姜金仲 楊鵬鳴 吳 杰 劉 娟 韓 焓

(貴州師范學(xué)院1，貴陽 550018) (貴州元亨山茶葉籽生物科技有限公司2，貴陽 550018) (河南科技學(xué)院園藝園林學(xué)院3，新鄉(xiāng) 453003)

油茶籽油是以油茶樹(Camelliaoleifera)的種子為原料生產(chǎn)的高檔木本植物油，其富含不飽和脂肪酸及多種生物活性成分，具有防治心腦血管疾病、降血壓、抗輻射、抗氧化、美容養(yǎng)顏、延緩衰老及潤腸通便等作用，因此被譽(yù)為東方橄欖油[1]。目前有正式報道的油茶籽油生產(chǎn)工藝主要有冷壓榨法、熱壓榨法[2]、一般溶劑浸出法[3]、水酶法[4]及二氧化碳超臨界萃取法[5]、鮮有利用發(fā)酵法植物油生產(chǎn)工藝(后簡稱發(fā)酵法)[6]生產(chǎn)油茶籽油的報道。

發(fā)酵法植物油生產(chǎn)工藝主要包括油料種子清洗浸泡、油料種子加水打漿、油料種子水漿發(fā)酵、撈取發(fā)酵液頂層加熱生產(chǎn)毛油等環(huán)節(jié)。與傳統(tǒng)的壓榨工藝相比，該工藝具有多方面的優(yōu)勢[6]：植物油生產(chǎn)過程中有效避免了油料種子其他構(gòu)成成分對毛油的污染；毛油生產(chǎn)率提高了15%～20%[7]；毛油理化指標(biāo)接近國標(biāo)一級油標(biāo)準(zhǔn)[8]；最大限度保留了植物油營養(yǎng)成分及原始香味；可以同時生產(chǎn)植物油及淀粉兩種產(chǎn)品(如果油料種子中含有淀粉，比如茶葉籽等)，提高了油料種子的利用率；設(shè)備簡單，技術(shù)難度小，便于在山區(qū)推廣。一些植物油企業(yè)已利用該工藝生產(chǎn)油茶籽油，并取得了較好的效果：毛油不需要高溫脫色、高溫脫臭就能達(dá)到國標(biāo)一級標(biāo)準(zhǔn)。為了讓發(fā)酵法植物油生產(chǎn)工藝在油茶籽油生產(chǎn)中發(fā)揮更大的作用，以油茶籽為研究對象進(jìn)一步優(yōu)化該工藝參數(shù)是必要的。油茶籽仁經(jīng)發(fā)酵法工藝處理后得到毛油、濾渣、油渣及發(fā)酵沉淀，其中毛油是目標(biāo)產(chǎn)品，其他是附屬產(chǎn)品。本研究通過探索不同浸泡溫度及時間對油茶籽整體含油量在毛油及3種附屬產(chǎn)品中分配比例的影響，以期為獲得油茶籽發(fā)酵法最大毛油產(chǎn)率提供參考。

1 材料及方法

1.1 材料、儀器與試劑

室溫帶殼儲藏11個月的貴州省望謨縣原產(chǎn)大果油茶籽(Camelliaoleifera)，由貴州元亨山茶葉籽生物科技有限公司提供，含水率9.8%，出仁率67%，種仁含油率40.1%(索氏抽提)；實驗時手工剝除外殼。發(fā)酵菌種茶葉籽酵母[9](MeyerozymacaribbicaJJZ11；CCTCC編號： M2016470)、茶葉籽乳桿菌(Lactobacillusplantarumsubsp.plantarumJJZ21；CCTCC編號： M2016471)均為貴州元亨山茶葉籽生物科技有限公司實驗室保藏菌種。

95%乙醇、KOH、異辛烷、石油醚：分析純。

ET-7自濾打漿機(jī)；szf-06脂肪測定儀；101-3AB電熱鼓風(fēng)干燥箱； SC-5A超級恒溫槽；WSL-2型羅維朋比色計(比色皿：10.0 mm)。

1.2 發(fā)酵法制取油茶籽毛油

不同浸泡時間實驗：油茶籽仁(1 000 g)在35 ℃溫度下分別浸泡11、16、21、26、31 h；不同浸泡溫度試驗：油茶籽仁(1 000 g)分別在30、35、40、45、50 ℃溫度下浸泡16 h。取出上述浸泡過的油茶籽仁，自來水沖洗干凈，加水3 000 mL放入自濾(100目)豆?jié){機(jī)打漿；收集濾渣再加水3 000 mL進(jìn)行打漿過濾，收集濾渣，60 ℃烘干至恒重，計算產(chǎn)率；合并兩次濾液，按比例加入茶葉籽酵母及茶葉籽乳桿菌菌種，攪拌均勻后35 ℃發(fā)酵16 h，待形成穩(wěn)定的上中下3層后，取出下層60 ℃烘干至恒重并稱重，計算產(chǎn)率；取出上層放入燒杯在電爐上加熱、攪拌、傾倒、制取毛油[10-12]；然后進(jìn)行各項指標(biāo)測定；實驗重復(fù)3次。

