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我國油茶籽的綜合利用現狀概述

2018-01-28 06:24李志鋼馬力陳永忠彭邵鋒李美群張震許彥明唐煒
綠色科技 2018年6期
關鍵詞:綜合利用加工工藝

李志鋼 馬力 陳永忠 彭邵鋒 李美群 張震 許彥明 唐煒

摘要:指出了油茶籽可生產茶油、茶皂素、茶籽多糖、茶蛋白、木糖醇、活性炭等高附加值產品,且綜合開發利用前景廣闊。概述了其高附加值產品的特性、主要應用途徑及加工工藝。

關鍵詞:油茶籽;綜合利用;加工工藝

中圖分類號:S565

文獻標識碼:A

文章編號:1674-9944(2018)6-0191-04

1引言

油茶(Camellia oleifera Abel),山茶科山茶屬常綠小喬木,茶籽有效成分豐富,具有較高的栽培經濟價值,是重要的木本油料樹種之一。油茶栽培歷史悠久,主要集中在湘、贛、桂、閩等南方丘陵地區,總面積為6400萬畝。其中湖南省2068萬畝,相當于江西、廣西兩省栽培面積之和,面積和產量均居全國首位。油茶適應性強,是優良的水土保持樹種,廣泛分布于人口相對集中的南方丘陵地帶,兼具良好的生態和經濟效益。

早在1930年,我國就對油茶籽的應用范疇進行了初步研究。近年來針對油茶籽有效成分的試驗研究,開發出茶油,茶籽多糖及茶蛋白等高經濟價值產品,具有較廣闊的市場前景。本文較為詳細的介紹了油茶籽可開發產品的特性及用途,期望對今后油茶資源的綜合開發應用提供參考。

2茶油介紹

2.1基本特性

茶油的主要構成是油酸的甘油酯,不飽和脂肪酸含量高達90%,是一種營養價值高的優質食用油。其中對人體有益、優質安全的單不飽和脂肪酸——油酸含量高達83%,遠高于花生油、菜籽油,甚至橄欖油。油酸不易在人體內氧化沉積,不會增加血液中的膽固醇濃度,可以有效的防治心血管疾病,降低血栓血脂的形成,促進血液循環,調節人體機能等。

醫學界認為人體的油脂的多雙鍵不飽和脂肪酸最適量在8%左右,可避免體內過多的不飽和脂肪酸氧化,產生自由基從而降低人體免疫力。而茶油中亞油酸和亞麻酸的比例符合人體所需,這是其特有的優良特性。

茶油同時具有其他優良特性,如:凝固點低,0℃時仍保持液體狀態;煙點高,高溫150℃不會產生苯并芘等人體有害物質,油煙極少,為最優的烹飪油;碘值低,與橄欖油、菜籽油等其他植物油脂相比抗氧化能力強,穩定性強,安全保質期長;茶油與其他植物油相比無芥酸和三愈酸等組分,也不含黃曲霉毒素;茶油富含甾醇、生育酚、角鯊烯等生理活性物質,甾醇能抑制人體對膽固醇的吸收。角鯊烯能預防動脈粥樣硬化,可治療或輔助治療高血脂癥,降低乳腺癌的發生率,保護皮膚。茶籽油中生育酚是生物體內重要的抗氧劑,有利于提高茶油的營養保健功能和氧化穩定性這;茶油還含有橄欖油中不具有的特殊成分山茶苷和茶多酚等。

2.2制取工藝

茶籽制油工藝在長久的歷史發展中形成了壓榨法和浸提法。壓榨法是傳統的制油工藝,目前我國油茶產區農戶和小作坊仍采用壓榨法制油。雖操作方便,設備簡單且不需要化學溶劑。但油茶出 油率低,勞動強度大,制取的毛油需要精煉后才能成為食用油。但浸出

法是1970年后興起的一項較先進的制油工藝,可提高油茶餅粕中的出油率。環境條件較好的企業通常采用預榨浸出制油法。近年來,為了避免發生揮發性溶劑浸提的危險和食用油的安全隱患,研制出來水酶法、冷榨法兩種新型制油方法。預榨浸出制取茶油的工藝流程如下。

