不同干燥方式對油茶籽油品質的影響

王志賢,趙洲橋,孫 樂,張海龍,3,*,齊玉堂,3,張維農,3,*,汪有軍,楊 波

1.武漢輕工大學 食品科學與工程學院 (武漢 430023) 2.無錫中糧工程科技有限公司 (無錫 214035) 3.湖北省油脂精細化工工程技術研發中心 (武漢 430023) 4.武漢明喬科技有限公司 (咸寧 437099)

油茶,屬茶科常綠小喬木,因其種子可榨油供食用而得名,與油橄欖、油棕、椰子并稱世界四大木本油料植物[1]。茶油是從油茶籽中提取的油脂,也稱油茶籽油,富含不飽和脂肪酸,是油茶果主要的加工產物。新鮮采摘的油茶果需要進行干燥以方便后續的脫蒲和儲藏[2],因此干燥處理是油茶籽加工過程中至關重要的一個步驟。干燥處理可以有效防止油茶籽發霉、發芽,提高油茶籽榨油的出油率以及油茶籽油的品質[3,4],例如可以將油茶籽在榨油前干燥到安全含水率的同時大大提高脫蒲率[5]。

目前有關油茶干燥方式的研究主要有自然晾曬、微波干燥和熱風干燥3種,其中自然晾曬因為不需要特殊設備、低成本、低能耗仍然被廣泛使用,而熱風干燥和微波干燥作為極具應用前景的干燥方式也被廣泛研究。微波干燥具有速度快效率高的優點,但容易出現局部過熱導致油茶籽焦糊[6,7],干燥質量較差[8,9]。熱風干燥具有生產成本較低、產量高、設備簡單、易于操作[10,11]等優點,熱風干燥還可以顯著提高油茶籽油樣品質和出油率、延長氧化誘導時間等[12-14],但相較于微波干燥存在干燥速率較低、干燥時間較長等缺點。除此之外還有一些新型的干燥技術得到關注,如近紅外干燥、熱風-微波干燥、微波真空干燥等,但這些技術在油茶籽的干燥應用還處于實驗階段且沒有得到推廣[15-18]。

上述研究主要比較各種干燥方式的干燥效率、對油品品質的影響,對其它營養物質的影響,可以看出熱風干燥處理相較于其它干燥處理方式仍然有不可替代的優勢,其對油茶籽油質量的影響主要通過與其它干燥方式橫向比較。然而針對茶籽熱風干燥的研究主要集中于降低油茶籽的水分及其效率[19-22],不同條件的熱風干燥處理方式對油茶籽及油茶籽油的品質研究很少。綜合考慮產出油茶籽油質量、生產成本和實際生產需求,本文采用3種不同的干燥方式處理新鮮油茶果,干燥后脫蒲得到油茶籽,分析自然晾曬、常規熱風干燥處理、快速105 ℃熱風干燥處理3種方式對油茶籽的品質;同時以上述油茶籽為原料,采用壓榨法制取油茶籽油,分析油茶籽油品質差異,為油茶籽油加工利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1原料與試劑

油茶籽,武漢明喬科技有限公司;石油醚(30 ℃～60 ℃)、硫酸銅、硫酸鉀、硫酸、硼酸、甲基紅指示劑、溴甲酚綠指示劑、氫氧化鈉、鹽酸、乙醚、異丙醇、酚酞指示劑、冰乙酸、三氯甲烷、碘化鉀、硫代硫酸鈉、可溶性淀粉,均為分析純,國藥試劑化學有限公司;甲醇、乙醇,均為色譜純,國藥試劑化學有限公司。

1.1.2儀器與設備

1260 InfinityⅡ型高效液相色譜儀,安捷倫科技有限公司;7890A型氣相色譜儀,安捷倫科技有限公司;GWB-2B型超純水機,北京普析通用儀器有限責任公司;TG-16型低速離心機,凱達儀器有限公司;DF-101S型集熱式磁力攪拌水浴鍋,鞏義市予華儀器有限責任公司;YRE2000E型旋轉蒸發儀,鞏義予華儀器有限責任公司;WSL-2型比較測色儀,上海儀電物理光學儀器有限公司;KDN-103F型半自動定氮儀,上海纖檢儀器有限公司;DHG型電熱鼓風干燥箱,鞏義予華儀器有限責任公司; ZYJ9028型家用榨油機,貝爾斯頓電器有限公司; DC-2006型低溫恒溫槽,寧波新芝生物科技股份有限公司。

