全 文 ：第 ! 卷第 # 期
$%&% 年 月
生"物"加"工"过"程
*4;?BDBW>HF?=G>EY;>9F>CBDDX?J;?BBF;?J
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@>;&&%7#.).0V7;DD?7&)-$ 8#)-!7$%&%7%#7%%#
收稿日期&$%%. 8%. 8$!
基金项目&国家科技支撑计划项目$$%%-Y(U,&Y%%)湖南省科技计划项目$$%%.*A,%&%)湖南省研究生科研创新项目$*^ $%%.Y&!,%
作者简介&黄翠莉$&.!#%"女"山东济宁人"硕士研究生"研究方向&食用油脂资源开发)吴苏喜$联系人%"教授"XN<=;G& D`I)$,e&)#7C><
响应面法对超临界 ,+
C
萃取茶籽仁油的工艺优化
黄翠莉"吴苏喜
$长沙理工大学 化学与生物工程学院"长沙 ,&%&&,%
摘"要&为了保证茶籽油的原生态品质"研究了茶籽仁油的超临界 *+
$
萃取技术"并运用响应面法对其萃取压力(
温度和时间等工艺条件进行了优化分析"得到的最佳工艺条件是在## a5=压力和,# l温度下连续萃取时间$ 4
此条件下的萃取得率为 #.f)k(出油效率达 !)fk"所得茶籽油只需简单的脱酸处理即达到国标 PY&&-)$$%%#
规定的压榨一级茶籽油水平
关键词&茶籽仁油)超临界*+
$
萃取)响应面法)气相色谱分析
中图分类号&_S$%&f&""""文献标志码&(""""文章编号&&)-$ 8#)-!$$%&%%%# 8%%&# 8%
+9G.H.I5G.2/2713904:4.G.:56:54M2/J.2L.J00LG45:G.2/
942:01127!%&(#% 100JK04/062.6MB 40192/1013475:0H0G-2J262;B
LR(/P*H;NG;"MRSHNI;
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(#% >;G=CC>F@;?J:>PY&&-)#$%%#7
N0B O24J1&!%&(#% DBB@ ABF?BG>;G)DH9BFCF;:;C=GC=F2>? @;>I;@BBI:F=C:;>?)FBD9>?DBDHFE=CB@>G>N
JO)J=DC4F><=:>JF=94O=?=GOD;D
""油茶籽是我国特有(湖南省占优势的木本油
料资源"茶籽仁含油 ,k左右 这种油茶籽油因
其活性营养组成与当今世界的.植物油皇后/#
橄榄油相类似而被称为 .东方橄榄油/ ,&- 但
是"我国现行的油茶籽制油工艺多为高温压榨或
溶剂浸出工艺 其中的高温压榨工艺破坏了茶
籽油的生物活性成分"而且后期精炼工艺复杂)
溶剂浸出工艺还需要使用具有一定毒性的有机
试剂"对油脂产品的生产环境和食用安全产生一
定的危害
超临界流体萃取$S*\X%技术是近 $% 多年迅速
发展起来并受到国内外广泛重视的一种分离新技
术"在天然产物提取分离领域具有许多独特的优
势"因而已经成为制取纯天然贵重油脂的关键技术
之一,$- 但是"超临界流体萃取目标组分的得率和
纯度对压力(温度和时间等工艺条件的改变很敏
感"因此"应用响应面分析法来优化超临界流体萃
取工艺条件很有必要
E?材料与方法
E=E?材料与试剂
""油茶籽仁粉"为湖南山润油茶科技发展公司原
料仓库留存料$已经储存 & 年%"经去壳(烘干(粉碎
后过 %f#- <*+
$
"纯度 ..f..k$食用级%)石油醚(苯(无水乙醇(
无水甲醇等均为市售分析纯
E=C?主要仪器与设备
""L(&$% % %& 型超临界萃取装置"南通华安
超临界萃取有限公司)MST $(比较测色仪"上海
