油茶籽油精煉過(guò)程中品質(zhì)指標(biāo)的變化規(guī)律研究

吳雪輝， 何俊華， 翁依洵， 魏 端

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院1，廣州 510642)(廣東省油茶工程技術(shù)研究中心2，廣州 510642)

油茶籽油是從山茶科植物油茶(Camellia oleifera Abel.)種子中提取的油脂，是我國(guó)特有的木本食用油，具有極高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健功效。油茶籽油的脂肪酸組成與橄欖油極為相似，單不飽和脂肪酸——油酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)80%以上，是植物油中含量較高的，據(jù)國(guó)外流行病學(xué)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，膳食中的單不飽和脂肪酸與冠心病的死亡率之間呈明顯的負(fù)相關(guān)[1]。此外，油茶籽油中還含有多種對(duì)人體健康有益的脂質(zhì)伴隨物，如維生素E、植物甾醇、多酚和黃酮等。VE是一種天然的抗氧化劑，具有預(yù)防動(dòng)脈硬化和心腦血管疾病、提高機(jī)體免疫力、延緩衰老、抗腫瘤等多種生理功能[2, 3]；植物甾醇也是油茶籽油中重要的有益脂質(zhì)伴隨物，具有降低血液中膽固醇的水平，以及廣泛的抗炎、抗癌、免疫調(diào)節(jié)作用，被譽(yù)為“生命的鑰匙”和“血管的清道夫”[4, 5]；油茶籽油中的多酚是一種天然的抗氧化劑，具有抗氧化、清除自由基、抗腫瘤、抗病毒、預(yù)防心腦血管疾病以及降血脂等保健功能[6,7]；黃酮也具有抗炎、抗氧化作用，具有保肝、降脂、調(diào)節(jié)免疫、改善體內(nèi)微循環(huán)等功效[8, 9]。

從植物油料中提取的毛油，一般需要經(jīng)過(guò)精煉，除去游離脂肪酸、膠質(zhì)、蠟、極性脂質(zhì)、氧化產(chǎn)物、色素、不良性氣味、微量金屬等雜質(zhì)，來(lái)提高口感，改善工藝性能，延長(zhǎng)產(chǎn)品的保質(zhì)期。但精煉過(guò)程中的堿煉脫酸、高溫活性白土脫色、真空脫臭等操作也會(huì)對(duì)油脂中的有益成分造成一定的影響。曹健等[10]研究了稻米油精煉過(guò)程中VE、谷維素及甾醇等營(yíng)養(yǎng)成分的變化，結(jié)果表明，VE質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降了37.92%，谷維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降了 23.05%，甾醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降了 22.69%。宋新陽(yáng)等[11]探討了實(shí)驗(yàn)室條件下的脫膠、脫酸、脫色、脫臭工藝參數(shù)對(duì)菜籽油中甾醇和生育酚保留率的影響。溫寶莉[12]分析測(cè)定了紫蘇籽油在精煉各階段的理化指標(biāo)、生物活性成分及抗氧化活性、氧化指標(biāo)與氧化穩(wěn)定性，并對(duì)貨架期進(jìn)行了預(yù)測(cè)。張超奇等[13]的研究顯示，大花黃牡丹籽油的碘價(jià)、酸價(jià)、過(guò)氧化值、皂化值等在精煉各階段存在顯著差異，脫膠和脫臭工序分別對(duì)牡丹籽油的硬脂酸和棕櫚酸兩種成分有顯著影響。精煉過(guò)程對(duì)油茶籽油品質(zhì)的影響研究不多，郭華等[14]研究了油茶籽油精煉過(guò)程中理化指標(biāo)的變化；鄧龍等[15]以江西一家企業(yè)精煉過(guò)程不同階段油茶籽油為原料，測(cè)定了精煉過(guò)程中茶多酚、α-生育酚和角鯊烯等活性成分的變化。不同企業(yè)的毛油質(zhì)量、精煉工藝條件都有一定的差異，因此，本研究通過(guò)測(cè)定各精煉階段的油茶籽油理化指標(biāo)、有益脂質(zhì)伴隨物含量、脂肪酸組成等品質(zhì)指標(biāo)，探討油茶籽油精煉過(guò)程品質(zhì)的變化規(guī)律，為優(yōu)化油茶籽油加工工藝技術(shù)，生產(chǎn)出高品質(zhì)油茶籽油產(chǎn)品提供參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與主要儀器設(shè)備

