王丁丁，張潤光，王小紀，封斌奎，張有林*

(1 陜西師范大學(xué) 食品工程與營養(yǎng)科學(xué)學(xué)院，陜西 西安 710119；2 西安市林業(yè)技術(shù)推廣中心，陜西 西安 710061；3 陜西大統(tǒng)生態(tài)產(chǎn)業(yè)開發(fā)有限公司，陜西 西安 710065)

冷榨核桃油精煉工藝及其有效成分分析

王丁丁1，張潤光1，王小紀2，封斌奎3，張有林1*

(1 陜西師范大學(xué) 食品工程與營養(yǎng)科學(xué)學(xué)院，陜西 西安 710119；2 西安市林業(yè)技術(shù)推廣中心，陜西 西安 710061；3 陜西大統(tǒng)生態(tài)產(chǎn)業(yè)開發(fā)有限公司，陜西 西安 710065)

研究了冷榨核桃油的精煉工藝，確定其最佳工藝條件為：在攪拌速度為60 r/min、加水量為3%和溫度為60 ℃的條件下脫膠，堿煉溫度為55 ℃、堿液濃度為10%和攪拌速度為50 r/min的條件下脫酸，凹凸棒土1%、溫度65 ℃和攪拌速度55 r/min的條件下脫色，真空度0.09 MPa、溫度85 ℃和時間30 min的條件下干燥。結(jié)果表明，在此條件下核桃精煉油成品率可達85.1%，制取的核桃油品質(zhì)達到國家標準，不飽和脂肪酸達到92.7%，維生素E含量為28.4 mg/100 g。

冷榨；核桃油；精煉；不飽和脂肪酸；維生素E

核桃(JuglansregiaL.)為胡桃科胡桃屬植物，是我國重要的經(jīng)濟樹種之一。核桃仁含油量高達60%～70%[1]，位居所有木本油料之首，是豐富的食用油料資源。核桃油不飽和脂肪酸(油酸、亞油酸和亞麻酸)高達90%以上[2]，具有改善腦缺血、促進睡眠、提高記憶力、增強機體消除自由基能力、抗高甘油三酯、防治動脈硬化和保護內(nèi)皮細胞等功能，并且核桃油經(jīng)動物毒性、致突變、致畸實驗已被證明無毒、無致癌成分，宜長期食用[3-4]。α-亞麻酸、亞油酸均是必需脂肪酸，人體不能自身合成，只能通過外界食物攝取，被認為對胎兒以及新生兒期腦部發(fā)育至關(guān)重要[5]，共軛亞油酸(亞油酸的同分異構(gòu)體)具有抗腫瘤、抗氧化、抗突變，降低人體膽固醇，提高免疫力，防治糖尿病等生理功能[6-9]。核桃仁中蛋白質(zhì)含量14%～17%，18種氨基酸齊全，人體8種必需氨基酸含量比例適當(dāng)，是一種優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)資源[10]。另外，維生素E、黃酮類化合物及微量元素含量也非?？捎^，是一種良好的營養(yǎng)保健油。

近年來，人們對食品安全關(guān)注度逐漸增加，綠色食品廣受消費者歡迎。用冷榨法制取核桃油對油脂品質(zhì)、營養(yǎng)物質(zhì)沒有影響，營養(yǎng)成分保留完整，色澤好，無溶劑殘留。冷榨法制取植物油雖是傳統(tǒng)方法，但經(jīng)過工藝優(yōu)化后，仍是現(xiàn)代食用油產(chǎn)業(yè)最佳的選擇，且更適合于核桃油的提取[11]。本試驗對冷榨核桃油精煉工藝進行研究，并對其有效成分進行分析。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

核桃，香玲品種，由西安市核桃良種繁育基地提供；凹凸棒土，食品級；正己烷，色譜純試劑；甲醇、異丙醇、二氯甲烷、碳酸鈉、石油醚、乙醇、甲醇、氫氧化鈉、氫氧化鈣、硫酸、鹽酸和氫氧化鉀等均為分析純；脂肪酸甲酯標準品：美國Sigma公司，色譜純試劑；VE標準品：德國Merch公司，色譜純試劑。