现科仪器有限公司)高速万能粉碎机"北京市永光
明医疗仪器厂)SK* *脂肪测定仪"上海纤检仪器
有限公司)P* &,*气相色谱仪"日本岛津公司)旋
转蒸发器"上海雅荣生化设备仪器有限公司
E=@?实验方法
&7#7&"油脂的超临界流体萃取
称取过一定大小孔隙的泰勒标准筛的去壳油
茶籽仁粉$%% J装入萃取罐中"设置萃取釜的压力为
$ g# a5=(温度为 # g, l"分离釜的压力为
) g- a5= 泵入*+
$
"待达到设定条件后连续萃取
& g$ 4"*+
$
气化后循环使用"萃取液从分离釜底部
放出(称质量"萃取得率和萃取效率计算公式如下&
萃取得率i萃取液质量0原料质量j&%%k $&%
萃取效率i萃取得率0原料含油率j&%%k $$%
&7#7$"单因素实验
因在实验中*+
$
流量不能控制"所以把萃取压
力(萃取温度和萃取时间(原料粒度(水分含量等作
为变量"以萃取得率为考察指标"来确定影响油茶
籽油得率的主要因素
&7#7#"油脂的脂肪酸组成测定
取 & g$ 滴油样水解后加正己烷$f 加甲醇钠$/=+LN*L
#
+L%& 无水/=
$
S+
,
振荡 & g$ <;?"离心# %%% F0<;?"最后
取上清液用于色谱分析 进样量为&
!
T
运用气相色谱分析脂肪酸的组成"色谱升温程
序&&!% l停留%f <;?"以 l0<;?速度升至$%% l
停留% <;?"再以& l0<;?升至$,% l停留 <;?"最
后$ l0<;?升至$,$ l下停留$ <;?
采用峰面积归一化法进行相对含量分析,#-
&7#7,"油脂理化指标分析方法
色泽参照PY0_$$,)%#$%%! 罗维朋比色计法"
透明度(气味(滋味参照PY0_$#$%%! 感官鉴定
法"水分及挥发物含量参照 PY0_$!#$%%! 电烘
箱&% l恒质量法"酸价参照 PY0_#%#$%% 酸
碱中和滴定法"过氧化值参照PY0_#!#$%%"油
脂加热试验参照 PY0_#&#$%%!"油料含油量测
定参照 PY0_&%#.#$%%! 石油醚提取法"d
X
的测
定参照PY0_%%.7!$#$%%#
C?结果与讨论
C=E?单因素实验结果
""经测定"原料油茶籽仁的含油率为 ,f-!k
通过单因素实验得到油茶籽仁的最佳萃取条件&萃
取压力#% a5=(萃取温度,% l(萃取时间&f 4(原
料筛孔隙 %f#- <$
#k 其
中压力(温度(时间为主要影响因素
C=C?响应面优化实验结果
在预准备实验结果的基础上"选取萃取压力 $ g
# a5=(萃取温度 # g, l(萃取时间 & g$ 4"用
UBD;J? BI9BF:软件中的Y>INYB4?AB? 模型进行响应面
优化实验设计,, 8)- 由于衡量萃取过程好坏的一个重
要指标是萃取效率"而当原料的含油率保持 ,f-!k不
变时"萃取效率与萃取得率成正比"因此"本实验以萃
取得率$D%为评价指标 响应面优化实验的因素水平
见表 &"实验方案及结果见表 $
$7$7&"不同因素对萃取得率的影响
利用统计分析软件UBD;J? BI9BF:对表 $实验结果
进行分析"得到萃取得率$D%与萃取压力$L
&
%(萃取温
度$L
$
%和萃取时间$L
#
%之间的二次多元回归模型&
Di8&!f%) m$f!L
&
m%f#$L
$
8%f%$L
#
m-f$L
&
L
$
m
%f&$L
&
L
#
m%f&)L
$
L
#
8%f%L
$
&
8!f,L
$
$
8$f-L
$
#
""对该模型进行方差分析的结果见表 # 由表 #
可知"压力(温度(时间对萃取得率都有显著的影
响"其影响力从大到小依次为压力(时间(温度 而
交互作用对萃取得率都没有显著影响 模型中的?