1.2 方法

1.2.1油茶鮮果預處理、干燥與壓榨

(1)對同一批次的新鮮油茶籽進行分揀、挑選,待處理。干燥方式:分別通過機械設備自然晾曬(10 d,后文簡述為自然晾曬)、慢速烘干(鼓風干燥箱65 ℃,烘干36 h),快速烘干(鼓風干燥箱105 ℃,烘干 9 h)三種不同處理方式進行干燥處理。處理完后冷卻至室溫,封袋保存以制備油茶籽粉末和油茶籽油。實驗所用干燥方式及條件見表1,自然晾曬設備見圖1。

表1 油茶籽鮮果預處理方式

(2)油茶籽粉末制備。干燥脫蒲處理后的油茶籽用粉碎機粉碎,過100目篩,分別裝袋,樣品為測定油茶籽基本理化指標做準備。

(3)油茶籽油樣制備。干燥脫蒲處理后的油茶籽用榨油機榨取油茶籽油,選用榨油機中程序“菜籽-濃香型”,過濾、裝瓶,于4 ℃避光保存,為測定油茶籽油酸價、過氧化值、脂肪酸、甾醇、生育酚做準備。

1.2.2測定方法

1.2.2.1 油茶籽基本理化指標

水分含量的測定,參照GB 5009.3—2016,采用直接干燥法;灰分含量的測定,參照GB 5009.4—2016;蛋白質含量的測定,參照GB 5009.5—2016,采用凱氏定氮法;脂肪含量的測定,參照GB 5009.6—2016,采用索氏抽提法;酸價的測定,參照GB 5009.229—2016,采用冷溶劑指示劑滴定法;過氧化值的測定,參照GB 5009.207—2016,采用滴定法。

1.2.2.2 油茶籽油脂肪酸組成

取樣品0.1 g左右于甲酯化管,加入2 mL 0.5 mol/L氫氧化鈉-甲醇溶液,渦旋混勻,在65 ℃水浴下反應30 min后加入2 mL三氟化硼-甲醇,65 ℃水浴3 min,冷卻后加入2 mL正己烷,震蕩,靜置分層,取上層清液,供GC分析[23]。

采用Sopelcop-2560 石英毛細管柱(100 m×0.25 mm×0.2 mm),高純氮氣為載氣,采用恒壓模式,壓力為31.31 psi,分流比、進樣口溫度、檢測器溫度分別為20:1、250 ℃、250 ℃,柱溫100 ℃保持4 min,后以3 ℃/min升至230 ℃,并在該溫度下保持20 min。

1.2.2.3 油茶籽油甾醇和生育酚含量

稱取2 g(精確到0.000 1 g)油茶籽油置于圓底燒瓶中,加入5 mL抗壞血酸溶液(0.1 g/mL)和20 mL KOH-乙醇溶液(1 mol/L)。90 ℃油浴攪拌加熱40 min,水洗轉入分液漏斗,乙醚洗轉入分液漏斗,震蕩混勻5 min,靜置分層后放出下層,再用水洗至中性,放出水層,收集乙醚層,進行揮發、旋蒸操作,最后用甲醇溶解、定容,過0.22 μm濾膜,待測[24]。

液相色譜條件:反相C18柱 450 mm×5 μm;流動相為甲醇;進樣量20 μL;檢測波長210 nm;流速1 mL/min;柱溫箱溫度28 ℃。

1.2.3數據處理

除特殊說明外,本實驗所有數據均為3次平行實驗的平均值,采用IBM SPSA Statisics 26對數據進行整理,都以平均值±標準差來表示。

2 結果與討論

2.1 不同干燥方式對油茶籽基本理化指標的影響

由表2可知,通過3種不同干燥方式對新鮮油茶籽進行烘干處理,獲得的油茶籽的蛋白質含量、灰分無顯著性差異,獲得的油茶籽水分含量均小于13%,可根據實際需求再次調整熱風干燥溫度與時間以達到干燥目的。

