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        低溫壓榨火麻仁油的工藝與品質(zhì)研究

        2018-11-20 02:37:48陳則華馮孔龍何寶文潘妙棠
        廣東農(nóng)業(yè)科學(xué) 2018年10期
        關(guān)鍵詞:火麻仁出油率含油率

        陳則華,馮孔龍,劉 飛,何寶文 ,杜 潔,潘妙棠,曹 庸

        (1.無(wú)限極(中國(guó))有限公司,廣東 廣州 510663;2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院/廣東省天然活性物工程技術(shù)研究中心,廣東 廣州 510642;3.廣州綠萃生物科技有限公司,廣東 廣州 510663)

        火麻仁是??浦参锎舐?(Cannabis sativa L.)的干燥成熟種子,是一種典型的藥食同源植物資源[1]。目前研究發(fā)現(xiàn),火麻仁營(yíng)養(yǎng)豐富,富含油脂,且火麻仁油含有大量的不飽和脂肪酸如油酸、亞油酸、α-亞麻酸等,其中亞油酸(ω-6)和α-亞麻酸(ω-3)的比值接近3∶1[2],有降血脂[3]、抗氧化[4-5]、改善記憶[6]等功效,是一種高品質(zhì)的功能性油脂[1],具有廣泛的食用及藥用價(jià)值,符合當(dāng)前人們對(duì)健康飲食的需求,日益受到重視和推崇。在我國(guó),火麻仁的栽培面積和產(chǎn)量位居世界前列,但有關(guān)火麻仁油的研究卻剛剛起步,我國(guó)有著豐富的品種資源和廣闊的消費(fèi)市場(chǎng),因此,對(duì)火麻仁油的研究值得進(jìn)一步探討,特別是在火麻仁油的制取方面有待深入研究[7]。

        目前火麻仁油的提取方法存在出油率和生產(chǎn)效率不高、提取油脂品質(zhì)差等問(wèn)題,常見(jiàn)的火麻仁油提取方法有溶劑浸出法[8-9]、壓榨法[10-11]、超臨界CO2萃取法[12]以及水酶法[13]等。溶劑浸出法生產(chǎn)安全性差,存在溶劑殘留的弊端;超臨界CO2萃取法存在成本較高、壓力大的不足;水酶法提取時(shí)間較長(zhǎng),出油率不高[14]。壓榨法作為一種物理擠壓取油方式,通過(guò)擠壓使原料的細(xì)胞結(jié)構(gòu)充分破碎,油脂從油料中分離[15],具有適應(yīng)性強(qiáng)、工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。其中,熱榨法的油脂香氣較好,顏色較深,出油率較高,容易保存,但脂肪酸經(jīng)高溫處理發(fā)生氧化分解,導(dǎo)致其含量下降,蛋白質(zhì)經(jīng)高溫處理發(fā)生嚴(yán)重變性,功能性油脂含量降低[16];冷壓榨法能提高油脂品質(zhì),減少油料中熱敏性的成分損失,可以得到高品質(zhì)的油脂[11]。

        本研究以廣西和云南兩個(gè)產(chǎn)地去殼及帶殼的火麻仁兩種原料,篩選高品質(zhì)高含油率的火麻仁,采用冷壓榨法,以壓榨時(shí)間、火麻仁投料量、壓榨溫度和壓榨壓力為單因素進(jìn)行試驗(yàn),研究不同因素對(duì)火麻仁油出油率的影響。在單因素研究的基礎(chǔ)上以出油率為測(cè)定指標(biāo),選擇壓榨溫度、壓榨壓力和火麻仁投料量3因素設(shè)計(jì)正交試驗(yàn),優(yōu)化火麻仁油壓榨的工藝條件,并對(duì)所得油脂進(jìn)行品質(zhì)質(zhì)量評(píng)價(jià),為火麻仁油的制備及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)提供科學(xué)依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)材料

        廣西巴馬產(chǎn)的火麻仁及脫殼火麻仁購(gòu)自廣州康圣藥業(yè)有限公司,云南產(chǎn)的火麻仁及脫殼火麻仁購(gòu)自云南工業(yè)大麻股份有限公司。

        試劑:石油醚、無(wú)水乙醇、三氯甲烷、冰乙酸、碘化鉀、硫代硫酸鈉、可溶性淀粉、酚酞、氫氧化鉀等均為市售,分析純。

        儀器:6YZ-180全自動(dòng)液壓香油機(jī)(鄭州八方機(jī)器制造有限公司),索氏提取器,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器,電子分析天平,數(shù)顯恒溫水浴鍋,真空干燥箱。

        1.2 試驗(yàn)方法

        以廣西巴馬和云南兩個(gè)產(chǎn)地去殼及帶殼火麻仁兩種原料的含油率及相應(yīng)壓榨火麻仁油的品質(zhì),篩選高品質(zhì)高含油率的火麻仁原料,在壓榨時(shí)間30 min、壓榨溫度70℃、壓力50 MPa、進(jìn)料量500 g條件下,考察產(chǎn)地及去殼對(duì)出油率及火麻仁油品質(zhì)的影響。