值为 %f%%% &$ p%f%%"表明该回归方程线性显著)
失拟值为 %f&- !$ q%f%%"失拟不显著"表明该回
归方程拟合程度好
表 E?响应面因素水平
F5M60E?Q5:G2415/J60R06127V!A
水平 压力$L
&
%0a5= 温度 $L
$
%0l 时间$L
#
%04
8& $ # &
% #% ,% &f
& # , $
,& 生"物"加"工"过"程"" 第 ! 卷"
表 C?中心组合实验设计方案与结果
F5M60C?#L904.H0/G56J01.;/27:2HM./5G.2/5/J40136G1
编号
因素 萃取得率0k
"L
&
"L
$
"L
#
预测值 实测值
& "% "% "% #!f,, #!f-
$ "% "% "% #!f,, #!f-
# "% "% "% #!f,, #!f#.
, "% "& "& #.f$ #.f$
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& "% 8& 8& #)f), #)f#-
&) "& "% 8& #)f-& #)f-#
&- "& "% "& #.f%# #!f)
表 @?回归方程的方差分析
F5M60@?<54.5/:05/56B1.12740;4011.2/0\35G.2/
变异
来源 平方和 自由度 均方 J值
大于J值
的概率
模型 #,f%, . #f-! $)f-& %f%%% &
L
&
&f.) & &f.) &&$f-% %f%%% &
L
$
&f- & &f- &$f# %f%%. !
L
#
f), & f), #.f!) %f%%% ,
L
&
L
$
%f&# & %f&# %f.$ %f#-% )
L
&
L
#
%f#, & %f#, $f#! %f&)- $
L
$
L
#
%f)) & %f)) ,f)# %f%)! ,
L
$
&
)f-$ & )f-$ ,-f,) %f%%% $
L
$
$
%f&. & %f&. &f#) %f$!$
L
$
#
$f%% & $f%% &,f%. %f%%- &
剩余 %f.. - %f&,
失拟项 %f)- # %f$$ $f-) %f&- !
纯误差 %f#$ , %f%!&
总变异 #f%, &)
$7$7$"各因素间的交互作用对萃取得率响应面的
分析
利用UBD;J? BI9BF:软件对实验数据进行多项回
归拟合"做各因素间交互作用的二次响应面分析"
见图 &(图 $ 和图 #
图 E?)
E
和)
C
交互作用的响应面$)
@
为EPTZ -%
Q.;=E?)/G045:G.2/2740192/1013475:0724)
E
5/J)
C
图 C?)
E
和)
@
交互作用的响应面$)
C
为@ZP[Z ]%
Q.;=C?)/G045:G.2/2740192/1013475:0724)
E
5/J)
@
图 @?)
C
和)
@
交互作用的响应面$)
E
为C[PTC AX5%
Q.;=@?)/G045:G.2/2740192/1013475:0724)
C
5/J)
@
&
"第 # 期 黄翠莉等&响应面法对超临界*+
$
萃取茶籽仁油的工艺优化
由图 &(图 $ 和图 # 可知"L
&
(L
$
和 L
#
任意两者
之间的交互作用都不显著 压力是影响油茶籽的
超临界*+
$
萃取得率的最主要影响因素"温度和时
间分别次之
$7$7#"最佳工艺条件及其验证实验
通过UBD;J? BI9BF:软件分析"得出萃取油茶籽
油的最佳工艺条件为&萃取压力## a5=萃取温度
,# l(萃取时间$ 4
在此条件下进行 # 组平行验证实验的平均得率
为 #.f)k"与软件估测值 #.f,k基本一致"说明响
应面法优化出来的该工艺条件$压力## a5=(温度
,# l(时间$ 4%是可行的
C=@?茶籽仁油的脂肪酸组成分析结果
对在上述最佳工艺条件下萃取得到的茶籽仁
油进行气相色谱分析"并通过与标准色谱图保留时
间的比对来确定各峰的脂肪酸名称"得到的色谱图
及分析结果见图 , 及表 ,
图 T?油茶籽仁油的气相色谱图
Q.;=T?+.6SG05 !%&(#% 100JK04/062.6
表 T?茶籽仁油的脂肪酸组成及相对质量分数
F5M60T?Q5GB 5:.J:2H921.G.2/5/J:2/G0/G27
G05 100JK04/062.6
脂肪酸 峰面积 相对质量分数0k
棕榈酸 & ,.#f)-& &!f#
硬脂酸 )$#f,# -f-
油酸 ,,-f#! ))f!