油茶籽一烘干一清洗一去殼一破碎一壓榨一浸出→脫溶→毛茶油。

2.3應用

(1)作為高品質食用油。茶油是一種優質、健康食用油。油茶產區農戶仍以食用毛茶油為主。高級食用茶油(精制油)由茶油毛油經過脫膠、堿煉、除雜、脫色、脫臭等工藝制得。精制茶油可提高茶油的性價比,促進茶油原材料產區的經濟發展。

(2)作為化妝品用油。茶油屬于不干性油,其主要成分是含有多種脂溶性維生素的油酸甘油酯,與皮膚親和性好,易被人體吸收。作為化妝品用油料基質,精制的茶油具有熱穩定性強,不易氧化變質,安全、無毒等特性,性能優于礦物油。目前,日本市場已經銷售由精制茶油制成的天然高級美容護膚品.但在中國,茶油主要以粗制食用油為主,在化妝品行業的應用屈指可數,主要原因是我國茶油提煉工藝較落后,而化妝品中對茶油的質量要求較高。

(3)作為醫藥用油。茶油有醫療功能,中國醫書中《本草綱目》、《中國醫藥大典》、《天工開物>等對茶油都有記載,茶油不僅營養豐富,還具有重要的藥用價值:茶油性偏涼,具有清熱消炎止癢、清胃潤腸的功效;有抗菌、抗炎、軟化血管延緩動脈粥樣硬化、調節免疫功能,增強腸胃吸收功能等功效。茶油的功能特性使得它在醫藥行業應用十分廣泛,可用于制作注射用的油針劑、魚肝油的稀釋液,也可加工為藥膏、藥丸。茶油可用于治療燙傷、燒傷以及防治皮膚病。

(4)茶油改性用途。裘愛詠等用白地霉GB5028水解茶油得到油酸及部分脂肪酸產品。陳濤等以山茶油為原料,通過與甲醇進行酯交換,然后再與濃硫酸反應,引入親水性的硫酸酯基.用堿中和后可獲得改性山茶油加脂劑。

(5)其他用途。茶油精煉過程中脂肪酸等游離酸類可達1s%,將其分離研制相關產品,可獲得高收益。鐘國華等人用油茶的甲醇提取物在除草領域的獲得應用專利,甲醇提取物作用于秕草、鬼針草、淡竹葉等雜草,可有效的抑制雜草的生長,除草效果顯著。

3油茶餅粕的綜合利用

3.1茶皂素

3.1.1基本特性

茶皂素又名茶皂苷,是存在于山茶科植物種子中提取出的一類天然糖苷類化合物(五環三萜皂苷類物質),是一種混合物。能溶含水的甲醇、熱的乙醇及醋酸等溶劑中,不溶于冷水和無水乙醇。提取和精制皂素的方法有水提取法、有機溶劑法。茶皂素是一種性能優良的天然非離子型表面活性劑,尤其具有很強的發泡能力,泡沫穩定性高,不受水質硬度影響,不污染環境。此外,不僅具有化痰止咳、抗癌等藥理功能,同時能刺激植物生長的作用。因此,茶皂素用來生產乳化劑、農藥助劑、紡織助劑、油田泡沫劑等以及加氣混凝土穩泡劑與混凝土外加劑、防凍劑等。

我國目前大部分企業雖有工業化,但茶皂素工藝復雜、保存不易,只能生產最高純度為60%的粗茶皂素,遠遠不夠行業的需求。

3.1.2提取工藝

油茶餅粕中含有12%-18%的茶皂素。茶皂素的提取工藝目前主要有醇浸提和水浸提兩種。有機溶劑提取法主要是醇提法,通常采用甲醇或乙醇等浸提脫脂茶餅中的茶皂素,茶皂素量多、純度較高,但成本高,加工工藝復雜,所需設備較為復雜。當前國內主要采取熱水浸提法,設備簡潔、不耗材、成本低,但茶皂素純度不高,色澤深,質量也不好,且生產能耗大,導致生產成本也加大。研究過程中專家學者在水浸提和醇浸提的基礎上改進了提取工藝,如:水提醇萃法、水提醇沉法、一水二醇法等,從而實現水提茶皂素的工業化,降低生產成本,讓資源最大化利用。

