盐效应对油茶籽油水相萃取的影响

盐效应对油茶籽油水相萃取的影响

郭玉宝1，裘爱泳2，薛正莲1，郭 瑞1

（1安徽工程科技学院 生化系，安徽 芜湖 241000； 2江南大学 食品学院，江苏 无锡 214122）

摘要：为提高油脂水相萃取的清油得率，考察了盐效应对油茶籽油水相萃取的影响。结果表明，碳酸盐的效果最好，盐酸盐次之，而硫酸盐的效果最差；在碳酸盐中碳酸钠的效果要略好于碳酸钾，是提取油茶籽油的最适合的盐种类；当碳酸钠溶液的浓度为1.8 mol/L时，油茶籽油的清油得率最高，可达91.34%。这说明溶盐萃取油茶籽油是可行的、高效的。

关键词：油茶籽油；水相萃取；溶盐萃取；清油得率；盐效应

中图分类号：TS224；TQ644   文献标志码：A   文章编号：1003－7969(2010)09－0022－03

Influence of salt effect on aqueous extraction of oil-tea camellia seed oil

GUO Yubao1, QIU Aiyong2, XUE Zhenglian1, GUO Rui1

(1Biochemistry Department, Anhui University of Technology and Science, Wuhu 241000，Anhui,China;

2School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122,Jiangsu,China)

Abstract：Salt effect on the extraction of oil-tea camellia seed oil in aqueous system was investigated so as to improve free oil yield. The results showed that the effect of carbonate was the best, followed by hydrochloride, while the effect of sulfate was the worst; among the carbonates, the effect of sodium carbonate on improving the free oil yield of oil-tea camellia seed oil was slightly better than that of potassium carbonate, thus sodium carbonate was the most suitable salt.When the concentration of sodium carbonate solution was 1.8 mol/L, the free oil yield of oil-tea camellia seed oil was the highest (91.34%).The salt effect extraction of oil-tea camellia seed oil was feasible and high efficient.

Key words：oil-tea camellia seed oil; aqueous extraction; salt effect extraction; free oil yield; salt effect

    油茶（Camellia oleifera Abel.）与油棕、油橄榄和椰子并称为世界四大木本油料［1］。油茶籽油的脂肪酸组成与橄榄油类似，含有74%~84%的单不饱和脂肪酸，有助于心血管系统的健康，被称为“东方橄榄油”［2］，近年来备受人们的关注，油茶籽油的价格也是与日剧增。但是，油茶籽油的制取仍然沿用传统的压榨法，因为不使用有机溶剂，故相对于浸出法所得油脂更绿色、安全。然而，相比于其他油料，由于油茶籽中含有较多的还原糖类，且在压榨过程中榨膛压力不均容易导致高温，易发生褐变使油脂色泽加深［3］，在去除这些有色物质的精炼过程中，也容易引起油脂的氧化、分解、聚合和顺式脂肪酸转变成反式脂肪酸［4］。水代法是一种绿色、环保、安全的油脂制取方法，但是存在着萃取率低、乳化严重而清油得率低的问题［5］。油茶籽富含茶皂素，尽管茶皂素是一种优良的天然表面活性剂［6］，但前期研究表明只要控制pH在合适的范围内，水代法提取油茶籽油是可行的，只是同样存在清油得率低的问题［7］。为此，我们设想以盐效应来消除或减弱油脂水相萃取过程中的乳化程度，从而提高清油得率。本文比较了不同的盐种类和盐溶液浓度对油茶籽油萃取的影响，以期为解决油脂水相萃取过程中的乳化问题提供一种全新的解决思路。

1 材料与方法

11 主要材料、仪器

    野生油茶籽（Camellia oleifera Abel.，普通油茶霜降籽），产于安徽霍山大别山区；氯化钠、氯化钙、氯化镁、硫酸镁、硫酸锌、硫酸锰、碳酸钠、氯化钾、碳酸钾、氢氧化钠、浓盐酸、乙醚均为分析纯试剂。

    SHA－CA型恒温水浴振荡器，JA2003N电子天平，L－550台式低速大容量离心机，FW－100高速万能粉碎机，101A－2型电热鼓风干燥箱，800低速离心机，ZF－06B脂肪测定仪，PHSJ－4A实验室pH计，WAY－2D型2WAJ号阿贝折射仪。