亚油酸 !f,, -f$
合计 ! &%f&&) &%%
""PY&&-)#$%%# 描述油茶籽的主要脂肪酸组
成&饱和酸 -k g&&k(油酸 -,k g!-k(亚油酸
-k g&,k 与此标准比较"表 , 中饱和酸量$棕榈
酸和硬脂酸%明显偏高"而油酸和亚油酸量明显偏
低 这可能是因为实验所用油茶籽为 & 年前收获的
陈茶籽"在储存期间已经发生了油酸和亚油酸的氧
化分解)也可能是因为实验所用茶籽为掺杂有茶叶
树籽或未成熟油茶籽的生产余存料 具体原因还
需要进一步研究落实
C=T?茶籽仁油的质量等级指标分析
在最佳工艺条件下所得茶籽仁油的质量等级
指标检测结果见表
""从表 可见"除了酸价外"超临界萃取的茶籽仁
油达到了国标PY&&-)#$%%# 规定的一级压榨成品
茶籽油指标要求)而且其 d
X
量高达&!#f, 于文献,--所述橄榄油的d
X
量&)! 超临界萃取技术对 d
X
等生物活性成分具有保护
优势
表 U?超临界,+
C
萃取茶籽仁油的质量指标
F5M60U? 3^56.GB ./J0L 27G05 100JK04/062.6MB
13904:4.G.:56,+
C
0LG45:G.2/
项目""""
PY&&-)#$%%#
一级压榨成品
茶籽油
油茶籽
仁油
色泽$罗维朋比
色槽$f, <<%
黄$
$
#%
红$
$
$f%%
黄$
$
#%
红$
$
%f,%
香气(风味
具有油茶籽油
固有的气味和
滋味"无异味
具有油茶籽油
固有的气味和
滋味"无异味
透明度 澄清(透明 澄清(透明
水分及挥发物0k
$
%f&%
$
%f%.
酸值$c+L%0$过氧化值0$<<>G!AJ8&% $)f% $f$
"
$d
X
% 0$8&
%
&)! &!#f,
@?结?论
&%超临界*+
$
萃取油茶籽仁油的最佳工艺条件
为萃取压力## a5="萃取温度,# l"萃取时间$ 4
此条 件 下 的 萃 取 得 率 为 #.f)k" 出 油 效 率
为 !)fk
$%超临界*+
$
萃取的油茶籽仁油保持了茶籽油
的天然香气和风味"只需经过简单的脱酸过程"即
可达到国标 PY&&-)#$%%# 规定的压榨一级茶籽
油水平"而且油中 d
X
得到有效保护 可见"采用该
新工艺可以省去繁琐的精炼工序"缩短生产周期"
提高成品油产率"保证成品油的原生态品质
)& 生"物"加"工"过"程"" 第 ! 卷"
参考文献&
,&-"吴雪辉"黄永芳"谢治芳7茶油的保健功能作用及开发前景
,W-7食品科技"$%%$!%&.,N.)7
MH H^B4H;"LH=?JQ>?JE=?J" ;^BK4;E=?J7LB=G:4 EH?C:;>?D=?@
9F>D9BC:;]B>E!%&(#% >;G,W-7\>>@ SC;B?CB=?@ _BC4?>G>JO"
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,$-"吴雪辉"陈北光"黄永芳"等7超临界 *+
$
萃取茶油的工艺条件
的研究,W-7食品科技"$%%-$$%&&#.N&,&7
MH H^B4H;"*4B? YB;JH=?J"LH=?JQ>?JE=?J"B:=G7S:H@O>? :BC4N
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$
BI:F=C:;>? >E:4B!%&(#% >;GD,W-7\>>@
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,#-"邓乾春"曾常敏"田斌强"等7白果油的提取及脂肪酸组成分析
,W-7中国油脂"$%%-"#$$&%%&-)N-.7
UB?J1;=?C4H?"KB?J*4=?J<;?"_;=? Y;?b;=?J"B:=G7XI:F=C:;>?
