氣調條件下油茶籽貯藏品質變化動力學研究

朱廣飛，李 衛，張永立，謝永康，雷登文，師建芳，謝奇珍，劉嫣紅

（1.農業農村部規劃設計研究院，北京 100125；2.中國農業大學 工學院，北京 100083；3.河南省農業科學院 農副產品加工研究中心，鄭州 450002；4.農業農村部農產品產地初加工重點實驗室，北京 100121）

0 引言

油茶籽是我國重要的木本食用油料［1］，年產量達314 萬噸［2］。油茶籽含油率為25%～40%，其中不飽和脂肪酸含量高達90%以上，被譽為“東方橄欖油”［3］。然而，由于油茶籽含油率較高，且絕大部分為不飽和脂肪酸，另南方氣候溫暖潮濕，在貯藏過程中容易發生氧化或水解而酸敗變質［4］。邢朝宏等［5］研究表明，油茶籽在20 ℃、相對濕度低于75.5%、水分含量低于9.8%貯藏7 個月后，未發生霉變和蟲害現象。王亞萍等［6］研究認為，4 ℃條件下，含水率控制在10%以下能較好地保持油茶籽的品質。許帥等［7］研究表明，干籽玻璃瓶包裝冷凍（-18 ℃）貯藏法是最適宜油茶籽貯藏的方法。氣調技術在糧油貯藏中應用較廣，如稻谷、小麥、玉米、大豆和茶籽等貯藏保鮮均有報道［8-12］，可以起到殺蟲抑霉，延緩糧油品質劣變的作用。但是，氣調技術對油茶籽貯藏效果及品質變化規律的研究卻未見報道。本文主要研究油茶籽在氣調貯藏過程中的品質變化規律，從而為油茶籽的適宜貯藏提供理論和方法支持，以提高油茶籽貯藏品質，延長儲存期。

1 材料與方法

1.1 材料

以取自江西贛州的油茶籽（贛州油）為研究對象，干制到含水率10%（W.B.）后備用。所用碘化鉀、氫氧化鉀等試劑均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 試驗設備

CTHI-150B 型恒溫恒濕箱（施都凱儀器設備（上海）有限公司）；DT-6D 型氣調包裝機（江蘇大江智能裝備有限公司）；DZQ400/2D 型真空包裝機（上海順展包裝器材有限公司）；TU-1810 型紫外-可見光分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計

分別取200 g 油茶籽用氣調包裝機、真空包裝機（0.08 MPa）進行封口密封，檢查氣密性完好后，與透氣袋所裝200 g 的油茶籽一同貯藏在溫度為20 ℃、空氣相對濕度為60%的恒溫恒濕箱中，氣調條件分別為空氣，真空一（見光貯藏），真空二（避光貯藏），98% N2，40% CO2。貯藏6 個月，每個月取樣檢測含水率、含油量、酸值、過氧化值、脂肪酶活性和脂氧合酶活性等指標。每個條件分別做3 組平行試驗。

1.3.2 指標檢測方法

含水率的測定參照GB 5009.3—2006《食品安全國家標準 食品中水分的測定》［13］；含油率的測定參照GB/T 14488.1—2008《植物油料 含油量測定》［14］；酸值的測定參照GB 5009.229—2016《食品安全國家標準 食品中酸價的測定》［15］；過氧化值的測定參照GB 5009.227—2016《食品安全國家標準 食品中過氧化值的測定》［16］；脂肪酶活性的測定參照GB/T 5523—2008《糧油檢驗 糧食、油料的脂肪酶活動度的測定》［17］；脂氧合酶活性的檢測參照QU 等［18］的方法，以亞油酸為底物采用分光度法測定。

1.3.3 動力學模型建立

相關研究表明，零階模型和一階模型可以較好地描述農產品在加工及貯藏過程中品質的變化［19］。因此，分別選擇零階模型［式（1）］和一階模型［式（2）］對不同貯藏條件下油茶籽含油率、酸值和過氧化值進行動力學模型的擬合。