1.2 試驗儀器

本試驗使用儀器主要有：QYZ-500型自動液壓榨油機(山東省泰安市良君益友機械有限公司)、LXJ-ⅡB低速大容量多管離心機(上海安亭科學(xué)儀器廠)、阿貝折射儀(上海光學(xué)儀器五廠有限公司)、WSL-2比較測色儀(上海精密科學(xué)儀器有限公司)、JB-3型定時恒溫磁力攪拌器(上海雷磁新涇儀器有限公司)、DZF-1型(6050B)真空干燥箱(上海?，攲嶒炘O(shè)備有限公司)、BS224S型電子天平(北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司)、GZX-9146MBE數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱(上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠)、743型油脂氧化穩(wěn)定測定儀(瑞士Metrohm公司)、Trace 2000型氣相色譜儀(美國熱電公司)和HP-1100液相色譜儀(美國惠普公司)。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程 核桃→核桃仁→55 ℃烘干→壓榨制油→核桃毛油→精煉→核桃精煉油。

1.3.2 核桃油制取 采用液壓榨油機，在40 MPa、40℃的條件下榨取核桃毛油，核桃毛油出油率為54.6%。

出油率(%)=榨取核桃油質(zhì)量/(核桃仁質(zhì)量×核桃含油率×(1—核桃仁水分含量))×100。

1.3.3 核桃油精煉 利用物理和化學(xué)方法除去核桃油中存在的雜質(zhì)。其工藝主要包括脫膠、脫酸、脫色和干燥。傳統(tǒng)方法在脫色之前為了增加凹凸棒土與核桃油的接觸面積而進行干燥處理，但本試驗中脫酸后核桃油中的水分含量很少，對脫色的順利進行影響不大，所以對干燥順序進行了調(diào)整。

(1) 脫膠:采用水化脫膠的方法脫除油脂中的水溶性雜質(zhì)，主要影響因素為溫度、加水量和攪拌速度。(2) 脫酸:采用堿煉脫酸的方法，即加入堿液(碳酸鈉)除去游離脂肪酸的過程，主要影響因素為堿液濃度、攪拌速度和堿煉溫度。(3) 脫色:采用凹凸棒土脫色，主要影響因素為凹凸棒土加入量、溫度、攪拌速度和時間。(4) 干燥:采用真空干燥原理進行干燥，利用真空泵抽走油脂中的水分，核桃精煉油放置于500 mL的燒杯中，油層的厚度定在3 cm，在此條件下試驗主要影響因素為真空度、溫度和時間。1.3.4 核桃油中脂肪酸含量的測定 采用三氟化硼催化法將冷榨核桃油甲酯化，再通過氣相色譜分析，將各脂肪酸標樣的保留時間和未知樣比較，確定脂肪酸組成，同時根據(jù)峰面積用歸一化方法計算各脂肪酸的相對含量。

氣相色譜分析條件：氫火焰離子化檢測器(FID), 色譜柱：PEG-20M (長度：30 m，內(nèi)徑0.53 mm，膜厚：1.0 μm)，進樣口溫度223 ℃，柱溫170 ℃，檢測器溫度230 ℃，氮氣流速5 mL/min，氫氣流速50 mL/min，空氣流速100 mL/min。

1.3.5 VE組成及含量的測定 用RP-HPLC法[12-13]。采用標準物色譜峰的保留時間定性；用外標法定量，即根據(jù)核桃油測定的生育酚峰面積在標準曲線上查其含量。

工作條件：HP-1100液相色譜儀。流動相：甲醇和水=98∶2，臨用前脫氣。C18柱，預(yù)柱：ultrasphere ODS 10 μm，4 mm×4.5 cm，分析柱：ultrasphere ODS 5 μm，4.6 mm×25 cm。紫外檢測器波長：285 nm、量程0.02。進樣量：20 μL。流速：1.5 mL/min。