表2 不同方式干燥后油茶籽基本理化指標

慢速烘干得到油茶籽含油率最高已達到一級油茶籽的標準(≥32%),自然晾曬和快速烘干得到的油茶籽含油率也達到了二級標準(≥29%),含油率的差異是因為采摘后會果實還會經歷一個“后熟階段”,在堆漚和干燥過程中仍然有化學反應在進行,此過程會形成新的油脂,溫度過低會抑制反應從而降低油脂的形成速度,溫度過高會破壞果實內部的穩態環境,也會阻礙油脂形成,相較于自然晾曬,可以看出慢速烘干處理有助于提高油茶籽的含油量,快速烘干則會阻礙脂肪的形成。烘干處理后的油茶籽采用同一臺榨油機選用同一程序(菜籽-濃香)進行榨油,經過熱風干燥處理的油茶籽更硬更脆,壓榨過程中能產生更大的抗壓性,榨膛壓力更高因此壓榨得率明顯高于自然晾曬,而快速烘干處理后的油料含油率低于慢速烘干后的油料含油率,因此可以解釋慢速烘干處理后制取的油茶籽油得率最高,其次分別是快速烘干和自然晾曬,且三者具有顯著性差異(P<0.05)。

2.2 不同處理方式下油茶籽油酸價、過氧化值

由表3可知,經過3種不同干燥方式制得的油茶籽油酸價、過氧化值均達到一級油標準(酸價≤2.0 mg/g,過氧化值≤0.25 g/100 g),且經過3種不同干燥方式處理后酸價有顯著性差異(p<0.05)。經過慢速烘干制得的油茶籽油酸價在三者中最高,經過自然晾曬制得的油茶籽油酸價最低,可能是因為長時間的高溫環境促進了油茶籽的氧化,而快速烘干方式由于干燥時間較短,油茶籽氧化程度相對較低。上述數據結果表明不同的干燥方式處理,對油茶籽油的品質有顯著的影響。

表3 不同方式干燥后油茶籽油酸價、過氧化值

2.3 不同處理方式下油茶籽油脂肪酸組成

由表4可知,經過3種不同干燥方式制得的油茶籽油脂肪酸組成無明顯差別,主要由油酸、亞油酸、棕櫚酸、硬脂酸等組成,符合油茶籽油標準(GB/T 11765—2018)中的脂肪酸組成。其中:通過慢速烘干得到的油茶籽油油酸含量最高(80.28%),棕櫚酸含量最低(8.45%),但亞油酸含量最低(7.59%),相較于其它兩種處理方式具有顯著性差異(P<0.05)。

表4 不同方式干燥后油茶籽油脂肪酸組成 %

2.4 不同處理方式下甾醇和生育酚含量

由表5、表6可知,快速烘干處理的甾醇含量>慢速烘干處理>自然晾曬處理;自然晾曬處理的α-生育酚和總生育酚含量>慢速烘干處理>快速烘干處理,不同處理方式對總甾醇和總生育酚含量有顯著的影響。整體上看熱風干燥處理有利于甾醇的保留而不利于生育酚的保留,可能是因為高溫條件下加速了生育酚的損耗。

表5 不同方式干燥后油茶籽油甾醇含量 mg/100 g

表6 不同方式干燥后油茶籽油生育酚含量 mg/kg

3 結論

采用3種干燥處理方式,自然晾曬處理時間最長,而快速烘干處理時間最少,水分含量均達到國家標準。3種不同干燥方式處理的油茶籽(含油率)和油茶籽油(酸價、過氧化值、脂肪酸組成、總甾醇和總生育酚)品質有顯著性差異,例如自然晾曬處理后制得的油茶籽油酸價更低、慢速烘干處理的油茶籽壓榨后得率更高、快速烘干處理后制得的油茶籽油甾醇含量更高,可以根據實際生產需要選擇調整適合的油茶籽干燥處理方案,上述結果可以為茶籽油實際加工提供技術支持和理論參考。本研究不足之處是沒有設置更多的熱風干燥溫度梯度和控制干燥后水分含量,以至于干燥溫度對油茶籽品質的影響研究不具有普遍性。