壓榨毛茶油、脫酸油、脫色油、脫臭油、脫蠟油：取自廣東省內(nèi)的某一油茶籽油生產(chǎn)企業(yè)。

沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)品，β-谷甾醇標(biāo)準(zhǔn)品，蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品，α-，β-，γ-，δ-生育酚標(biāo)準(zhǔn)品：純度≥ 98%；乙酸酐、三氯甲烷、無(wú)水乙醚、石油醚(30～60 ℃)、甲醇、乙醇、正己烷、環(huán)己烷、異辛烷、冰乙酸、硫代硫酸鈉、氫氧化鈉、一氯化碘、硝酸鋁、亞硝酸鈉、碘化鉀、濃硫酸、p-茴香胺、無(wú)水硫酸鈉、鉬酸鈉、福林酚：均為分析純。

RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，TU-1901紫外可見分光光度計(jì)，TDL-5-A低速臺(tái)式大容量離心機(jī)，DGG-9420A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，Waters 2695高效液相色譜儀，Agilent 7890B氣相色譜儀。

1.2 油茶籽油精煉工藝流程

壓榨毛茶油→堿煉脫酸與水洗→白土吸附脫色→過(guò)濾→真空脫臭→冷卻脫蠟→過(guò)濾→脫蠟油

壓榨提取的毛茶油經(jīng)過(guò)濾除去不溶性雜質(zhì)，由于磷脂含量較低，經(jīng)過(guò)脫酸水洗后可除去大部分磷脂，因此沒(méi)有脫膠工序。

堿煉脫酸水洗：采用燒堿進(jìn)行中和，通過(guò)測(cè)定毛茶油酸價(jià)計(jì)算出堿的添加量，在攪拌下加熱至60～65 ℃，停止攪拌，靜置沉淀6～8 h，然后用90～95 ℃的軟水洗滌、真空干燥至含水量在0.1%以下。

脫色：采用活性白土，添加量為油質(zhì)量的1%～3%，脫色溫度：80～90 ℃，時(shí)間20～30 min。

真空脫臭：溫度220～240 ℃；真空度一般保持在200～300 Pa；時(shí)間：2～2.5 h。

冷卻脫蠟：在4～8 ℃下保溫48～72 h，過(guò)濾后即得脫蠟成品油。

1.3 分析測(cè)試方法

水分及揮發(fā)物含量：采用烘箱法測(cè)定(GB/T 14489.1—2008)；酸價(jià)：采用冷溶劑指示劑滴定法測(cè)定(GB 5009.229—2016)；過(guò)氧化值：采用滴定法測(cè)定(GB 5009.227—2016)；p-茴香胺值：采用分光光度法測(cè)定(GB/T 24304—2009)；碘值：采用硫代硫酸鈉滴定法測(cè)定(GB 5532—2008)；多酚：采用Folin-Ciocalteu法[16]；黃酮：采用硝酸鋁-亞硝酸鈉比色法[17]；植物甾醇：采用磷硫鐵比色法[18]；類胡蘿卜素：采用分光光度法[19]。

VE：參照GB 5009.82—2016的方法，采用高效液相色譜法測(cè)定。色譜條件：色譜柱為酰氨基柱(柱長(zhǎng)150 mm，內(nèi)徑3.0 mm，粒徑1.7 μm)；柱溫：30 ℃；流動(dòng)相∶正己烷∶[叔丁基甲基醚∶四氫呋喃∶甲醇混合液(20∶1∶0.1)]=90∶10；流速：0.8 mL/min；熒光檢測(cè)波長(zhǎng)：激發(fā)波長(zhǎng)294 nm，發(fā)射波長(zhǎng)328 nm；進(jìn)樣量：10 μL。

脂肪酸組成：參照GB 5009.168—2016的方法，先將油茶籽油樣品甲酯化，然后采用氣相色譜法進(jìn)行測(cè)定；色譜條件：色譜柱采用DB-23毛細(xì)管柱(60 m×0.25 mm×0.25 μm)；進(jìn)樣口溫度250 ℃；進(jìn)樣：1.0 mL；載氣(N2)流速2 mL/min；燃?xì)?H2)流速為30 mL/min；分流比1∶10；檢測(cè)器溫度250 ℃。升溫程序：色譜柱起始溫度130 ℃，然后以10 ℃/min上升至180 ℃，在這狀態(tài)下保持10 min，然后以15 ℃/min速度上升至215 ℃，保持5 min，最后以5 ℃/min上升到230 ℃，保持5 min。