1.3.6 冷榨核桃精煉油指標測定 對冷榨核桃精煉油進行理化指標測定。相對密度：參照GB/T5526-1985測定；酸值：參照GB/T5530-2005測定；過氧化值：參照GB/T5538-2005測定；碘值：參照GB/T5532-2008測定；皂化值：參照GB/T5534-2008測定；折光指數(shù)：GB/T5527-2010；色澤：GB/T22460-2008；不皂化物：GB/T5535.1-2008，參照GB/T5535.2-2008測定；水分及揮發(fā)物：參照GB/T5528-2008測定；不溶性雜質(zhì)：參照GB/T15688-2008測定；溶劑殘留量：參照GB/T5009.37-2003測定；磷脂：GB/T5537-2008。

1.4 數(shù)據(jù)處理

每個試驗重復(fù)5次，結(jié)果表示為平均值±偏差。采用Excel 2010統(tǒng)計分析軟件進行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整理、分析與作圖，利用DPS 軟件進行方差分析，運用SPSS17.0對試驗結(jié)果進行統(tǒng)計分析，顯著水平取P≤0.05(差異顯著)。

2 結(jié)果與分析

2.1 冷榨核桃油精煉工藝的優(yōu)化

2.1.1 脫膠條件優(yōu)化

(1) 攪拌速度對脫膠效果的影響。在加水量3%、溫度50 ℃的條件下，選取40、50、60、70和80 r/min 5種不同攪拌速度對水化效果的影響。以磷脂含量為脫膠效果衡量指標。攪拌速度對磷脂含量的影響見圖1。

圖1 攪拌速度對磷脂含量的影響Fig.1 Effect of stirring speed on content of phospholipid

由圖1可知，隨著攪拌速度的增加，磷脂含量逐漸降低，當(dāng)攪拌速度為60 r/min時，磷脂含量達到最低，繼續(xù)增加攪拌速度磷脂含量又會逐漸升高。這是因為初期隨著攪拌速度的增加，膠溶性物質(zhì)和水接觸越來越充分，有利于凝聚沉淀，但攪拌速度過快，膠溶性物質(zhì)不易凝聚，達不到脫膠目的。攪拌速度以60 r/min左右為宜。

(2) 加水量對脫膠效果的影響。在溫度50 ℃、攪拌速度60 r/min的條件下，選取2%、3%、4%、5%和6% 5種不同加水量對水化效果的影響，見圖2。

由圖2可知，隨著加水量的增加，磷脂含量逐漸降低，當(dāng)加水量為4%時，磷脂含量達到最低，繼續(xù)增加水量磷脂含量又會逐漸升高。這是因為隨著加水量的增加，皂粒與水的結(jié)合越來越完全，但加水過多易造成油脂乳化，不利于皂粒的沉淀，而且也給后續(xù)干燥增加困難。加水量以4%左右為宜。

圖2 加水量對磷脂含量的影響Fig.2 Effect of add water on content of phospholipid

(3) 溫度對脫膠效果的影響。在加水量為4%、攪拌速度60 r/min的條件下，選取30、40、50、60和70 ℃ 5種不同溫度試驗對水化效果的影響，見圖3。

圖3 溫度對磷脂含量的影響Fig.3 Effect of temperature on content of phospholipid

由圖3可知，隨著溫度的逐漸增大，磷脂含量逐漸降低，當(dāng)溫度為60 ℃時，磷脂含量達到最低，繼續(xù)升高溫度磷脂含量又會逐漸上升。這是因為溫度低的水或加水溫度高于油溫都不同程度地發(fā)生乳化，因此在加水過程中，必須加入熱水且熱水溫度等于或低于核桃油溫時加入。

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，選用L9(34)正交表進行正交試驗，確定水化脫膠的最佳工藝參數(shù)，試驗設(shè)計及結(jié)果分析見表1。

表1 脫膠工藝試驗設(shè)計及結(jié)果分析Tab.1 Experimental design and results analysis of degumming process

注：表中不同小寫字母表示差異顯著(P≤0.05)。

由極差分析可知，脫膠工藝中加水量對脫膠效果的影響最大，各因素的影響順序為：B>C>A，即：加水量>溫度>攪拌速度。最佳組合為A2B1C2，即攪拌速度為60 r/min、加水量為3%和熱水溫度為60 ℃時，脫膠效果最佳。