1.2 试验方法

1.2.1 油茶籽油的萃取 用高速万能粉碎机将脱皮烘干的油茶籽仁粉碎，准确称取粉碎的油茶籽仁粉，按照一定料液比加入萃取剂，摇匀后在设定条件下恒温水浴振荡萃取一定时间。然后，将萃取混合物在5 500 r/min下离心30 min，用吸管吸取上层清油和乳化层，再在4 000 r/min下离心20 min，读取上层清油体积，换算成清油质量，用于计算清油得率。试验中除有特别说明外，其萃取基本条件为：料液比1∶ 4，萃取温度40 ℃，振荡速度160 r/min，萃取时间40 min。清油得率计算公式如下：

    清油得率=清油质量/（样品质量×样品含油量）×100%

1.2.2 分析方法 油茶籽含油量测定按GB/T 14488.1—1993进行；折光指数测定按GB/T 5527—1985进行；酸值测定按GB/T 5009.37—1996进行。

2 结果与讨论

2.1 盐种类对油茶籽油萃取的影响

2.1.1 盐种类的初选 取等质量的油茶籽仁粉8份，分别以2.0 mol/L的不同盐溶液为萃取剂萃取油茶籽油，考察盐种类对油茶籽油萃取的影响，结果见图1。

图1 盐种类的初选

    由图1可以看出，盐溶液中阴离子对油菜籽油萃取的影响明显大于阳离子，以硫酸盐效果最差，与对照水的效果相差不大，而碳酸盐的效果最好，其次是盐酸盐。为此，可以排除硫酸盐，在后续试验中进一步比较碳酸盐和盐酸盐的效果。但是，到底是阴离子的作用还是阳离子的作用导致清油得率的增加，以及不同pH的水对油茶籽油萃取是否有影响，需进一步进行试验来说明。

2.1.2 盐种类的复选 为了弄清改善油茶籽油萃取效果的原因，我们在下面的试验中增加氯化钾与氯化钠作对比，增加碳酸钠与碳酸钾作对比，增加pH为4和8的蒸馏水与不调pH的蒸馏水作对比，考察其对油茶籽油萃取的影响，结果见图2。

图2 盐种类的复选

    从图2中氯化钠与氯化钾及碳酸钠与碳酸钾的对比可以得出，对油茶籽油萃取效果的改善主要是由于阴离子的影响，阳离子也有影响，但相对较小，而且试验结果再次说明碳酸盐的效果优于盐酸盐，但盐酸盐比不同pH的水效果略好。

2.1.3 盐种类的确定 碳酸盐对改善油茶籽油萃取的效果最好，但同是碳酸盐，哪个效果更优，还需要进一步确证，从而排除试验误差带来的影响，试验结果见图3。

图3 盐种类的确定

    图3表明，碳酸盐溶液萃取油茶籽油的效果要远优于水，而且碳酸钠的效果要略优于碳酸钾。为此，确定碳酸钠作为萃取油茶籽油的最佳盐。

2.2 碳酸钠溶液浓度对油茶籽油萃取的影响

2.2.1 碳酸钠溶液浓度的大范围初选 为了确定碳酸钠溶液的最佳浓度，首先进行大范围试验，确定浓度的大致区间。以不同浓度的碳酸钠溶液为萃取剂，在相同条件下萃取油茶籽油，结果见图4。由图4可以看出，在0~1.5 mol/L的范围内，清油得率随着碳酸钠溶液浓度的增大而增大，之后趋缓，并在浓度超过15 mol/L时略有减小，这可能是由于在较高碳酸钠浓度下油脂有少量被皂化而损失的缘故。为此，确定较佳的碳酸钠浓度范围在1.0~2.5 mol/L之间。

图4 碳酸钠溶液浓度的初选

2.2.2 碳酸钠溶液浓度的确定 在确定的碳酸钠溶液浓度范围基础上，进行小范围试验，以确定碳酸钠溶液的最佳浓度，结果见图5。

图5 碳酸钠溶液浓度的确定

    由图5可知，碳酸钠溶液浓度在1.0~1.6 mol/L范围内时，清油得率逐渐增加；而在1.6~2.2 mol/L范围内变化时，清油得率呈波浪式变化，但总体变化不大，当浓度在1.8 mol/L时，清油得率最高。因此，确定1.8 mol/L是碳酸钠溶液萃取油茶籽油的最佳浓度。