式中 Ct——油茶籽貯藏時間為t 時的品質指標；

C0—— 油茶籽貯藏初始的品質指標；

kf——動力學模型常數；

t——貯藏時間，月。

1.4 數據處理

采用SPSS 17.0 軟件用Duncan’s 方法進行單因素方差分析，“P＜0.05”表示有顯著性差異；用Origin 9.0 軟件對試驗數據進行模型擬合。

2 結果與分析

2.1 不同貯藏條件下油茶籽含水率的變化

如圖1 所示，隨著貯藏時間的延長，空氣貯藏下油茶籽的含水率前期迅速下降，然后逐步趨于穩定，這與油茶籽初始含水率高于該貯藏條件下的平衡含水率有關（20 ℃，60%相對濕度下油茶籽的平衡含水率為7.57%）［20］。在空氣的吸濕作用下，油茶籽的含水率最終趨于平衡含水率［21］。然而，真空、CO2氣調和N2氣調貯藏條件下，油茶籽的含水率變化規律基本一致，彼此之間的差別不顯著（P ＞0.05），且與初始值相比均保持穩定。一方面是因為真空或氣調對油茶籽的呼吸具有抑制作用，降低油茶籽水分置換強度［22-23］；另一方面是因為采用復合材料密封包裝，減少水分的蒸發散失。因此，真空、CO2氣調和N2氣調對貯藏油茶籽含水率的降低具有一定的抑制作用，能最大限度地使其保持初始狀態。

圖1 不同貯藏條件下油茶籽含水率的變化Fig.1 Variation of moisture content of camellia oleifera seeds under different storage conditions

2.2 不同貯藏條件下油茶籽含油率的變化

從圖2 可以看出，隨著貯藏時間的延長，油茶籽含油率總體上呈現波動性緩慢增加而后略有下降的趨勢，大約在第3 個月時增量達到最大。增加的含油率可能由可溶性糖類物質轉化而來［24］，后期含油率的降低與呼吸作用對營養物質的消耗有關［25］，許帥等［7］和周楊等［26］關于油茶籽貯藏品質的研究中報道了類似現象?？諝赓A藏下油茶籽含油率略大于其他貯藏條件，最大值為貯藏到第3個月時的50.7%，可能是因為真空或氣調貯藏抑制了油茶籽的后熟作用。另外，空氣貯藏下油茶籽含水率下降較快，較低的含水率可以抑制脂肪水解，從而減少含油率的降低。真空和氣調貯藏下，油茶籽含油率的差異不顯著（P ＞0.05）。

圖2 不同貯藏條件下油茶籽含油率的變化Fig.2 Variation of oil content of camellia oleifera seeds under different storage conditions

2.3 不同貯藏條件下油茶籽酸值的變化

圖3 顯示貯藏條件對油茶籽酸值的影響。隨著貯藏時間的延長，真空和氣調貯藏下油茶籽酸值差異不顯著（P ＞0.05），但顯著低于空氣貯藏。在貯藏的前3 個月內，各條件下油茶籽酸值均變化不大。隨著時間的延長，空氣貯藏下的油茶籽酸值明顯增加，從初始的0.188 mg/g 增加到第6個月的0.961 mg/g，而真空或氣調貯藏下均低于0.707 mg/g，表明真空或氣調可以顯著抑制油茶籽貯藏過程中酸值的增加。

圖3 不同貯藏條件下油茶籽酸值的變化Fig.3 Variation of acid value of camellia oleifera seeds under different storage conditions

2.4 不同貯藏條件下油茶籽過氧化值的變化

圖4 為不同貯藏條件下油茶籽過氧化值的變化。隨著貯藏時間的延長，真空和氣調貯藏下油茶籽過氧化值的變化差異不顯著（P ＞0.05），且均低于空氣貯藏，這與真空或氣調在很大程度上隔絕或減少O2有關，避免氧化酸敗。盡管差異不顯著，但真空避光下貯藏油茶籽的過氧化值低于真空見光貯藏，說明光照可以促進油茶籽氧化，但由于油茶籽是大顆粒物料，光氧化作用有限。

圖4 不同貯藏條件下油茶籽過氧化值的變化Fig.4 Variation of peroxide value of camellia oleifera seeds under different storage conditions

