大，脫膠率緩慢增大，5%時達(dá)到最大值93.2%，隨著加水量加大，脫膠率呈降低趨勢，這可能是體系中水量增加促使膠體充分膨脹，容易分離出去，當(dāng)水過量時，體系形成油包水型乳化劑，導(dǎo)致磷脂乳化，從而更難將磷脂與油分離開來。

圖1 水化脫膠過程中各因素對脫膠率的影響

由此可見，水酶法提取紅花山茶籽油的脫膠溫度為75 ℃、磷酸添加量為0.4%、加水量為5%為最優(yōu)條件，經(jīng)3次驗證試驗，其脫膠率為(93.6±2.3)%，得到的脫膠油中磷脂含量為(20.2±0.6) mg·kg-1。

2.2 脫膠油脫酸

由圖2可知，隨著脫酸溫度的升高，紅花山茶籽油的酸價先降低后升高，在80 ℃時酸價最低，為0.36 mg·g-1。再增加溫度反而上升，這可能是由于溫度升高，溶液的分子熱運動加快，吸附上的NaOH部分回到山茶籽油中，導(dǎo)致最終皂角上的堿量減少。隨著脫酸時間的延長，油脂酸價呈先降低后緩慢升高的趨勢，脫酸時間達(dá)到40 min時，酸價最低，為0.28 mg·g-1。隨著堿液濃度的不斷增大，油脂酸價也呈先降低后升高的趨勢，當(dāng)堿液濃度為15%時，油脂酸價最低，為0.19 mg·g-1。

圖2 堿煉脫酸過程中各因素對脫酸率的影響

在最優(yōu)脫酸條件下，水酶法提取紅花山茶籽油的脫酸溫度為80 ℃，脫酸時間為40 min，堿液濃度為15%，該條件下經(jīng)3次驗證試驗，油脂酸價最低為(0.19±0.2)mg·g-1。

2.3 脫酸油脫色

經(jīng)過脫膠、脫酸后的油脂進(jìn)行脫色反應(yīng)研究，分別考察了脫色溫度、脫色時間和吸附劑濃度對脫色率的影響。

由圖3可知，隨著溫度的升高，吸光度呈現(xiàn)先下降趨勢，在100 ℃下吸光度最低為0.29，超過100 ℃時，山茶籽油的吸光度呈上升趨勢，這可能是高溫使油脂黏度變小，進(jìn)而導(dǎo)致吸附劑與油脂的親和力降低，也可能是溫度升高使油脂發(fā)生氧化，產(chǎn)生回色現(xiàn)象。隨著脫色時間的延長，山茶籽油吸光度呈先降后升的趨勢，其中30 min時脫色效果較好，吸光度為0.28。當(dāng)吸附劑磁性纖維素微球濃度大于2%時具有良好的脫色效果，3%時達(dá)到最低值，再增加濃度，吸光度趨于平緩，變化不大。

圖3 吸附脫色過程中各因素對脫色率的影響

在最優(yōu)脫色條件下，經(jīng)脫膠脫酸后的山茶籽油的脫色溫度為100 ℃，脫色時間為30 min，吸附劑濃度為3%，該條件下經(jīng)三次驗證試驗，油脂吸光度為0.18±0.2，未經(jīng)脫色的油脂吸光度為0.86，脫色率為79.1%。

3 小結(jié)

油脂經(jīng)提取后得到的毛油需要經(jīng)過適當(dāng)?shù)木珶?，是毛油成為商品油的重要工藝過程。為保持油脂中營養(yǎng)成分的完整性，減少損失，本文對以水酶法提取的紅花山茶籽毛油進(jìn)行精煉。為摒棄傳統(tǒng)精煉脫色工藝造成的營養(yǎng)成分損失的問題，本研究采用磁性纖維素微球作為介質(zhì)進(jìn)行脫色，分別考察不同因素對水化脫膠、堿煉脫酸和吸附脫色等過程精煉效果的影響。結(jié)果表明，在最優(yōu)條件下，脫膠率為(93.6±2.3)%，油脂酸價最低為(0.19±0.2)mg·g-1，油脂脫色率為79.1%。