水浸提提取茶皂素的提取工藝:油茶餅粕→粉碎→熱水提取→過濾分離→沉淀轉化→過濾濃縮→脫色→干燥→茶皂素(85%以上)。

醇浸提提取茶皂素的提取工藝:茶籽餅→蒸炒→粉碎→脫脂→醇提→過濾→脫色→濃縮→純化→干燥→茶皂素(90%以上)。

3.1.3應用

茶皂素,五環三萜類植物皂甙,不僅具有藥理功能,還能刺激植物生長。在工農漁、醫藥等領域有著廣泛的應用空間。

(1)在漁業中的應用。水產養殖中茶皂素作用廣泛,可作環保型清塘劑。對蝦養殖中添加2~3mg/kg的茶皂素用量對敵害魚類有很好的致死效果。油茶餅粕的茶皂素可破壞魚類體表、鰓部的組織細胞,從而發揮其溶血特性致使魚類死亡。油茶餅中的茶皂素,在特定濃度下可使細菌細胞溶血而達到殺菌效果.尤其對蝦、蟹纖毛蟲病和絲藻的寄生最為有效,是絕佳的水質清潔劑且無副作用。茶皂素可作生長調節劑,10~15mg/kg的茶皂素能夠刺激蝦體內某些激素的分泌,有助于蝦蛻皮,促進其生長。

(2)作發泡劑。茶皂素具有超強的發泡、穩泡功能,可有效的吸收CO2,可用作飲料及酒產品的助泡劑,使酒品質穩定,泡沫豐富。在建筑材料行業,茶皂素發泡劑可用在建筑板材的生產中,大量的汽包可使建筑板材隔音、質輕、隔熱。根據茶皂素這一功能,還可作為泡沫橡膠的發泡劑、泡沫滅火器的起泡劑。

(3)作洗滌劑。茶皂素是天然的植物產物,擁有很珍貴的天然表面活性劑。茶皂素對蛋白質、纖維素類物質不構成損害,可用于高檔織物如羊毛制品、絲綢制品、羽絨制品的洗滌,有助于織物展現其柔軟,光澤及蓬松感,且不影響織物的質感。此外,茶皂素配置于洗發水中,洗發劑具有止癢、柔順、去屑等效果。

(4)作乳化劑。茶皂素的親水親油平衡值(HLB)為16,是優良的乳化劑,在食品、化妝品和纖維板等行業均有運用。我國成功地研制出茶皂素的石蠟乳化劑(TS-801L化劑),在人造板工業上推廣應用,茶皂素形成的石蠟乳液粒子最小,分布最均勻,穩定性最好,且纖維板的質量高,成本低。

(5)農藥。茶皂素可作為有效的殺蟲助劑,茶皂素在進入蟲體內后會導致其細胞膜破裂引起細胞質的外滲,進而導致蟲體內的紅細胞解體,導致機體死亡;另一方面茶皂素有很強的表面活性和擴散能力,在農藥中添加茶皂素,茶皂素極強的分散能力,不會分解農藥的成分且濕潤速度快,有助于農藥藥效的發揮,能夠起到延長農藥存儲時間的作用。蟲、菌被藥液包裹,更好地發揮藥物效力,因此,生產生活中茶皂素作為高效的殺蟲除菌助劑。

(6)醫藥。茶皂素具抗滲透,消炎,止咳化痰等功能??烧{節血糖含量,降低膽固醇。此外茶皂素還有解酒的功效,抑制酒精的吸收,加速酒精的分解,茶皂素在醫藥領域的應用需進一步研究。

(7)其他。茶皂素可以作為淀粉膠液的分散劑,機械的減磨劑,重金屬離子的絡合劑,也可用于泡沫鉆井,泡沫排水。用茶皂素處理的感光照相底片,能顯著提高底片的清晰度和質量;采礦領域可制成優良的采礦浮選劑,增強浮選效率。在茶皂素作為金屬切削劑;茶皂素在牙膏膏體中對大腸桿菌與金黃色葡萄球菌具有較強的抗菌保藏能力;茶皂素與乙醇等配制的免水洗手液,其除油污及抑菌等效果明顯。