2.1.2 脫酸條件優(yōu)化 在單因素試驗的基礎(chǔ)上，堿液濃度選取9%、10%和11%，攪拌速度選取50、60和70 r/min，堿煉溫度35、45和55 ℃做正交試驗，以沉淀時間為脫酸效果衡量指標，測定脫酸的最佳條件。試驗設(shè)計及結(jié)果分析見表2，由方差分析可知，當(dāng)堿煉溫度為55 ℃、堿液濃度為10%和攪拌速度為50 r/min時，脫酸效果最好?？偧訅A量為理論用堿量和超堿量之和(理論用堿量為0.713×10-3×油重×酸值，超堿量為油重0.5%)[14]，可根據(jù)毛油的酸價確定(本試驗加堿量為毛油的1.05%)。

2.1.3 脫色條件優(yōu)化 在單因素試驗的基礎(chǔ)上，凹凸棒土加入量選取2%、3%和4%，攪拌速度選取45、55和65 r/min，脫色時間選取20、30和40 min進行正交試驗，以色澤為脫色效果衡量指標，測定脫色的最佳條件。試驗設(shè)計及結(jié)果分析見表3，由方差分析可知，當(dāng)凹凸棒土加入量為3%、攪拌速度為65 r/min和時間為20 min時，脫色效果最好。

表2 脫酸工藝試驗設(shè)計及結(jié)果分析Tab.2 Experimental design and results analysis of disacidification process

注：表中不同小寫字母表示差異顯著(P≤0.05)。

表3 脫色工藝試驗設(shè)計及結(jié)果分析Tab.3 Experimental design and results analysis of decoloration process

注：表中不同小寫字母表示差異顯著(P≤0.05)。

2.1.4 干燥條件優(yōu)化 在單因素試驗的基礎(chǔ)上，真空度選取0.05、0.07和0.09 MPa，溫度選取80、85和90 ℃，時間選取20、30和40 min，進行正交試驗，確定干燥的最佳條件,試驗設(shè)計及結(jié)果分析見表4。當(dāng)真空度為0.09 MPa、溫度為85 ℃和時間為20 min時，干燥效果最佳。

2.2 核桃精煉油中脂肪酸含量

將核桃精煉油各脂肪酸出峰時間與標樣比較，測定核桃精煉油中脂肪酸主要由棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸和花生一烯酸組成(圖4)。根據(jù)色譜峰面積計算核桃油各組分的含量，見表5。

表4 試驗設(shè)計及結(jié)果分析Tab.4 Experimental design and results analysis

注：表中不同小寫字母表示差異顯著(P≤0.05)。

圖4 冷榨核桃精煉油中脂肪酸測定氣相色譜圖Fig.4 GC chromatogram of fatty acids determination in cold pressed walnut refined oil

從圖4、表5看出：核桃精煉油總脂肪酸含量為92.7%，人體必需脂肪酸亞油酸和亞麻酸含量分別為61.1%和10.8%，單不飽和脂肪酸與多不飽和脂肪酸比值為1∶4；冷榨精煉核桃油脂肪酸組成中，亞油酸含量最高，油酸其次。

表5 核桃精煉油脂肪酸組成Tab.5 The composition of fatty acids in walnut refined oil %

注：表中不同小寫字母表示差異顯著(P≤0.05)。

2.3 核桃精煉油VE組成及含量分析

冷榨精煉核桃油VE組成及含量測定結(jié)果見圖5。

圖5 冷榨精煉核桃油VE測定液相色譜圖Fig.5 HPLC chromatogram of VE determination in cold pressed walnut refined oil

在冷榨核桃精煉油油脂的VE(總含量28.4 mg/100 g)組成中主要以γ+β維生素E(含量為21.7 mg/100 g)為主，與文獻[12-13]的研究結(jié)果一致。核桃中的VE還與產(chǎn)地、品種和貯藏時間有關(guān)[15], VE在加熱、氧、光線、高濃度不飽和脂肪酸中容易氧化，因此，在核桃油制取工藝中要考慮上述因素對VE的影響。