1.3 指標(biāo)測定

含油量測定：參考GB/T 14488.1 — 2008《植物油料含油量測定》進(jìn)行[13]，毛油酸值測定：參考GB/T 15689—2008《植物油料、油的酸度測定》進(jìn)行測定[14]；毛油過氧化值測定：參考GB/T 5538 — 2005《動植物油脂過氧化值測定》進(jìn)行測定[15]；毛油顏色測定：羅維朋比色計。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Excel2010、DPS3.01 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

2 結(jié)果及分析

利用發(fā)酵法生產(chǎn)油茶籽油時有4種產(chǎn)品：毛油、濾渣、油渣及發(fā)酵沉淀。濾渣是油茶籽加水打漿時留在濾網(wǎng)上的殘渣，主要成分是細(xì)胞壁及胞間質(zhì)；油渣是油茶籽水漿發(fā)酵分層后撈取上層加熱制油后的殘渣，主要成分是蛋白質(zhì)；發(fā)酵沉淀是油茶籽水漿發(fā)酵分層后沉淀在底部的殘渣，主要成分是透過濾網(wǎng)的非油脂體雜質(zhì)；本研究將濾渣、油渣及發(fā)酵沉淀統(tǒng)稱剩余物。

2.1 不同浸泡時間對油茶籽發(fā)酵法毛油產(chǎn)率的影響

油茶籽加水打漿過濾后得油茶籽水漿濾液，濾液在35 ℃(根據(jù)多次預(yù)實驗結(jié)果選定)條件下發(fā)酵后分為3層：上層油脂體、中層發(fā)酵液及下層發(fā)酵沉淀。不同浸泡時間發(fā)酵液上層的氣泡孔徑不同，浸泡時間大于26 h 時，上層中氣泡孔徑逐漸變小，31 h時幾乎看不到氣泡孔，這種沒有氣泡孔的上層非常松軟，撈取上層加熱制油時，上層容易被蕩散，降低撈取上層的總量，進(jìn)而降低毛油的產(chǎn)率。浸泡時間16 h時，上層堅實，量也比較大，所以，毛油產(chǎn)率也較高。

2.1.1 不同浸泡時間3種剩余物產(chǎn)率對毛油產(chǎn)率的影響

毛油產(chǎn)率是指所產(chǎn)毛油總量與實驗油茶籽樣品總量的比值。不同浸泡時間毛油產(chǎn)率如圖1所示，從圖1可以看出，浸泡時間為16 h時，毛油產(chǎn)率為最高點(31.1%)，長于或短于16 h時均呈現(xiàn)整體下降趨勢，最低點(31 h)比最高點降低了20.6%。

圖1 不同浸泡時間3種剩余物及毛油產(chǎn)率

剩余物產(chǎn)率是指剩余物總重與油茶籽樣品總量的比值，油茶籽油發(fā)酵法工藝中有3種剩余物：濾渣、油渣及發(fā)酵沉淀，其產(chǎn)率隨浸泡時間的變化趨勢如圖1所示。濾渣產(chǎn)率在浸泡時間為16 h時為最低點(18.2%)，小于16 h時呈現(xiàn)增高趨勢，最高點(11 h)比最低點增高了37.9%，大于16 h呈現(xiàn)小幅震蕩走平趨勢。油渣及發(fā)酵沉淀產(chǎn)率均在浸泡21 h時有最低點，短于21 h時，二者的產(chǎn)率均有提高，但幅度很小；長于21 h時，提高幅度較大，最高點(31 h)比最低點分別提高13.2%及31.2%。

比較3種剩余物產(chǎn)率與毛油產(chǎn)率隨浸泡時間變化趨勢線之間的關(guān)系可以看出(圖1)，浸泡時間太短(小于11 h)，會導(dǎo)致濾渣產(chǎn)率大幅度增加，導(dǎo)致毛油產(chǎn)率降低；浸泡時間長于26 h，會導(dǎo)致油渣及發(fā)酵沉淀產(chǎn)率大幅增加，也導(dǎo)致毛油產(chǎn)率降低；因此，在浸泡時間因子作用下，濾渣、油渣及發(fā)酵沉淀的產(chǎn)率均是影響毛油產(chǎn)率的因素。