1.4 數(shù)據(jù)處理軟件

采用 SPSS 26.0 軟件進(jìn)行單因素方差分析，數(shù)據(jù)以 “平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差”表示，所有實(shí)驗(yàn)均重復(fù)3 次，P<0.05為差異顯著；采用SPSS 26.0 軟件基于皮爾遜法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，采用Origin 2020軟件繪制相關(guān)系數(shù)圖；采用SIMCA 16.0 軟件進(jìn)行主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 精煉過(guò)程中油茶籽油主要理化指標(biāo)的變化

測(cè)定了毛茶油、脫酸水洗油、脫色油、脫臭油、脫蠟油等各精煉階段油茶籽油樣品的酸價(jià)、過(guò)氧化值、p-茴香胺值、總氧化值、碘值，結(jié)果如表1所示。油茶籽油中水分及揮發(fā)物經(jīng)脫酸水洗后有所增加，脫色后下降，之后變化較??；酸價(jià)在堿煉后明顯下降，由毛茶油的2.32 mgKOH/g下降到0.3 mgKOH/g，高溫脫臭后進(jìn)一步下降；過(guò)氧化值在脫酸后有所上升，經(jīng)脫色、脫臭和脫蠟后顯著降低；p-茴香胺值表征的是油脂過(guò)氧化物的二級(jí)產(chǎn)物醛、酮、醌的含量，經(jīng)過(guò)堿煉脫酸水洗后，大幅下降，但是脫色后又略有增加，因?yàn)槊撋^(guò)程活性白土可以催化油脂初級(jí)氧化產(chǎn)物氫過(guò)氧化物降解形成醛酮，脫色的溫度又不足以使二級(jí)產(chǎn)物分解成更小的小分子，而在脫臭過(guò)程中，醛酮在高蒸氣壓下會(huì)揮發(fā)，或高溫可使二級(jí)產(chǎn)物進(jìn)一步分解，導(dǎo)致p-茴香胺值略有降低；總氧化值為衡量油脂氧化的綜合指標(biāo)，是p-茴香胺值和2倍過(guò)氧化值的和，其變化趨勢(shì)與過(guò)氧化值、p-茴香胺值一致，隨著精煉過(guò)程的進(jìn)行，顯著下降；碘值在精煉過(guò)程變化幅度較小，略有升高。這與甘光生等[20]對(duì)大豆油的精煉結(jié)果一致，精煉工藝中脫色、脫臭降低酸價(jià)、過(guò)氧化值，但脫色過(guò)程會(huì)導(dǎo)致p-茴香胺值提高，碘值在精煉過(guò)程的變化不顯著?？傊?，通過(guò)精煉過(guò)程，除去了油茶籽油中的大多數(shù)雜質(zhì)，酸價(jià)、過(guò)氧化值、p-茴香胺值、總氧化值大幅下降，理化指標(biāo)明顯改善，工藝性能提高，達(dá)到了壓榨一級(jí)油茶籽油國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 11765—2018)。

表1 精煉過(guò)程中油茶籽油樣品理化指標(biāo)的變化

2.2 精煉過(guò)程油茶籽油中有益脂質(zhì)伴隨物的變化

分析測(cè)定了油茶籽油精煉各階段樣品中甾醇、多酚、黃酮、VE、類胡蘿卜素等成分的含量，結(jié)果如圖1所示。油茶籽油精煉過(guò)程中甾醇的含量明顯降低(P<0.05)，由毛油中的3 792.33 mg/kg降低至脫蠟油的2 030.84 mg/kg，總損失率為46.45%。脫酸、脫色、脫臭、脫蠟工序分別下降15.82%、5.01%、11.07%。脫臭過(guò)程甾醇損失最大，為24.69%，主要是因?yàn)殓薮挤肿釉?C5～C6 之間存在雙鍵，在高溫條件下不穩(wěn)定，可能會(huì)發(fā)生氧化與降解，油茶籽油中的游離甾醇大部分在高溫高真空下進(jìn)入到脫臭餾出物中而造成損失；其次是脫酸過(guò)程，甾醇損失率為15.82%，因?yàn)閴A煉中和反應(yīng)生成的脂肪酸鹽是一種具有較強(qiáng)吸附和吸收能力的表面活性物質(zhì)，沉降過(guò)程將油茶籽油中的一些有益成分帶入沉降物內(nèi)一起下降，造成損失；脫蠟和脫色工序相對(duì)損失較小，分別為11.07%和5.01%。該結(jié)果與程敏等[21]的研究結(jié)果類似，結(jié)果表明，椰子油精煉過(guò)程中總甾醇含量顯著降低，損失率達(dá)63.77%，其中堿煉工序的損失率最大，降幅為54.97%。

