山茶籽油超臨界萃取的工藝研究

◎ 劉東風

（福建省糧油科學技術研究所，福建 福州 350000）

山茶籽油作為我國民間藥食同源的高檔食用油，在制取過程中，如何保留油中的有效活性物質及油中存在的至今尚未探明的有益微量營養成分，是山茶籽油制取工藝的技術難題。油脂過度精煉，忽視脂肪伴隨物的營養與功能，是我國食用油營養及消費領域存在的一大誤區，食用油生產應提倡：精致制取、適度精煉的理念，整個生產過程均應保持脂肪酸和甘油酯成分的天然狀態[1]。

長期以來，在制作山茶籽油時多使用的是壓榨、浸出兩大方法，這兩種方法雖然已經形成了較為成熟的技術，但是其在制取的過程中會破壞營養成分和脂肪酸，還會導致油的雜質多、味苦和其他有害物質的殘留等等，從而阻礙了山茶籽油向高端市場進軍，不經過精煉，難以符合食用油國家標準，更難以達到醫藥和化妝品行業的應用要求。如果進行精煉，則山茶籽油特有的風味等感觀特性喪失，脂肪伴隨物的營養功能遭到破壞。因此傳統的油脂壓榨與精煉工藝制約了油茶籽油的進一步開發應用。

本工藝研究運用惰性氣體二氧化碳在超臨界狀態下制取山茶籽油，并在氣相中與油分離，整個制取過程操作簡便、提取率高、含膠質少、色澤淺，通過萃取參數的調整，脫除游離脂肪酸，省去油脂脫膠、脫酸、脫色等精煉工序，避免脂肪酸及脂肪伴隨物的營養與功能受到干擾，獲得高品質、高價值的山茶籽油。這樣一種山茶籽油不僅可以作為食品來食用，還可以用于醫療和化妝品等，拓寬了產品的價值。

1 材料與工藝

1.1 材料和儀器

南通儀創實驗儀器有限公司生產的HA2240-11(10+1)超臨界萃取設備，純度99.5%的CO2鋼瓶氣體，福州市北峰李貴油料種植農民專業合作社提供的山茶籽，其他試劑AR級化學試劑。

1.2 萃取工藝與方法

（1）萃取工藝流程。實驗裝置是HA2240-11（10L+1L）萃取裝置。制作流程設計：二氧化碳從鋼瓶中釋放后，進入降溫裝置，在高壓泵獲得壓強后便能與之一同進入萃取釜，在完成萃取之后，所獲得的物質進入分離釜Ⅰ完成降壓，從而獲得山茶籽油，剩余的氣體將再次進入分離釜Ⅱ以備繼續利用。工藝流程如圖1所示。

圖1 萃取工藝流程圖

（2）油料預處理。山茶籽→脫殼→粉碎→過篩（12目）→稱量→裝料。

（3）含油量的測定。索氏抽提法。

（4）山茶籽油油色測定。羅維朋比色法。

（5）萃取出油率計算公式。出油率（%）=萃取物重量/原料重量×100%。

（6）萃取出油效率計算公式。出油效率（%）=出油率/總油脂含量×100%。

2 結果與分析

2.1 投料量對出油率的影響

如果粉碎程度特定，那么投料量的大小與萃取濃度高低直接有關。投料量過大，會造成原料的堆積，不利于二氧化碳流動，從而導致整個裝置內的氣流不均勻，這反而會導致萃取濃度不高。而二氧化碳的數量確定不變時，增加投料量會導致每單位原料的流量下降，從而使得萃取濃度降低，但是這也并不意味著投料量越少越好，因為太少的投料量，將難以使得相關裝置順利完成萃取，從而降低設備的使用效率。試驗所用脫殼茶籽仁含油36.5%，其他條件相同所獲得的萃取結果見表1。

表1 投料量對出油率的影響表

由表1得出，當將山茶籽粉的投入量添加至80 kg時，萃取濃度變低，說明70 kg達到了峰值。此時的出油率為35.8%，比傳統的液壓壓榨出油率高10%以上（用該批茶籽仁70kg進行液壓壓榨，出油量為17.5 kg，則出油率為25%）。

2.2 萃取壓力對山茶籽油出油率的影響

萃取壓力的大小會直接影響到被萃取物的臨界狀態，一般來說，萃取壓力與萃取濃度呈正相關。因為裝置內壓力增加，將會導致二氧化碳的單位數量上升，帶來密度的上升，而二氧化碳的密度與萃取物的溶解度是正相關關系。二氧化碳密度增加，意味著分子間傳遞速度加快，那么溶質和溶劑的傳質速度便加快，從而加快溶解。

萃取壓力的變化導致出油率的變化見表2，可以看出，35 MPa為峰值，說明35 MPa的萃取壓力為最佳值。如果再增加萃取壓力，雖然二氧化碳的濃度依然會增加，但壓縮的程度不大，其溶解效果不會有很大的改變，但是壓力的加強會造成能耗增大。