2.1.2 不同浸泡時間3種剩余物殘油率對毛油產(chǎn)率的影響

剩余物殘油率是指含在剩余物中的油茶籽油質(zhì)量占剩余物總質(zhì)量的比值。濾渣與發(fā)酵沉淀殘油率隨浸泡時間延長呈現(xiàn)出明顯的升高趨勢，最高點比最低點分別升高49.5%及1.2倍。油渣殘油率在16 h時為最高，在此兩側(cè)均呈現(xiàn)下降趨勢(圖2)。

浸泡11 h時，由于浸泡時間較短，油茶籽不能充分吸水軟化，打漿時粉碎的顆粒就會較大，透過濾網(wǎng)的細(xì)顆粒(除油脂體以外的雜質(zhì))也會變少，按照吸附原理[16-17]，顆粒越大，比表面積越小，吸附油脂體的能力也越弱，所以，此時的濾渣及發(fā)酵沉淀吸附油脂體的能力較弱，因而此時的殘油率最低。浸泡16 h以后，發(fā)酵沉淀及濾渣的殘油率呈整體上升趨勢；其原因是隨著浸泡時間的延長，油茶籽粉碎的顆粒越細(xì)，比表面積變大，吸附油脂體的能力變大，因此殘油率逐漸升高。

由圖2還可以看出，毛油產(chǎn)率的最高點在16 h，而且從此開始，濾渣及發(fā)酵沉淀殘油量逐漸升高，毛油產(chǎn)率逐漸下降，油渣殘油率與毛油產(chǎn)率的關(guān)系沒有規(guī)律，因此可以認(rèn)為，此時影響毛油產(chǎn)率的主要因素是濾渣與發(fā)酵沉淀殘油率；其原因是濾渣及發(fā)酵沉淀是油茶籽油發(fā)酵生產(chǎn)工藝排除在毛油生產(chǎn)環(huán)節(jié)之外的主要物質(zhì)，其殘油率增高，勢必會導(dǎo)致毛油產(chǎn)率降低。

圖2 不同浸泡時間3種剩余物殘油率

2.1.3 不同浸泡時間3種剩余物殘油量對毛油產(chǎn)率的影響

剩余物殘油量是指剩余物中殘留的油茶籽油總質(zhì)量與剩余物總質(zhì)量的比值，剩余物殘油量=剩余物質(zhì)量×剩余物殘油率；其變化趨勢是其產(chǎn)率及含油率變化趨勢的綜合，具體情況見圖3：濾渣的殘油量在16 h時最低，長于或短于16 h時均呈現(xiàn)增高趨勢，最高點(11 h)比最低點增高了86.2%；油渣的殘油量在21 h時最低，長于或短于21 h時均呈現(xiàn)增高趨勢，最高點(31 h)比最低點增高17.5%；發(fā)酵沉淀物殘油量在11 h時最低，隨著時間加長，呈現(xiàn)增高趨勢，最高點(31 h)比最低點增高了5.8倍；剩余物總殘油量的變化趨勢與濾渣殘油量相似，最高點比最低點增高了44.5%。

由圖3還可以看出，毛油產(chǎn)率最高點在16 h，濾渣殘油量及剩余物總殘油量的最低點也在16 h，由此可以認(rèn)為，這兩種殘油量是浸泡時間影響毛油產(chǎn)率的主要因素，它們的增高會必然導(dǎo)致毛油產(chǎn)率的降低。11～21 h之間，以16 h毛油產(chǎn)率最高，因此，油茶籽的最優(yōu)浸泡時間應(yīng)是16 h左右。以殘油量大小為標(biāo)準(zhǔn)，對剩余物總殘油量貢獻(xiàn)大小的排序為：濾渣>油渣>發(fā)酵沉淀；結(jié)合圖1及圖2的分析結(jié)果可以認(rèn)為，濾渣對剩余物殘油量貢獻(xiàn)較大的原因是，浸泡時間大于或小于16 h時，濾渣殘油率有明顯提高。