圖1 精煉過(guò)程中甾醇含量的變化

從圖1可以看出，精煉過(guò)程中多酚含量從毛油的36.14 mg/kg降低到成品油的12.60 mg/kg，總損失達(dá)到65.14%，其中，脫酸、脫色、脫臭階段多酚含量變化達(dá)到顯著水平(P<0.05)，分別為42.92%、18.91%、18.77%，脫蠟過(guò)程多酚含量損失為7.29%，變化差異不顯著(P>0.05)。與丁新杰[22]的結(jié)果相似。因?yàn)槎喾映嗜跛嵝?，在堿煉脫酸時(shí)與堿液發(fā)生反應(yīng)，造成酚類物質(zhì)的損失，且酚類屬于極性物質(zhì)，極易溶于水，堿煉后的水洗，造成部分酚類物質(zhì)溶于水而進(jìn)一步損失；在脫色階段因活性白土的吸附與脫臭階段受到高溫?fù)p失也會(huì)造成一定的下降。

圖1顯示，油茶籽油中黃酮含量隨著精煉過(guò)程的進(jìn)行顯著下降(P<0.05)，由毛油的146.78 mg/kg到脫蠟油的51.30 mg/kg，總損失為65.05%，脫酸、脫色、脫臭、脫蠟各工序的損失率分別是37.08%、22.59%、19.93%、10.39%。

由圖1可知，精煉過(guò)程對(duì)油茶籽油中VE的含量影響較大，總的損失率達(dá)79.57%，從361.50 mg/kg 減少到了73.85 mg/kg，其中，降低最明顯的是脫臭過(guò)程，損失率為74.15%，其余工序損失相對(duì)較小。因?yàn)閂E對(duì)熱、酸較穩(wěn)定，對(duì)堿不穩(wěn)定，堿煉脫酸會(huì)造成少量的VE，脫蠟過(guò)程因低溫絮凝作用，少量VE隨著蠟質(zhì)成分被去除，脫臭過(guò)程主要是VE隨著真空進(jìn)入脫臭餾出物中，引起大量損失，有研究表明，油茶籽油脫臭餾出物中VE的含量高達(dá)1 213 mg/kg[23]。李鵬等[24]對(duì)精煉過(guò)程玉米油中微量成分的研究也得到類似的結(jié)果。

圖1顯示，類胡蘿卜素在精煉過(guò)程中的總損失率為90.63%，脫色、脫酸和脫臭過(guò)程其含量變化顯著(P<0.05)，損失率分別達(dá)到75.95%、32.69%和29.73%，脫色過(guò)程經(jīng)過(guò)活性白土的吸附作用，大部分類胡蘿卜素被去除；強(qiáng)堿環(huán)境對(duì)類胡蘿卜素影響較大，邵金華等[25]研究表明，在0.4%NaOH條件下，類胡蘿卜素比在酸性條件下分解得更快；類胡蘿卜素對(duì)熱穩(wěn)定性較差，脫臭過(guò)程中在高溫環(huán)境下類胡蘿卜素的共軛雙鍵容易被氧化破壞，分解為小分子物質(zhì)。

2.3 各精煉工序?qū)τ筒枳延椭杏幸嬷|(zhì)伴隨物的影響順序

為了進(jìn)一步探明各工序?qū)τ筒枳延椭杏幸嬷|(zhì)伴隨物的影響大小，將精煉各階段油茶籽油樣品的甾醇、多酚、黃酮、VE、類胡蘿卜素等指標(biāo)數(shù)據(jù)經(jīng)無(wú)量綱化處理后進(jìn)行主成分分析，各樣品的主成分得分情況如圖2所示，不同精煉過(guò)程中的油茶籽油樣品在主成分得分圖上明顯地區(qū)分開來(lái)，說(shuō)明精煉各階段油茶籽油中有益脂質(zhì)伴隨物的變化明顯，差異較大。各工序樣品之間的歐式距離見表2。脫酸和脫臭的歐式距離較大，分別為3.32和3.41，其次是脫色，為1.86，脫蠟最小為0.41，說(shuō)明在整個(gè)精煉過(guò)程中，脫酸和脫臭兩道工序至關(guān)重要，對(duì)油茶籽油中有益脂質(zhì)伴隨物的影響甚大。