2.4 冷榨精煉核桃油理化指標及品質(zhì)分析

按照GB/T22327-2008的要求測定了冷榨核桃油精煉前后的理化指標，結(jié)果見表6?？梢钥闯?，冷榨核桃油經(jīng)過上述精煉工藝后各項指標完全符合國家最新標準，其中過氧化值、酸值和不皂化物等大大低于國家標準，過氧化值、酸值是反映油脂氧化酸敗程度的重要參數(shù)，是評價油脂貨架期的關(guān)鍵指標。采用上述工藝生產(chǎn)的冷榨核桃精煉油不僅各項理化指標均達到國家要求，且酸敗程度低、貨架期長，完全滿足生產(chǎn)生活的需求。

3 結(jié)論

核桃仁是含油量極高的特種油料,采用冷榨法制取核桃油工藝具有綠色無污染，操作簡單，投資少，成本低的優(yōu)點。本文通過優(yōu)化試驗確定冷榨核桃油的最佳精煉工藝條件為：在攪拌速度60 r/min、加水量3%和溫度60 ℃的條件下脫膠，在堿煉溫度55 ℃、堿液濃度10%和攪拌速度50 r/min的條件下脫酸，在凹凸棒土1%、溫度65 ℃和攪拌速度55 r/min的條件下脫色，在真空度0.09 MPa、溫度85 ℃和時間30 min的條件下干燥效果最好。采用上述方法生產(chǎn)的冷榨核桃精煉油不飽和脂肪酸主要由棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸和花生一烯酸組成，不飽和脂肪酸含量達到92.7%。該冷榨核桃精煉油中維生素E主要由β、γ和δ組成，總含量為28.4 mg/100 g。經(jīng)測定所有理化指標均達到或優(yōu)于國家最新油脂標準。

表6 冷榨核桃油理化指標Tab.6 The physical and chemical indicators of cold pressed walnut refined oil

*溶劑殘留量檢出值小于10 mg/kg時，視為未檢出。

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〔責(zé)任編輯 程琴娟〕

Study on refining process of cold pressed method for walnut oil and its effective composition

WANG Dingding1, ZHANG Runguang1, WANG Xiaoji2, FENG Binkui3, ZHANG Youlin1*

(1 School of Food Engineering and Nutritional Science, Shaanxi Normal University,Xi′an 710119, Shaanxi, China;2 Forestry Technology Promotion Center of Xi′an, Xi′an 710061, Shaanxi, China;3 Shaanxi Datong Ecological Industry Development Limited Company,Xi′an 710065, Shaanxi, China)

The refining process of cold pressed method for walnut oil is studied, and the optimal reaction conditions are determined. The conditions of degumming are stirring speed 60 r/min, add water 3% and temperature 60℃, the conditions of disacidification are alkali refining temperature 55 ℃, lye concentration 10% and stirring speed 50 r/min, the conditions of decoloration are attapulgite 1%, temperature 65 ℃ and stirring speed 55 r/min, the conditions of drying are vacuum degree 0.09 MPa, temperature 85 ℃ and time 30 min. The yield efficiency of walnut refined oil can reach 85.1% under these conditions. The quality of walnut oil can reach the national standard. The content of unsaturated fatty acids reached 92.7% and vitamin E was 28.4 mg/100 g.

cold pressed; walnut oil; refining; unsaturated fatty acid; vitamin E(VE)

1672-4291(2015)04-00103-06

10.15983/j.cnki.jsnu.2015.04.444

2014-07-08

中央財政林業(yè)科技推廣示范跨區(qū)域重點推廣示范項目(2011TK109);西安市科技計劃項目(NC1317,NC1405)

王丁丁，男，碩士研究生，主要研究方向為食品科學(xué)。E-mail：wangdd1988@126.com

*通信作者：張有林，男，教授，博士生導(dǎo)師。E-mail: youlinzh@snnu.edu.cn

TS224; TS225.1+9< class="emphasis_bold"> 文獻標志碼： A

A