2.5 油茶籽脂肪酶活性和脂氧合酶活性的變化

從圖5（a）可以看出，不同條件下油茶籽脂肪酶活性隨貯藏時間的延長，總體上呈先增加后降低，最后保持穩定（高于初始值）的趨勢。在第2～4 個月達到最大值，與圖3 中油茶籽酸值開始快速增加的時間大體相當，說明脂肪酶在油茶籽酸值的增加中發揮了水解作用。盡管前期脂肪酶活性波動較為劇烈，但最終空氣條件下貯藏油茶籽脂肪酶活性總體上仍高于N2氣調、CO2氣調或真空貯藏，導致油茶籽酸值也是最高。

圖5 不同貯藏條件下油茶籽脂肪酶和脂氧合酶活性的變化Fig.5 Variation of lipase activity and lipoxygenase activity of camellia oleifera seeds under different storage conditions

圖5（b）顯示，不同貯藏條件下油茶籽脂氧合酶活性變化較為復雜?？諝鈼l件下貯藏呈現先增加后降低的趨勢，真空、N2氣調、CO2氣調條件下貯藏呈現波動性降低的趨勢。除真空條件外，其他條件下貯藏均在第3個月時出現1個較大值，相應條件下的過氧化值也在第3 個月后開始出現快速增加的現象，表明脂氧合酶的酶促氧化在油茶籽貯藏過程中發揮了一定的作用。真空（避光/見光）條件下貯藏油茶籽的脂氧合酶活性低于其他貯藏條件，因此其過氧化值也低于其他貯藏條件。真空、N2氣調、CO2氣調除在一定程度上隔絕O2外，還可以通過抑制脂肪酶和脂氧合酶的活性，延緩酸值和過氧化值的增加速度［27］。

3 油茶籽品質變化的動力學模型

用零階、一階模型分別擬合貯藏過程中油茶籽含油率、酸值和過氧化值試驗數據，根據相關性系數（R2）對模型進行評價［28-29］，相應的模型及參數如表1 所示。

表1 不同貯藏條件下油茶籽品質變化動力學模型Tab.1 Kinetic models of quality variation of camellia oleifera seeds under different storage conditions

當貯藏條件為98% N2氣調、40% CO2氣調、真空（見光）、真空（避光）和空氣貯藏時，一階模型與油茶籽酸值試驗數據擬合的R2分別為0.915，0.843，0.994，0.949，0.881；當貯藏條件為40% CO2氣調和空氣貯藏時，一階模型與油茶籽過氧化值試驗數據擬合的R2分別為0.864，0.889，表明一階模型可以較好地描述，不同條件下油茶籽貯藏過程中酸值的變化和空氣、CO2氣調條件下過氧化值的變化，獲得油茶籽品質在貯藏過程中隨貯藏時間和條件變化的相關規律。而2 種模型對油茶籽含油率變化趨勢的擬合效果（R2＜0.018）及對真空、N2氣調條件下過氧化值變化的擬合效果（R2＜0.7）均不佳，需要進一步研究。

隨機選取1 組貯藏時間為2，4，6 個月的油茶籽酸值、過氧化值的平行試驗數據，分別與所得模型的預測值進行比較，計算其相對誤差范圍，結果如表2 所示。貯藏6 個月時，空氣條件下酸值和N2氣調條件下過氧化值的預測誤差均較大，分別為17%，19%；其他模型的預測結果與實測數據之間的相對誤差均小于15%，說明所建立模型可以在一定程度上反映油茶籽貯藏過程中品質的變化規律，為實現油茶籽貯藏過程中品質變化的分析、預測和控制提供理論和技術支持。

表2 不同貯藏條件下油茶籽品質變化動力學模型驗證Tab.2 Kinetic model verification of quality variation of camellia oleifera seeds under different storage conditions

4 結語

（1）98% N2氣調、40% CO2氣調、真空貯藏與空氣貯藏相比，可以顯著減少油茶籽水分的損失，但含油率總體上略低于空氣貯藏，且其酸值和過氧化值均低于空氣貯藏，表明氣調或真空可以抑制脂肪酶和脂氧合酶活性，延緩油茶籽貯藏過程中酸值和過氧化值的增加，延長貯藏期。

（2）一階模型可以較好地描述不同條件下油茶籽貯藏過程中酸值和空氣、40% CO2氣調條件下過氧化值的變化，而零階、一階模型對油茶籽含油率以及對真空、98% N2氣調條件下過氧化值的變化趨勢擬合效果不佳，需要進一步研究。