圖3 不同浸泡時間剩余物的殘油量

2.2 不同浸泡溫度對油茶籽發(fā)酵法毛油產(chǎn)率的影響

由上述研究結(jié)果可知，油茶籽的最佳浸泡時間為16 h；因此，接下來實驗的發(fā)酵時間確定為16 h。當(dāng)發(fā)酵時間為16 h、浸泡溫度大于45 ℃ 時，上層中氣泡孔徑明顯變小， 50 ℃ 時幾乎看不到氣泡孔，與浸泡時間大于26 h 時的情況類似，這種沒有氣孔的上層非常松軟，撈取上層加熱制油時，上層容易被蕩散，降低撈取上層的總量，進(jìn)而降低毛油的產(chǎn)率。浸泡溫度為35 ℃時，上層堅實，量也比較大，撈取上層的損耗也小，所以，毛油產(chǎn)率也較高。

2.2.1 不同浸泡溫度3種剩余物產(chǎn)率對毛油產(chǎn)率的影響

不同浸泡溫度毛油產(chǎn)率如圖4，從圖4可以看出，浸泡溫度為35 ℃時，毛油產(chǎn)率達(dá)到最高點(29.22%)，35 ℃到50 ℃則呈現(xiàn)整體下降趨勢，但50 ℃之前差別不大；到50 ℃時毛油產(chǎn)率顯著降低(27.35%)，比35 ℃下降了6.4%。

3種剩余物產(chǎn)率隨浸泡溫度的變化趨勢可以分為2個階段(圖4)，浸泡溫度為45 ℃之前，不同溫度的濾渣、發(fā)酵沉淀及油渣產(chǎn)率比較接近，但50 ℃時濾渣及油渣產(chǎn)率略有提高、發(fā)酵沉淀產(chǎn)率略有降低，其原因是此溫度條件下，油茶籽水漿黏度明顯增大，加大了過濾的難度，導(dǎo)致濾渣產(chǎn)率提高；濾渣產(chǎn)率提高意味著透過濾網(wǎng)的物質(zhì)減少，這種減少一方面降低毛油產(chǎn)率，同時也降低了發(fā)酵沉淀的產(chǎn)率。

由于3種剩余物的產(chǎn)率隨浸泡溫度的變化量不大，可以認(rèn)為在浸泡溫度因子作用下，剩余物產(chǎn)率不是影響毛油產(chǎn)率的主要因素。

圖4 不同浸泡溫度3種剩余物及毛油的產(chǎn)率

2.2.2 不同浸泡溫度3種剩余物殘油率對毛油產(chǎn)率的影響

濾渣與發(fā)酵沉淀殘油率隨浸泡溫度的變化趨勢分為兩個階段(圖5)。30～35 ℃區(qū)間呈下降趨勢，35～50 ℃區(qū)間呈上升趨勢，其中特別是發(fā)酵沉淀上升幅度較大，比最低點上升了1.7倍。30～35 ℃區(qū)間濾渣殘油率下降的原因是浸泡時間為16 h條件下，30 ℃的浸泡溫度有點低，油茶籽浸泡得不夠軟，加水打漿時粉碎的顆粒比較較大，顆粒中的油脂體不能提取，導(dǎo)致30 ℃濾渣殘油量升高；但發(fā)酵沉淀殘油率下降的原因尚不清楚。35～50 ℃區(qū)間濾渣與發(fā)酵沉淀殘油率上升的原因是35 ℃以上的浸泡溫度過高，油茶籽浸泡得過軟，加水打漿時粉碎的顆粒太小，顆粒太細(xì)的濾渣吸附了大量的油脂體，導(dǎo)致濾渣殘油率升高；同時，35 ℃以上的浸泡溫度似乎也改變了部分油脂體的特性，導(dǎo)致一部分油脂體在發(fā)酵分層時不是上浮到發(fā)酵液上層，反而下沉到發(fā)酵液下層，導(dǎo)致發(fā)酵沉淀的殘油率升高。

油渣的殘油率隨浸泡溫度的變化趨勢也分為兩個階段(圖5)。30～40 ℃區(qū)間呈下降趨勢，最低點比最高點下降了20.6%；40～50 ℃區(qū)間呈上升趨勢，最高點比最低點上升了22.2%。說明浸泡溫度過高或過低都會提高油渣的殘油量。

由圖5還可以看出，濾渣與發(fā)酵沉淀含油率的最低點在35 ℃(且變動幅度較大)，油渣的殘油量最低點在40 ℃，而毛油產(chǎn)率的最高點在35 ℃；由此可知，濾渣與發(fā)酵沉淀含油率是影響毛油產(chǎn)率的主要因素，在生產(chǎn)實際中需加以注意。