圖2 精煉各階段油茶籽油中有益脂質(zhì)伴隨物的主成分得分圖

表2 精煉各階段樣品的歐式距離

2.4 精煉過(guò)程中油茶籽油脂肪酸組成的變化

采用GS-MS分析法對(duì)精煉過(guò)程各階段油樣制品的脂肪酸組成進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如表3所示。油茶籽油中的主要脂肪酸為棕櫚酸、以硬脂酸、油酸和亞油酸等，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍分別為9.03%～9.56%、2.61%～3.01%、79.54%～80.89%、6.53%～7.49%、

表3 精煉對(duì)油茶籽油脂肪酸組成的影響/%

0.87%～0.91%，各種脂肪酸含量在精煉過(guò)程中有少許的差異，主要是單不飽和脂肪酸含量經(jīng)過(guò)精煉后略有升高，而多不飽和脂肪酸含量略有降低，但總的飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸從毛油到成品油基本維持不變。這與薛菁等[26]對(duì)苦杏仁油精煉過(guò)程的研究結(jié)果一致，其結(jié)果顯示，精煉前后苦杏仁油脂肪酸組成基本不變。

2.5 相關(guān)性分析

通過(guò)對(duì)油茶籽油精煉各階段的理化指標(biāo)和有益脂質(zhì)伴隨物、脂肪酸組成進(jìn)行皮爾遜相關(guān)性分析，結(jié)果顯示，油茶籽油的酸價(jià)、過(guò)氧化值、p-茴香胺值、總氧化值與有益脂質(zhì)伴隨物之間的相關(guān)性較大。其中，酸價(jià)、p-茴香胺值都與多酚含量呈極顯著(P<0.01)正相關(guān)，和黃酮含量呈顯著(P<0.05)正相關(guān)，酸價(jià)、p-茴香胺值與多酚的相關(guān)系數(shù)都為0.96，與黃酮的相關(guān)系數(shù)分別為0.93、0.94；過(guò)氧化值、總氧化值都與甾醇含量呈顯著正相關(guān)，和VE含量呈極顯著正相關(guān)，過(guò)氧化值和總氧化值與甾醇的相關(guān)系數(shù)分別為0.88和0.98，與VE的相關(guān)系數(shù)分別為0.96和0.97；碘值與有益脂質(zhì)伴隨物之間都呈負(fù)相關(guān)，但不顯著；水分及揮發(fā)物與有益脂質(zhì)伴隨物之間的相關(guān)性很小；脂肪酸組成中硬脂酸與過(guò)氧化值和總氧化值為顯著負(fù)相關(guān)；碘值與多不飽和脂肪酸呈顯著負(fù)相關(guān)，因?yàn)榈庵抵饕从车氖怯椭牟伙柡统潭?，是脂肪酸不飽和鍵的數(shù)量或在甘油三酯中位置的反映參數(shù)；其余指標(biāo)之間的相關(guān)性不顯著。

3 結(jié)論

油茶籽油中有益脂質(zhì)伴隨物VE、甾醇、黃酮、多酚、類胡蘿卜素等含量的精煉損失率分別達(dá)到了79.57%、46.45%、65.05%、65.14%、90.63%，其中，VE和植物甾醇損失較大的是在脫臭階段，分別為74.15%和24.69%，多酚和黃酮損失較大的為脫酸階段，達(dá)42.92%與37.08%，類胡蘿卜在脫色階段損失是74.15%；經(jīng)主成分分析，各精煉工序?qū)τ筒枳延椭杏幸娉煞值膿p失順序?yàn)槊摮?脫酸>脫色>脫蠟。根據(jù)毛茶油的品質(zhì)進(jìn)行適度精煉，特別是控制好脫臭和脫酸兩道工序，對(duì)保留油茶籽油中有益脂質(zhì)伴隨物，提高油茶籽油的營(yíng)養(yǎng)與功效極為重要。精煉過(guò)程對(duì)油茶籽油脂肪酸組成和各種脂肪酸含量的影響不大。精煉后，油茶籽油的酸價(jià)、過(guò)氧化值、p-茴香胺值和總氧化值等理化指標(biāo)顯著降低，理化指標(biāo)的變化與有益脂質(zhì)伴隨物之間的相關(guān)性較大，但與脂肪酸組成之間的相關(guān)性較小。酸價(jià)、p-茴香胺值都與多酚含量呈極顯著(P<0.01)正相關(guān)，和黃酮含量呈顯著(P<0.05)正相關(guān)，過(guò)氧化值、總氧化值都與甾醇含量呈顯著正相關(guān)，和VE含量呈極顯著正相關(guān)。