3.2生產飼料

經過發酵的油茶餅粕是優良的飼料原料。在脫脂去皂油、茶餅粕上接種霉菌(黑曲霉、米曲霉、毛霉)、酵母菌(白地霉、產阮假絲酵母)等,經發酵,能夠使微生物在較短時間內大量產出菌體蛋白,該過程能夠提高茶餅粕約8%的蛋白質含量。發酵后的油茶餅粕含有多種氨基酸、維生素、酶等。在轉化過程中,菌體可分解茶餅粕中部分纖維素,從而使纖維素含量降低7%。生物發酵,極大程度的降解了木質素、半纖維素和纖維素使茶餅粕成為優良的飼料源

。

油茶餅粕飼料的制備工藝:油茶餅粕→脫脂→脫毒→脫皂→發酵→優化配方→毒理評價→油茶餅粕飼料。

3.3提取蛋白

油茶餅粕中蛋白質含量在16%以上,此種蛋白質由17種氨基酸組成.其中的8種氨基酸是人體所必需的,茶籽蛋白作為營養強化劑廣泛應用于蛋白飲料、焙烤食品、沖調食品等的制作中,并可作為發酵工藝的蛋白質原料生產醬油等。

植物蛋白的提取方法有有機溶劑沉淀法、吸附層析、超速離心及等電點法。

茶籽蛋白的提取工藝:油茶餅粕一粉碎一醇、水浸提茶皂素一堿液浸提蛋白質→過濾→蛋白分離→洗滌蛋白→中和→干燥→蛋白粉。

3.4提取茶籽多糖

油茶餅粕總糖含量不低于40%。茶籽多糖主要由阿拉伯木糖、半乳糖、甘露糖和葡萄糖鼠李糖、木糖這6種單糖成分組成.這些糖類對人體而言是有益的因子。經實驗證實,茶籽多糖有抗菌殺毒的作用,還可提高畜禽免疫力,改善動物繁殖性能,但茶籽多糖的功能性質仍不明確,有待進一步研究。

茶籽多糖的制取工藝:油茶餅粕→粉碎→浸提→離心→超濾→濃縮醇沉→干燥→茶籽多糖。

3.5 制作拋光粉

拋光粉可作潤滑劑或者機油的添加劑,能夠大大改善工業機械和車輛的運轉性能,減少故障。提取殘油后的油茶餅粕經粉碎可加工成74μm的粉狀顆粒,應用于機床的拋光粉,成本低,拋光效果好。

3.6其他用途

油茶餅粕具有肥效好的特點,可直接在農田和茶園中作為綠色化肥施用。粉碎后可與秸桿混合作為食用菌的培養料,促進食用菌肉質生長,增添鮮美。

4茶籽果蒲(殼)的開發利用

4.1制糠醛和木糖醇

油茶果蒲(殼)中富含多縮戊糖,其含量約為30%,多縮戊糖為生產糠醛及木糖醇的原材料。所有農作物中糠醛含量最高的便是油茶籽殼,糠醛是一種無色透明的油狀液體,同時也是化工原料,在合成橡膠、合成樹脂、食品涂料、醫藥、農藥和鑄造工業等領域有廣泛的應用。木糖醇是一種具有營養價值的甜味五碳糖醇,可防齲齒,調節脂肪代謝,降低血糖等。木糖醇可作為營養甜味劑、乳化劑等有機合成原料,應用于日用品、油漆、國防工業等方面。

目前在我國硫酸法生產糠醛的工藝應用較廣??啡┑闹苽涔に嚕河筒韫眩ぃ崴狻泻汀舭l→粗餾→中和→精制→糠醛。

木糖醇的制備工藝:油茶果蒲(殼)→水提取→過濾→濕渣→酸水解→中和→蒸發→粗餾→中和→精制→高壓加氫→木糖醇。

4.2制作活性炭

活性炭是黑色多孔的固體炭質,是優良的吸附劑,油茶果蒲(殼)及其生產糠醛、木糖醇的殘渣中含有木質素,是生產活性炭的優良材料。油茶籽殼經過炭化活化,可以獲得吸附能力強的活性炭,可廣泛應用于石化、食品、電力、化工、環保等各行業生產過程中的脫色、除臭、提取等工藝中。利用目前我國生產活性炭主要采用氯化鋅法。