圖5 不同浸泡溫度3種剩余物的殘油率

2.2.3 不同浸泡溫度3種剩余物殘油量對毛油產(chǎn)率的影響

剩余物殘油量的變化趨勢如圖6所示。濾渣的殘油量在35 ℃時最低，低于或高于35 ℃時均呈現(xiàn)增高趨勢，最高點(30 ℃)比最低點增高了44.3%；油渣的殘油量在40 ℃時最低，低于或高于40 ℃時均呈現(xiàn)增高趨勢，最高點(50 ℃)比最低點增高27%；發(fā)酵沉淀物殘油量跳動較大，最高點(50 ℃)比最低點(45 ℃)增高了2.8倍；剩余物總殘油量的變化趨勢與濾渣殘油量相似，最高點比最低點增高了36.0%。

由圖6還可以看出，毛油產(chǎn)率最高點在35 ℃，濾渣殘油量及剩余物總殘油量的最低點也在35 ℃，由此可以認(rèn)為，這兩種殘油量也是浸泡溫度影響毛油產(chǎn)率的主要因素，它們的增高會必然導(dǎo)致毛油產(chǎn)率的降低。35～45 ℃時4種殘油量及毛油產(chǎn)率變動幅度不大，為油茶籽的適宜浸泡溫度范圍(最優(yōu)溫度是35 ℃)，這個范圍之外，4種剩余物殘油量均會明顯提高，導(dǎo)致毛油產(chǎn)率明顯下降。以殘油量大小為標(biāo)準(zhǔn)，對剩余物總殘油量貢獻(xiàn)大小的排序為：濾渣>油渣>發(fā)酵沉淀；結(jié)合圖4及圖5的分析結(jié)果可以認(rèn)為，濾渣對剩余物殘油量貢獻(xiàn)較大的原因是，在35～45 ℃區(qū)間之外，濾渣殘油率有明顯提高。

圖6 不同浸泡溫度剩余物的殘油量

2.3 不同浸泡溫度對毛油質(zhì)量的影響

不同浸泡溫度條件下油茶籽毛油各項主要質(zhì)量指標(biāo)如圖7所示。由圖7 可以看出，毛油過氧化值在35 ℃時最小，向兩側(cè)均有升高，最高點(45 ℃)比最低點升高2.7倍。毛油酸值在30～45 ℃區(qū)間數(shù)值非常接近，50 ℃突然升高，比最低點(35 ℃)升高20.1%。毛油顏色及折光率均無變化。不同浸泡時間對這里所述毛油質(zhì)量指標(biāo)均無明顯影響，不予贅述。

從毛油過氧化值及酸值的變化趨勢可以看出，其最低點均不在浸泡溫度的兩個端點，由此可以推斷，這里的毛油過氧化值及酸值變動并不是毛油中油的質(zhì)量變動，而是毛油中的雜質(zhì)種類及含量不同所致。

注：為協(xié)調(diào)曲線在圖中的位置，所有黃色測定數(shù)字均減去了17。圖7 不同浸泡溫度的毛油品質(zhì)

3 結(jié)論

油茶籽浸泡時間及溫度均能改變油茶籽水漿發(fā)酵分層狀態(tài)，浸泡時間16 h、浸泡溫度35 ℃時，發(fā)酵分層狀態(tài)最適合毛油生產(chǎn)。

不同浸泡時間條件下，濾渣、油渣及發(fā)酵沉淀產(chǎn)率、濾渣與發(fā)酵沉淀殘油率、濾渣殘油量及剩余物總殘油量是影響毛油產(chǎn)率的主要因素；以殘油量對其影響作用的排序為：濾渣>油渣>發(fā)酵沉淀；浸泡時間為16 h時，影響毛油產(chǎn)率的各種因素綜合處于較好狀態(tài)。

不同浸泡溫度條件下，各種剩余物產(chǎn)率對毛油產(chǎn)率影響效果不明顯； 濾渣與發(fā)酵沉淀殘油率、濾渣殘油量及剩余物總殘油量是影響毛油產(chǎn)率的主要因素；以殘油量對影響作用的排序為：濾渣>油渣>發(fā)酵沉淀；浸泡溫度為35 ℃時，影響毛油產(chǎn)率的各種因素綜合處于較好狀態(tài)。

不同浸泡溫度條件下，毛油過氧化值在35 ℃時最小，毛油酸值在30～45 ℃區(qū)間數(shù)值非常接近，毛油顏色及折光率均無變化；毛油過氧化值及酸值變動并不是毛油中油的質(zhì)量變動，而是毛油中的雜質(zhì)種類及含量不同所致。

在上述各種影響因素處于最佳狀態(tài)下，毛油產(chǎn)率為31.1%，毛油的酸值及過氧化值分別為3.737 mgKOH/kg及0.492 8 mmol/kg，毛油的折光率為1.469，毛油的黃色為19.2、紅色為0.8。