        1.2.1 火麻仁壓榨工藝的單因素試驗(yàn) (1)壓榨時(shí)間對(duì)火麻仁油出油率的影響。在壓榨溫度70℃、壓榨壓力50 MPa、投料量500 g條件下,考察不同壓榨時(shí)間對(duì)火麻仁出油率的影響。

        (2)壓榨溫度對(duì)火麻仁油出油率的影響。在壓榨時(shí)間30 min、壓榨壓力50 MPa、投料量500 g條件下,考察不同壓榨溫度對(duì)火麻仁出油率的影響。

        (3)壓榨壓力對(duì)火麻仁油出油率的影響。在壓榨時(shí)間30 min、壓榨溫度70℃、投料量500 g條件下,考察不同壓榨壓力對(duì)火麻仁出油率的影響。

        (4)投料量對(duì)火麻仁油出油率的影響。在壓榨時(shí)間30 min、壓榨溫度70℃、壓榨壓力50 MPa條件下,考察不同投料量對(duì)火麻仁出油率的影響。

        1.2.2 火麻仁壓榨工藝的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì) 在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,選擇壓榨溫度、壓榨壓力和火麻仁投料量3因素設(shè)計(jì)正交試驗(yàn),以出油率為測(cè)定指標(biāo),優(yōu)化火麻仁油壓榨的工藝條件。測(cè)定最佳條件下所得火麻仁油的色澤、氣味、滋味、透明度、折光指數(shù)、相對(duì)密度、水分及揮發(fā)物、不溶性雜質(zhì)、酸價(jià)、過(guò)氧化值、碘值、皂化值、不皂化值以及脂肪酸組成等指標(biāo),作為考察火麻仁油質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。

        1.3 理化指標(biāo)分析方法

        含油率及渣中殘油率的測(cè)定采用索氏提取法,參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5009.6-2016;氣味、滋味及透明度參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5525-2008;酸價(jià)測(cè)定參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5009.229-2016;過(guò)氧化值測(cè)定采用滴定法,參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5009.227-2016;皂化值測(cè)定參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5534-2008。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 火麻仁原料篩選

        由表1可知,火麻仁原料含油率及壓榨出油率從高到低依次為廣西去殼>云南去殼>廣西帶殼>云南帶殼,且去殼火麻仁原料含油率及出油率均高于帶殼的,其中廣西去殼火麻仁原料含油率和壓榨出油率最高,分別為56.53%和43.80%,均顯著高于云南產(chǎn)火麻仁,因此以廣西去殼火麻仁適合后續(xù)工藝研究。

        表1 火麻仁原料含油率及液壓壓榨出油率(%)

        由表2可知,去殼火麻仁壓榨油脂的酸價(jià)和過(guò)氧化值均顯著低于帶殼火麻仁油。廣西和云南產(chǎn)地的去殼火麻仁油的酸價(jià)和過(guò)氧化值均無(wú)明顯差異,其中酸價(jià)分別為1.65、1.68 mg KOH/g,均處于較低水平[17]。由表2及圖1(封三)可知,4種原料液壓壓榨的火麻仁油均為透明的淺黃綠色,嗅覺(jué)上均無(wú)異味,火麻仁油清淡油香。

        綜合考慮原料的含油率和油脂品質(zhì),廣西巴馬產(chǎn)的去殼火麻仁原料含油率且液壓壓榨出油率最高,其壓榨油脂品質(zhì)最佳,因此后期工藝研究選用廣西巴馬產(chǎn)的去殼火麻仁作為原料。

        表2 液壓壓榨火麻仁油品質(zhì)

        2.2 單因素試驗(yàn)

        圖2 壓榨時(shí)間對(duì)火麻仁出油率的影響

        2.2.1 壓榨時(shí)間對(duì)火麻仁出油率的影響 由圖2可知,火麻仁的出油率在0~30 min內(nèi)迅速增加,但在30~60 min時(shí)間段內(nèi),隨著壓榨時(shí)間增加出油率增加趨勢(shì)變緩,考慮到生產(chǎn)效率,壓榨時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng),因此,選定壓榨30 min為最佳壓榨時(shí)間。

        2.2.2 壓榨溫度對(duì)火麻仁出油率的影響 由圖3可知,隨著榨取溫度的增加,火麻仁出油率呈上升趨勢(shì),當(dāng)壓榨溫度為70℃時(shí)出油率最高,為40.6%,當(dāng)壓榨溫度超過(guò)70℃時(shí),出油率增加趨勢(shì)減緩。壓榨溫度增加,原料加熱,可塑性提高,易于結(jié)合成型,提高出油率,但溫度過(guò)高會(huì)使油脂中的酸價(jià)和過(guò)氧化值升高。由于本試驗(yàn)為冷榨法提取火麻仁油,溫度不能太高,綜合考慮效能、能耗及油品質(zhì),初步選定壓榨溫度為70℃。