2.3 验证试验与油茶籽油指标分析

   以1.8 mol/L的碳酸钠溶液为萃取剂，其他条件同前，进行3次验证试验，得到油茶籽油的清油得率最高为92.71%，平均为91.34%（以水为萃取剂时清油得率仅47.20%）。对所得油茶籽油的酸值和折光指数进行了测定，结果见表1。由表1可见，碳酸钠溶液萃取的油茶籽油指标基本符合国家压榨二级油的标准。

表1 萃取剂对油茶籽油酸值和折光指数的影响

2.4 讨论

    碳酸钠溶液使油茶籽油清油得率提高的原因可能有两个，一是在碳酸钠的存在下油脂提取率增加，从而溶出的总油量增加，故清油得率增加；二是盐溶液降低了萃取体系的乳化程度，从而使乳化相中的油量减少，清油相中的油量增多。体系中存在的蛋白质和茶皂素具有表面活性，是引起乳化的两种性质不同的表面活性剂，尽管碳酸钠引起的碱性条件利于蛋白质的溶出，但油茶籽中蛋白质含量本来就很低，且蛋白质在盐存在下变性沉淀，失去乳化能力，而碳酸钠溶液可以维持体系在提取过程中处于碱性条件，碱性条件使茶皂素的苷键水解而丧失疏水基［6,8］，从而丧失表面活性，使清油得率提高。

    另外，碳酸钠溶液是碱性，在本文条件下是否会造成油脂发生皂化反应？答案是否定的，可以从以下两个方面来说明。一是，与对照蒸馏水相比，碳酸钠溶液萃取时清油得率是增加的，如果发生皂化反应，生成的脂肪酸钠具有乳化活性使清油减少，且皂化会使总油量发生损失，清油得率应该是下降的，但事实与此相反，因此可说明没有发生皂化反应。二是，从所获得的油茶籽油中游离脂肪酸的含量看，碳酸钠萃取所得油茶籽油与水萃取所得油茶籽油没有明显差别，且酸值均很低，这也说明碳酸钠没有使油脂发生皂化反应，否则所得油脂酸值应该明显降低。

3 结 论

    通过多级筛选，确定了能明显提高油茶籽油清油得率的盐种类和浓度，即适合油茶籽油萃取的最佳萃取剂是浓度为1.8 mol/L的碳酸钠溶液，可使清油得率明显提高，达91.34%。尽管碳酸钠溶液呈碱性，但不会使油茶籽油发生皂化反应。此种新型萃取剂的开发，为解决油脂因水相萃取乳化严重而清油得率低的问题提供了一种全新的思路。

参考文献：

［1］ 黎先胜. 我国油茶资源的开发利用研究［J］. 湖南科技学院学报, 2005, 26(11): 127-129.

［2］ 周素梅, 王强. 我国茶籽资源的开发利用及前景分析［J］. 中国食物与营养, 2004 (3):13-16.

［3］ 郭华, 周建平, 廖晓燕. 油茶籽的细胞形态和成分及水酶法提取工艺［J］. 湖南农业大学学报, 2007, 33(1): 83-86.

［4］ 左青, 李国卫. 加工过程对油脂食用安全的影响［J］. 中国油脂, 2009, 34(1):13-15.

［5］ ROSENTHAL A, PYLE D L, NIRANJAN K. Aqueous and enzymatic processes for edible oil extraction［J］. Enzyme and Microbial Technology, 1996,19:402-420.

［6］ 张星海, 杨贤强. 茶皂素性质及应用研究近况［J］. 福建茶叶, 2003(2):17-19.

［7］ 郭玉宝, 汤斌, 裘爱泳, 等. 水代法从油茶籽中提取茶油的工艺［J］. 农业工程学报, 2008, 24(9):249-252.

［8］ 夏春华, 朱全芬, 田洁华, 等. 茶皂素的表面活性及其相关功能性质［J］. 茶叶科学, 1990, 10(1):1-10.