=?@ E=:O=C;@ C><9>D;:;>? >EJ;?AJ>>;G,W-7*4;?=+;GD=?@ \=:D"
$%%-"#$$&%%&-)N-.7
,,-"郑辉杰"李志强"刘伟"等7响应面法优化番茄红素提取工艺研
究,W-7北方园艺"$%%.$$%&N!7
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:;>? GOC>9B?BHD;?JFBD9>?DBDHFE=CB@>G>JO,W-7/>F:4BF?
L>F:;CHG:HFB"$%%.$$%&N!7
,-"许晖"孙兰萍"张斌"等7响应面法优化花生壳黄酮提取工艺的
研究,W-7中国粮油学报"$%%."$,$&%&&%-N&&$7
H^ LH;"SH? T=?9;?J"K4=?JY;?"B:=G7+9:;<;3=:;>? >EBI:F=C:;>?
:BC4?;bHB>EEG=]>?>;@DEF>< 9B=?H:4HGHD;?JFBD9>?DBDHFE=CB
@>G>JO,W-7W>HF?=G>E:4B*4;?BDB*BFB=GD=?@ +;GD(DD>C;=N
:;>?"$%%."$,$&%&&%-N&&$7
,)-"Y=DU"Y>O=C;[L7a>@BG;?J=?@ >9:;<;3=:;>? [&HD=2;G;:O>EFBN
D9>?DBDHFE=CB@>G>JO,W-7W>HF?=G>E\>>@ X?J;?BBF;?J"
$%%-"-!$#%&!#)N!,7
,--"胡健华"韦一良"何东平"等7脱壳冷榨生产纯天然油茶籽油
,W-7中国油脂"$%%."#,$&%&&)N&.7
LH W;=?4H="MB;Q;G;=?J"LBU>?J9;?J"B:=G75FB9=F=:;>? >E?=:HN
F=G>;GN:B=C=;G2O@B4HG;?J=?@ C>G@N9FBDD;?J,W-7
*4;?=+;GD=?@ \=:D"$%%."#,$&%&
##############################################
&)N&.7
国外动态
R+5公司和印度石油公司合作开发生物燃料项目
霍尼韦尔旗下的R+5公司和印度石油公司$[+*T%于 $%&% 年 , 月 & 日签署协议"R+5与 [+*T合作研
究和开发宽范围的生物燃料技术与项目
两家公司将评估设置验证规模生产装置"以便在印度石油公司生产基地采用非食用原料"在印度生产
绿色运输燃料 [+*T和霍尼韦尔R+5公司还将评估热解油技术转化木质纤维材料或植物生物质生产可再
生能源和热量的可行性 [+*T也将集中于研究和开发生产海藻油"以生产绿色燃料的原料
R+50埃尼XC>E;?;?J工艺使用催化加氢技术"可使天然油脂和动物脂肪转化成霍尼韦尔绿色柴油燃料
该产品与传统柴油在化学上相似"与生物柴油和石油基柴油相比"改进的性能包括较高的十六烷值(良好的
低温流动性和低排放量 使用绿色柴油可使现有的柴油燃料改质
霍尼韦尔R+5公司还开发了工艺技术"可生产霍尼韦尔喷气绿色燃料"供军用和商用飞机应用"该公司
已承揽了美国国防先进研究项目局$U(Z5(%合同 该工艺过程生产的燃料"可满足所有关键的飞行规范"
同时又减少排放和提高能源密度"可使飞机减少燃料飞得更远
$%%! 年"霍尼韦尔R+5公司与X?DO?公司成立合资公司 X?]BFJB?:技术公司"提供快速热解加工技术"
使生物质如森林或农业废弃物转化成热解油"用于产热和发电
$文伟河%
-&
"第 # 期 黄翠莉等&响应面法对超临界*+
$
萃取茶籽仁油的工艺优化