活性炭制備工藝:茶殼→炭化→水冷→煮沸→過濾→調pH值→活化→冷卻→粉碎→活性炭。

4.3制栲膠

油茶果蒲(殼)中含有約9%的鞣質,經過水浸提、濃縮等工藝后可提取栲膠(單寧)。栲膠是制革工業所需的植物鞣劑,用作皮革鞣制劑,金屬防銹劑,礦產工業上作為鉆井泥漿稀釋劑、選礦抑制劑等。油茶果蒲(殼)在提取栲膠后,殘渣可作為糠醛或肥料的原料。此外,栲膠應用于煙堿的過濾(栲膠與尼古丁相結合產生毒性物質)。

4.4制碳酸鉀

碳酸鉀為白色粉末狀固體,用于鉀玻璃、印染、搪瓷、制備鉀鹽等方面,主要用于食品中作膨松劑。油茶果蒲(殼)中碳酸鉀含量約占3%,是較好的原材料。

5展望

全身是寶的油茶擁有很大的發展空間。茶油營養價值豐富,有“東方橄欖油”,“長壽油”的稱號,潛在市場規模龐大。在國內,隨著人民生活質量的不斷提高,也相應的提高了對與食用油品種、品質的要求,茶油因其營養價值豐富導致其市場需求大漲。據相關資料介紹,目前國際市場上橄欖油的均價為130元每升。與國際市場相比我國的茶油價格遠遠不及。因此,開發高標準、高質量的保健型茶油的市場需求迫切,市場需求龐大。榨油的同時茶油的其他產品如可通過餅粕和茶籽蒲(殼)提取茶蛋白以及生產茶籽多糖、木糖醇、糠醛等高附加值產品。因此,市場前景非常廣闊。

然而,我國相關職能部門對油茶產業的政策支持遠遠不足。就加工形式而言,目前依然大量存在作坊式的制油形式,出油率低、品質差,對資源造成了巨大浪費。同時產品開發的廣度與深度依然不足,現存加工企業依然存在規模小、產品單一的特點,高檔次茶油生產量低,對油茶副產品如茶皂素、茶蛋白、茶籽多糖等的開發力度不夠,經過深加工的高附加值產品寥寥無幾。因此,為充分利用我國寶貴的油茶資源,發揮其最大的經濟價值和社會效益,應采取以下積極的對策。

(1)重視油茶化學的基礎理論研究,加大油茶相關基礎理論科研投入,如研發高效且準確的茶油、茶皂素定量測定方法;定向培育高油酸、高茶多酚、高茶皂素品種等。以期不斷推動茶油產品高檔化、系列化和高附加值化,并研發出新奇、緊俏、生態有機、營養豐富的新產品。

(2)加強新工藝和新設備的開發,同時,引進國外先進的加工技術與設備,運用油茶開發更加優質的食用油和化妝品用油產品。通過技術創新以期建立與國際產品接軌的油茶質量標準體系,為開拓油茶的國際市場打下基礎。

(3)針對茶籽資源進行綜合利用研究,打破油茶產品的初加工階段,開發更多油茶深加工工藝,提高油茶加工產品的附加值,以期增強油茶生產各環節產品的競爭力。

(4)目前油茶生產大多是分散在油茶產區,不少種植農戶直接將收獲的茶籽就近送入油茶加工小作坊進行加工,對規?;椭庸て髽I獲取油茶籽途徑造成阻礙,導致企業難以獲得規?;慕洜I效益,從而對產業下游的油茶良種推廣以及優良油茶品種的運用,以及油茶籽加工企業對系列油茶籽產品的深加工與綜合利用造成不便。因此,應對油茶產業的上下游各環節進行整合,做統一的規劃,走規?;牟栌途庸さ缆芬垣@取規?;慕洜I效益,使油茶的生產從傳統的小農經濟的經營模式走向以生產基地為依托、以茶油規?;庸て髽I為龍頭的產供銷一體化企業經營體系。

(5)努力拓展國內外市場。目前,茶油的消費主要在油茶產區,產區之外的消費者對茶油的僅略有耳聞,為推廣茶油,擴大消費市場,帶動油茶產業經濟發展,應大力宣傳茶油用途,以提高消費者對茶油的了解,擴大需求。

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