油茶籽浸泡溫度及時間對發酵法毛油產率及質量的影響

姜金仲 楊鵬鳴 吳 杰 劉 娟 韓 焓

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

油茶籽油是以油茶樹(Camelliaoleifera)的種子為原料生產的高檔木本植物油，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、美容養顏、延緩衰老及潤腸通便等作用，因此被譽為東方橄欖油[1]。目前有正式報道的油茶籽油生產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]、鮮有利用發酵法植物油生產工藝(后簡稱發酵法)[6]生產油茶籽油的報道。

發酵法植物油生產工藝主要包括油料種子清洗浸泡、油料種子加水打漿、油料種子水漿發酵、撈取發酵液頂層加熱生產毛油等環節。與傳統的壓榨工藝相比，該工藝具有多方面的優勢[6]：植物油生產過程中有效避免了油料種子其他構成成分對毛油的污染；毛油生產率提高了15%～20%[7]；毛油理化指標接近國標一級油標準[8]；最大限度保留了植物油營養成分及原始香味；可以同時生產植物油及淀粉兩種產品(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；設備簡單，技術難度小，便于在山區推廣。一些植物油企業已利用該工藝生產油茶籽油，并取得了較好的效果：毛油不需要高溫脫色、高溫脫臭就能達到國標一級標準。為了讓發酵法植物油生產工藝在油茶籽油生產中發揮更大的作用，以油茶籽為研究對象進一步優化該工藝參數是必要的。油茶籽仁經發酵法工藝處理后得到毛油、濾渣、油渣及發酵沉淀，其中毛油是目標產品，其他是附屬產品。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種附屬產品中分配比例的影響，以期為獲得油茶籽發酵法最大毛油產率提供參考。

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；szf-06脂肪測定儀；101-3AB電熱鼓風干燥箱； 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)豆漿機打漿；收集濾渣再加水3 000 mL進行打漿過濾，收集濾渣，60 ℃烘干至恒重，計算產率；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 ℃發酵16 h，待形成穩定的上中下3層后，取出下層60 ℃烘干至恒重并稱重，計算產率；取出上層放入燒杯在電爐上加熱、攪拌、傾倒、制取毛油[10-12]；然后進行各項指標測定；實驗重復3次。

1.3 指標測定

含油量測定：參考GB/T 14488.1 — 2008《植物油料含油量測定》進行[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》進行測定[15]；毛油顏色測定：羅維朋比色計。

1.4 數據統計與分析

采用Excel2010、DPS3.01 數據處理系統。

2 結果及分析

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

2.1 不同浸泡時間對油茶籽發酵法毛油產率的影響

油茶籽加水打漿過濾后得油茶籽水漿濾液，濾液在35 ℃(根據多次預實驗結果選定)條件下發酵后分為3層：上層油脂體、中層發酵液及下層發酵沉淀。不同浸泡時間發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，進而降低毛油的產率。浸泡時間16 h時，上層堅實，量也比較大，所以，毛油產率也較高。

2.1.1 不同浸泡時間3種剩余物產率對毛油產率的影響

毛油產率是指所產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率如圖1所示，從圖1可以看出，浸泡時間為16 h時，毛油產率為最高點(31.1%)，長于或短于16 h時均呈現整體下降趨勢，最低點(31 h)比最高點降低了20.6%。

圖1 不同浸泡時間3種剩余物及毛油產率

剩余物產率是指剩余物總重與油茶籽樣品總量的比值，油茶籽油發酵法工藝中有3種剩余物：濾渣、油渣及發酵沉淀，其產率隨浸泡時間的變化趨勢如圖1所示。濾渣產率在浸泡時間為16 h時為最低點(18.2%)，小于16 h時呈現增高趨勢，最高點(11 h)比最低點增高了37.9%，大于16 h呈現小幅震蕩走平趨勢。油渣及發酵沉淀產率均在浸泡21 h時有最低點，短于21 h時，二者的產率均有提高，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種剩余物產率與毛油產率隨浸泡時間變化趨勢線之間的關系可以看出(圖1)，浸泡時間太短(小于11 h)，會導致濾渣產率大幅度增加，導致毛油產率降低；浸泡時間長于26 h，會導致油渣及發酵沉淀產率大幅增加，也導致毛油產率降低；因此，在浸泡時間因子作用下，濾渣、油渣及發酵沉淀的產率均是影響毛油產率的因素。