        圖3 壓榨溫度對(duì)火麻仁出油率的影響

        2.2.3 壓榨壓力對(duì)火麻仁出油率的影響 由圖4可知,隨壓榨壓力的升高,出油率迅速增加,當(dāng)壓力超過(guò)50 MPa后出油率增加緩慢。綜合考慮經(jīng)濟(jì)能耗和設(shè)備安全角度,壓榨壓力過(guò)大會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損耗加快、壽命減短,且高壓的安全隱患會(huì)大大增加,因此選定最佳榨取壓力為50 MPa。

        圖4 壓榨壓力對(duì)火麻仁出油率的影響

        2.2.4 投料量對(duì)火麻仁出油率的影響 由圖5可知,隨壓榨投料量的增加,出油率先增加,當(dāng)投料量為500 g時(shí)其出油率最高,為43.8%,當(dāng)投料量超過(guò)500 g以后出油率隨著投料量的增大反而減少。綜合考慮出油率和生產(chǎn)效率,選定每次壓榨投料量為500 g。

        圖5 液壓壓榨投料量對(duì)火麻仁出油率的影響

        2.3 正交試驗(yàn)結(jié)果

        依據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果,以出油率為測(cè)定指標(biāo)設(shè)計(jì)正交試驗(yàn),因素水平見(jiàn)表3。由正交試驗(yàn)結(jié)果(表4)可知,影響火麻仁油出油率的因素大小為C(投料量)> B(壓力)> A(溫度),液壓榨取火麻仁油工藝的最佳條件為C1B2A2,即投料量為500 g,壓榨壓力為50 MPa,壓榨溫度為70℃,在此條件下火麻仁油的出油率為44.01%。

        表3 正交試驗(yàn)因素和水平

        表4 正交試驗(yàn)結(jié)果

        2.4 火麻仁油產(chǎn)品質(zhì)量分析

        以廣西巴馬產(chǎn)的去殼火麻仁為原料,在壓榨時(shí)間30 min、壓榨溫度70℃、投料量500 g、壓榨壓力50 MPa條件下,獲得的火麻仁油的感官特性和理化特性如表 5所示。本研究采用冷液壓壓榨法,最佳工藝所得的火麻仁油澄清、透明,且具有火麻仁油特有的氣味和滋味,其酸價(jià)和過(guò)氧化值較低,苯并(α)芘未檢出,均符合國(guó)標(biāo)GB 2716-2018 食用植物油衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),表明該工藝可達(dá)到國(guó)標(biāo)中食用油脂的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。其中折光指數(shù)、相對(duì)密度、皂化值和不皂化物等指標(biāo)與其他食用植物油相似?;鹇槿视椭胁伙柡椭舅岷枯^高[18],總量達(dá)88%,其中油酸、亞油酸和亞麻酸含量分別為16.9%、56.75%和14.4%,且亞油酸和亞麻酸的比值即 (Ω-6) ∶ (Ω-3) 為 3.94 ∶ 1,符合目前國(guó)際營(yíng)養(yǎng)公認(rèn)的比例標(biāo)準(zhǔn),因此合理開(kāi)發(fā)火麻仁油,能夠促進(jìn)飲食的營(yíng)養(yǎng)平衡。

        表5 火麻仁油感官特性和理化特性

        3 結(jié)論與討論

        火麻仁作為一種重要的油料作物原料,脂肪含量是其質(zhì)量?jī)?yōu)劣的一個(gè)重要衡量標(biāo)準(zhǔn)?;鹇樽押土窟_(dá)30%~35%,而去殼的火麻仁含油率高達(dá)50%以上[19]。本研究以廣西巴馬和云南兩個(gè)產(chǎn)地去殼及帶殼的兩種火麻仁原料,發(fā)現(xiàn)廣西巴馬產(chǎn)的去殼火麻仁原料含油率最高、為56.53%,顯著高于廣西帶殼及云南去殼和帶殼的火麻仁原料,且其酸價(jià)和過(guò)氧化值較低,品質(zhì)較好,非常適合后期壓榨工藝優(yōu)化和高品質(zhì)高穩(wěn)定性的火麻仁油產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。

        低溫液壓壓榨法出油率高,工藝簡(jiǎn)單,加工成本低且操作方便,適合工業(yè)化生產(chǎn)[20],并且對(duì)油脂的品質(zhì)沒(méi)有影響,營(yíng)養(yǎng)成分保留完整,色澤好且無(wú)溶劑殘留。本研究采用低溫液壓壓榨法,通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)可得,影響壓榨火麻仁油出油率的主要因素依次為投料量、壓榨壓力、壓榨溫度,并優(yōu)化得到最佳的火麻仁油低溫壓榨工藝:以廣西巴馬產(chǎn)去殼火麻仁為原料,壓榨時(shí)間30 min,壓榨溫度為70℃,壓榨壓力50 Mpa,投料量500 g,在此條件下火麻仁的出油率為44.01%。對(duì)所獲得的火麻仁油進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn),低溫液壓壓榨火麻仁油,出油率較高,油脂品質(zhì)高于油茶籽油等食用植物油,且富含不飽和脂肪酸,具有良好的保健功能,可作為保健食用油開(kāi)發(fā)利用,具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

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