油茶籽油精煉過程中品質(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，是我國特有的木本食用油，具有極高的營養(yǎng)價值和保健功效。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80%以上，是植物油中含量較高的，據(jù)國外流行病學(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)防動脈硬化和心腦血管疾病、提高機體免疫力、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)，來提高口感，改善工藝性能，延長產(chǎn)品的保質(zhì)期。但精煉過程中的堿煉脫酸、高溫活性白土脫色、真空脫臭等操作也會對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程中VE、谷維素及甾醇等營養(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%。宋新陽等[11]探討了實驗室條件下的脫膠、脫酸、脫色、脫臭工藝參數(shù)對菜籽油中甾醇和生育酚保留率的影響。溫寶莉[12]分析測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，并對貨架期進行了預(yù)測。張超奇等[13]的研究顯示，大花黃牡丹籽油的碘價、酸價、過氧化值、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牡丹籽油的硬脂酸和棕櫚酸兩種成分有顯著影響。精煉過程對油茶籽油品質(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)精煉過程不同階段油茶籽油為原料，測定了精煉過程中茶多酚、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，本研究通過測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 實驗材料與主要儀器設(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，TDL-5-A低速臺式大容量離心機，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→過濾→真空脫臭→冷卻脫蠟→過濾→脫蠟油

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

堿煉脫酸水洗：采用燒堿進行中和，通過測定毛茶油酸價計算出堿的添加量，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 ℃，時間20～30 min。

真空脫臭：溫度220～240 ℃；真空度一般保持在200～300 Pa；時間：2～2.5 h。

冷卻脫蠟：在4～8 ℃下保溫48～72 h，過濾后即得脫蠟成品油。

1.3 分析測試方法

水分及揮發(fā)物含量：采用烘箱法測定(GB/T 14489.1—2008)；酸價：采用冷溶劑指示劑滴定法測定(GB 5009.229—2016)；過氧化值：采用滴定法測定(GB 5009.227—2016)；p-茴香胺值：采用分光光度法測定(GB/T 24304—2009)；碘值：采用硫代硫酸鈉滴定法測定(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定。色譜條件：色譜柱為酰氨基柱(柱長150 mm，內(nèi)徑3.0 mm，粒徑1.7 μm)；柱溫：30 ℃；流動相∶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；熒光檢測波長：激發(fā)波長294 nm，發(fā)射波長328 nm；進樣量：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行測定；色譜條件：色譜柱采用DB-23毛細管柱(60 m×0.25 mm×0.25 μm)；進樣口溫度250 ℃；進樣：1.0 mL；載氣(N2)流速2 mL/min；燃氣(H2)流速為30 mL/min；分流比1∶10；檢測器溫度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，所有實驗均重復(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數(shù)據(jù)進行相關(guān)性分析，采用Origin 2020軟件繪制相關(guān)系數(shù)圖；采用SIMCA 16.0 軟件進行主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 精煉過程中油茶籽油主要理化指標(biāo)的變化

測定了毛茶油、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、過氧化值、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，之后變化較小；酸價在堿煉后明顯下降，由毛茶油的2.32 mgKOH/g下降到0.3 mgKOH/g，高溫脫臭后進一步下降；過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氧化物的二級產(chǎn)物醛、酮、醌的含量，經(jīng)過堿煉脫酸水洗后，大幅下降，但是脫色后又略有增加，因為脫色過程活性白土可以催化油脂初級氧化產(chǎn)物氫過氧化物降解形成醛酮，脫色的溫度又不足以使二級產(chǎn)物分解成更小的小分子，而在脫臭過程中，醛酮在高蒸氣壓下會揮發(fā)，或高溫可使二級產(chǎn)物進一步分解，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倍過氧化值的和，其變化趨勢與過氧化值、p-茴香胺值一致，隨著精煉過程的進行，顯著下降；碘值在精煉過程變化幅度較小，略有升高。這與甘光生等[20]對大豆油的精煉結(jié)果一致，精煉工藝中脫色、脫臭降低酸價、過氧化值，但脫色過程會導(dǎo)致p-茴香胺值提高，碘值在精煉過程的變化不顯著。總之，通過精煉過程，除去了油茶籽油中的大多數(shù)雜質(zhì)，酸價、過氧化值、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，達到了壓榨一級油茶籽油國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 11765—2018)。

表1 精煉過程中油茶籽油樣品理化指標(biāo)的變化

2.2 精煉過程油茶籽油中有益脂質(zhì)伴隨物的變化

分析測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%。脫臭過程甾醇損失最大，為24.69%，主要是因為甾醇分子在 C5～C6 之間存在雙鍵，在高溫條件下不穩(wěn)定，可能會發(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入到脫臭餾出物中而造成損失；其次是脫酸過程，甾醇損失率為15.82%，因為堿煉中和反應(yīng)生成的脂肪酸鹽是一種具有較強吸附和吸收能力的表面活性物質(zhì)，沉降過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，椰子油精煉過程中總甾醇含量顯著降低，損失率達63.77%，其中堿煉工序的損失率最大，降幅為54.97%。

圖1 精煉過程中甾醇含量的變化

從圖1可以看出，精煉過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，總損失達到65.14%，其中，脫酸、脫色、脫臭階段多酚含量變化達到顯著水平(P<0.05)，分別為42.92%、18.91%、18.77%，脫蠟過程多酚含量損失為7.29%，變化差異不顯著(P>0.05)。與丁新杰[22]的結(jié)果相似。因為多酚呈弱酸性，在堿煉脫酸時與堿液發(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程的進行顯著下降(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，精煉過程對油茶籽油中VE的含量影響較大，總的損失率達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程，損失率為74.15%，其余工序損失相對較小。因為VE對熱、酸較穩(wěn)定，對堿不穩(wěn)定，堿煉脫酸會造成少量的VE，脫蠟過程因低溫絮凝作用，少量VE隨著蠟質(zhì)成分被去除，脫臭過程主要是VE隨著真空進入脫臭餾出物中，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1 213 mg/kg[23]。李鵬等[24]對精煉過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程中的總損失率為90.63%，脫色、脫酸和脫臭過程其含量變化顯著(P<0.05)，損失率分別達到75.95%、32.69%和29.73%，脫色過程經(jīng)過活性白土的吸附作用，大部分類胡蘿卜素被去除；強堿環(huán)境對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；類胡蘿卜素對熱穩(wěn)定性較差，脫臭過程中在高溫環(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)無量綱化處理后進行主成分分析，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，說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，說明在整個精煉過程中，脫酸和脫臭兩道工序至關(guān)重要，對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 精煉過程中油茶籽油脂肪酸組成的變化

采用GS-MS分析法對精煉過程各階段油樣制品的脂肪酸組成進行測定，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程中有少許的差異，主要是單不飽和脂肪酸含量經(jīng)過精煉后略有升高，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]對苦杏仁油精煉過程的研究結(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

通過對油茶籽油精煉各階段的理化指標(biāo)和有益脂質(zhì)伴隨物、脂肪酸組成進行皮爾遜相關(guān)性分析，結(jié)果顯示，油茶籽油的酸價、過氧化值、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、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、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)，因為碘值主要反映的是油脂的不飽和程度，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失順序為脫臭>脫酸>脫色>脫蠟。根據(jù)毛茶油的品質(zhì)進行適度精煉，特別是控制好脫臭和脫酸兩道工序，對保留油茶籽油中有益脂質(zhì)伴隨物，提高油茶籽油的營養(yǎng)與功效極為重要。精煉過程對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、過氧化值、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、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)。