2.1.2 不同浸泡時間3種剩余物殘油率對毛油產率的影響

剩余物殘油率是指含在剩余物中的油茶籽油質量占剩余物總質量的比值。濾渣與發酵沉淀殘油率隨浸泡時間延長呈現出明顯的升高趨勢，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，在此兩側均呈現下降趨勢(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，透過濾網的細顆粒(除油脂體以外的雜質)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，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，毛油產率的最高點在16 h，而且從此開始，濾渣及發酵沉淀殘油量逐漸升高，毛油產率逐漸下降，油渣殘油率與毛油產率的關系沒有規律，因此可以認為，此時影響毛油產率的主要因素是濾渣與發酵沉淀殘油率；其原因是濾渣及發酵沉淀是油茶籽油發酵生產工藝排除在毛油生產環節之外的主要物質，其殘油率增高，勢必會導致毛油產率降低。

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量與剩余物總質量的比值，剩余物殘油量=剩余物質量×剩余物殘油率；其變化趨勢是其產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時均呈現增高趨勢，最高點(31 h)比最低點增高17.5%；發酵沉淀物殘油量在11 h時最低，隨著時間加長，呈現增高趨勢，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，由此可以認為，這兩種殘油量是浸泡時間影響毛油產率的主要因素，它們的增高會必然導致毛油產率的降低。11～21 h之間，以16 h毛油產率最高，因此，油茶籽的最優浸泡時間應是16 h左右。以殘油量大小為標準，對剩余物總殘油量貢獻大小的排序為：濾渣>油渣>發酵沉淀；結合圖1及圖2的分析結果可以認為，濾渣對剩余物殘油量貢獻較大的原因是，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酵法毛油產率的影響

由上述研究結果可知，油茶籽的最佳浸泡時間為16 h；因此，接下來實驗的發酵時間確定為16 h。當發酵時間為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，進而降低毛油的產率。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，毛油產率也較高。

2.2.1 不同浸泡溫度3種剩余物產率對毛油產率的影響

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

3種剩余物產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、發酵沉淀及油渣產率比較接近，但50 ℃時濾渣及油渣產率略有提高、發酵沉淀產率略有降低，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，導致濾渣產率提高；濾渣產率提高意味著透過濾網的物質減少，這種減少一方面降低毛油產率，同時也降低了發酵沉淀的產率。

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

圖4 不同浸泡溫度3種剩余物及毛油的產率

2.2.2 不同浸泡溫度3種剩余物殘油率對毛油產率的影響

濾渣與發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 ℃區間呈下降趨勢，35～50 ℃區間呈上升趨勢，其中特別是發酵沉淀上升幅度較大，比最低點上升了1.7倍。30～35 ℃區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，導致30 ℃濾渣殘油量升高；但發酵沉淀殘油率下降的原因尚不清楚。35～50 ℃區間濾渣與發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，顆粒太細的濾渣吸附了大量的油脂體，導致濾渣殘油率升高；同時，35 ℃以上的浸泡溫度似乎也改變了部分油脂體的特性，導致一部分油脂體在發酵分層時不是上浮到發酵液上層，反而下沉到發酵液下層，導致發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 ℃區間呈下降趨勢，最低點比最高點下降了20.6%；40～50 ℃區間呈上升趨勢，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 ℃，而毛油產率的最高點在35 ℃；由此可知，濾渣與發酵沉淀含油率是影響毛油產率的主要因素，在生產實際中需加以注意。

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 ℃時均呈現增高趨勢，最高點(50 ℃)比最低點增高27%；發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 ℃，由此可以認為，這兩種殘油量也是浸泡溫度影響毛油產率的主要因素，它們的增高會必然導致毛油產率的降低。35～45 ℃時4種殘油量及毛油產率變動幅度不大，為油茶籽的適宜浸泡溫度范圍(最優溫度是35 ℃)，這個范圍之外，4種剩余物殘油量均會明顯提高，導致毛油產率明顯下降。以殘油量大小為標準，對剩余物總殘油量貢獻大小的排序為：濾渣>油渣>發酵沉淀；結合圖4及圖5的分析結果可以認為，濾渣對剩余物殘油量貢獻較大的原因是，在35～45 ℃區間之外，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量的影響

不同浸泡溫度條件下油茶籽毛油各項主要質量指標如圖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 ℃區間數值非常接近，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量指標均無明顯影響，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量變動，而是毛油中的雜質種類及含量不同所致。

注：為協調曲線在圖中的位置，所有黃色測定數字均減去了17。圖7 不同浸泡溫度的毛油品質

3 結論

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

不同浸泡時間條件下，濾渣、油渣及發酵沉淀產率、濾渣與發酵沉淀殘油率、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>發酵沉淀；浸泡時間為16 h時，影響毛油產率的各種因素綜合處于較好狀態。

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

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 ℃區間數值非常接近，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量變動，而是毛油中的雜質種類及含量不同所致。

在上述各種影響因素處于最佳狀態下，毛油產率為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。