表2 萃取壓力和時間對出油率的影響表

萃取壓力的增加，還會帶來出油速度的增加，從實驗結果中發現，當萃取壓力達到40 MPa時，萃取工作僅耗費90 min。所以，將萃取壓力定在35～40 MPa是最佳的。

2.3 萃取溫度對出油率的影響

萃取的溫度與油脂溶解于二氧化碳的程度和快慢有著一定的關系，當萃取溫度為30～40 ℃時，這兩者之間呈正比例關系，見表3。

表3 萃取溫度和時間對出油率的影響表

萃取的溫度對油的質量有著直接影響，一般而言，萃取的溫度越高，萃取出的油越渾濁，但是溫度過低的話，則出油率降低。所以，要選取一個適合的萃取溫度。在本次實驗中，選取的是30～45 ℃的萃取溫度，實驗結果見表4。

表4 萃取溫度對出油率以及油品質的影響表

從表4中的實驗數據可以看出，萃取濃度與溫度呈正相關，但是變化的程度不大，同時渾濁的程度也在往上增加，所以30 ℃為最佳值。

2.4 萃取時間對出油率的影響

從表2和表3可以看出，萃取的壓力達到40 MPa時，當萃取的時間不高于90 min，萃取的效率會增加，90 min即為萃取的臨界值。而當萃取的壓力處于35～40 MPa，當超過120 min，萃取的速度會暫緩，所以萃取的時間定在90～120 min為最佳。

2.5 分離壓力和溫度對萃取的影響

當投料由萃取釜轉移到分離釜，壓力降低、溫度增加，油脂在二氧化碳中的溶解度會變小，這時山茶籽油會從分離釜Ⅰ中分離出，所以一定要選擇一個合適的分離壓力和溫度值。通過實驗發現，分離釜Ⅰ的壓力在8～11 MPa，溫度在55～75 ℃，萃取出的山茶籽油的質量和凈值最佳。

2.6 萃取油的色澤

每個相等的時間，在不同的時間點萃取出的山茶籽油顏色和黏稠程度稍有不同。從實驗開始到實驗完成，隨著時間的增加，油的顏色變重，黏稠程度也增加，用人的視覺效果來分辨，主要可以分為三大階段，淺黃色A，黃色B，橙色C。萃取溫度的變化，以及壓力的變化，在實驗前期油脂的色澤變化并不很大，其變化主要在后兩個階段體現的。三時段油脂的羅維朋比色值見表5。

表5 不同時段接出油以及與壓榨油的色澤比較表

由上述可以推斷，不同時段接出來的山茶籽油成分組成可能不同，這有利于根據其各自的特性，開發出特殊功能的保健油、藥用油及化妝品油。

2.7 萃取油酸價、水分及揮發物

以本工藝研究所獲取的最佳萃取參數制取的山茶籽油無需精煉，其酸價、水分及揮發物指標均達到（或優于）國家壓榨一級山茶籽油的標準，結果見表6。

表6 超臨界萃取的山茶籽油酸價、水分及揮發物表

2.8 加熱實驗

處于超臨界狀態下的山茶籽油，采用280 ℃的高溫進行升溫實驗，山茶籽油的色澤變重，沒有絮狀物產生。而且試驗參數不合理會導致油的雜質加重，用此雜質較多的萃取油進行280 ℃加熱實驗仍無析出物，即加熱試驗仍然達到國標一級油標準。由此可見，超臨界萃取出的山茶籽油，后期加工處理除精濾外，其余工序均可取消。

3 結論

（1）采用CO2超臨界萃取山茶籽制取山茶籽油的工藝可行。試驗研究確定較適宜工藝條件是萃取壓力35～40 MPa，萃取溫度30 ℃，分離釜Ⅰ壓力8～11 MPa，溫度55～75 ℃，分離釜Ⅱ溫度25～40 ℃，投料量70 kg，萃取時間90～120 min。

（2）超臨界萃取的山茶籽油與傳統的壓榨油相比，不僅產品質量好，經濟價值高，更重要的是具有廣闊的市場開發前景。目前，超臨界萃取技術尚未在制油領域取得大的進展，主要原因是：生產能耗相對較高，連續化生產還有一定的困難。因此，該工藝技術比較適用于高附加值的山茶籽油、香料油、珍貴稀有油料的提取。山茶籽油富含山茶苷、山茶皂苷、茶多酚，角鯊烯等生理活性物質，油酸含量高達74%～87%[2]。應用超臨界萃取技術制取山茶籽油，出油率比傳統液壓壓榨高10%以上，品質好，無需精煉，較好地保留了山茶籽油中脂肪伴隨物的營養與功能，保持脂肪酸和甘油的天然狀態。超臨界萃取的山茶籽油可廣泛應用于食品、化妝品和醫療保健品，拓寬了其經濟價值。本工藝研究可為山茶籽油的進一步開發利用提供參考。

[1]金青哲，王興國，劉國艷.食用油中脂肪伴隨物的營養與功能[J].中國糧油學報，2012，27（9）：124-128.

[2]劉東風，陳木贈.茶籽油的開發與加工[J].福州大學學報，2002，30（s1）：730-732.