山茶籽油超临界萃取的工艺研究

◎ 刘东风

（福建省粮油科学技术研究所，福建 福州 350000）

山茶籽油作为我国民间药食同源的高档食用油，在制取过程中，如何保留油中的有效活性物质及油中存在的至今尚未探明的有益微量营养成分，是山茶籽油制取工艺的技术难题。油脂过度精炼，忽视脂肪伴随物的营养与功能，是我国食用油营养及消费领域存在的一大误区，食用油生产应提倡：精致制取、适度精炼的理念，整个生产过程均应保持脂肪酸和甘油酯成分的天然状态[1]。

长期以来，在制作山茶籽油时多使用的是压榨、浸出两大方法，这两种方法虽然已经形成了较为成熟的技术，但是其在制取的过程中会破坏营养成分和脂肪酸，还会导致油的杂质多、味苦和其他有害物质的残留等等，从而阻碍了山茶籽油向高端市场进军，不经过精炼，难以符合食用油国家标准，更难以达到医药和化妆品行业的应用要求。如果进行精炼，则山茶籽油特有的风味等感观特性丧失，脂肪伴随物的营养功能遭到破坏。因此传统的油脂压榨与精炼工艺制约了油茶籽油的进一步开发应用。

本工艺研究运用惰性气体二氧化碳在超临界状态下制取山茶籽油，并在气相中与油分离，整个制取过程操作简便、提取率高、含胶质少、色泽浅，通过萃取参数的调整，脱除游离脂肪酸，省去油脂脱胶、脱酸、脱色等精炼工序，避免脂肪酸及脂肪伴随物的营养与功能受到干扰，获得高品质、高价值的山茶籽油。这样一种山茶籽油不仅可以作为食品来食用，还可以用于医疗和化妆品等，拓宽了产品的价值。

1 材料与工艺

1.1 材料和仪器

南通仪创实验仪器有限公司生产的HA2240-11(10+1)超临界萃取设备，纯度99.5%的CO2钢瓶气体，福州市北峰李贵油料种植农民专业合作社提供的山茶籽，其他试剂AR级化学试剂。

1.2 萃取工艺与方法

（1）萃取工艺流程。实验装置是HA2240-11（10L+1L）萃取装置。制作流程设计：二氧化碳从钢瓶中释放后，进入降温装置，在高压泵获得压强后便能与之一同进入萃取釜，在完成萃取之后，所获得的物质进入分离釜Ⅰ完成降压，从而获得山茶籽油，剩余的气体将再次进入分离釜Ⅱ以备继续利用。工艺流程如图1所示。

图1 萃取工艺流程图

（2）油料预处理。山茶籽→脱壳→粉碎→过筛（12目）→称量→装料。

（3）含油量的测定。索氏抽提法。

（4）山茶籽油油色测定。罗维朋比色法。

（5）萃取出油率计算公式。出油率（%）=萃取物重量/原料重量×100%。

（6）萃取出油效率计算公式。出油效率（%）=出油率/总油脂含量×100%。

2 结果与分析

2.1 投料量对出油率的影响

如果粉碎程度特定，那么投料量的大小与萃取浓度高低直接有关。投料量过大，会造成原料的堆积，不利于二氧化碳流动，从而导致整个装置内的气流不均匀，这反而会导致萃取浓度不高。而二氧化碳的数量确定不变时，增加投料量会导致每单位原料的流量下降，从而使得萃取浓度降低，但是这也并不意味着投料量越少越好，因为太少的投料量，将难以使得相关装置顺利完成萃取，从而降低设备的使用效率。试验所用脱壳茶籽仁含油36.5%，其他条件相同所获得的萃取结果见表1。

表1 投料量对出油率的影响表

由表1得出，当将山茶籽粉的投入量添加至80 kg时，萃取浓度变低，说明70 kg达到了峰值。此时的出油率为35.8%，比传统的液压压榨出油率高10%以上（用该批茶籽仁70kg进行液压压榨，出油量为17.5 kg，则出油率为25%）。

2.2 萃取压力对山茶籽油出油率的影响

萃取压力的大小会直接影响到被萃取物的临界状态，一般来说，萃取压力与萃取浓度呈正相关。因为装置内压力增加，将会导致二氧化碳的单位数量上升，带来密度的上升，而二氧化碳的密度与萃取物的溶解度是正相关关系。二氧化碳密度增加，意味着分子间传递速度加快，那么溶质和溶剂的传质速度便加快，从而加快溶解。

萃取压力的变化导致出油率的变化见表2，可以看出，35 MPa为峰值，说明35 MPa的萃取压力为最佳值。如果再增加萃取压力，虽然二氧化碳的浓度依然会增加，但压缩的程度不大，其溶解效果不会有很大的改变，但是压力的加强会造成能耗增大。

表2 萃取压力和时间对出油率的影响表

萃取压力的增加，还会带来出油速度的增加，从实验结果中发现，当萃取压力达到40 MPa时，萃取工作仅耗费90 min。所以，将萃取压力定在35～40 MPa是最佳的。

2.3 萃取温度对出油率的影响

萃取的温度与油脂溶解于二氧化碳的程度和快慢有着一定的关系，当萃取温度为30～40 ℃时，这两者之间呈正比例关系，见表3。

表3 萃取温度和时间对出油率的影响表

萃取的温度对油的质量有着直接影响，一般而言，萃取的温度越高，萃取出的油越浑浊，但是温度过低的话，则出油率降低。所以，要选取一个适合的萃取温度。在本次实验中，选取的是30～45 ℃的萃取温度，实验结果见表4。

表4 萃取温度对出油率以及油品质的影响表

从表4中的实验数据可以看出，萃取浓度与温度呈正相关，但是变化的程度不大，同时浑浊的程度也在往上增加，所以30 ℃为最佳值。

2.4 萃取时间对出油率的影响

从表2和表3可以看出，萃取的压力达到40 MPa时，当萃取的时间不高于90 min，萃取的效率会增加，90 min即为萃取的临界值。而当萃取的压力处于35～40 MPa，当超过120 min，萃取的速度会暂缓，所以萃取的时间定在90～120 min为最佳。

2.5 分离压力和温度对萃取的影响

当投料由萃取釜转移到分离釜，压力降低、温度增加，油脂在二氧化碳中的溶解度会变小，这时山茶籽油会从分离釜Ⅰ中分离出，所以一定要选择一个合适的分离压力和温度值。通过实验发现，分离釜Ⅰ的压力在8～11 MPa，温度在55～75 ℃，萃取出的山茶籽油的质量和净值最佳。

2.6 萃取油的色泽

每个相等的时间，在不同的时间点萃取出的山茶籽油颜色和黏稠程度稍有不同。从实验开始到实验完成，随着时间的增加，油的颜色变重，黏稠程度也增加，用人的视觉效果来分辨，主要可以分为三大阶段，浅黄色A，黄色B，橙色C。萃取温度的变化，以及压力的变化，在实验前期油脂的色泽变化并不很大，其变化主要在后两个阶段体现的。三时段油脂的罗维朋比色值见表5。

表5 不同时段接出油以及与压榨油的色泽比较表

由上述可以推断，不同时段接出来的山茶籽油成分组成可能不同，这有利于根据其各自的特性，开发出特殊功能的保健油、药用油及化妆品油。

2.7 萃取油酸价、水分及挥发物

以本工艺研究所获取的最佳萃取参数制取的山茶籽油无需精炼，其酸价、水分及挥发物指标均达到（或优于）国家压榨一级山茶籽油的标准，结果见表6。

表6 超临界萃取的山茶籽油酸价、水分及挥发物表

2.8 加热实验

处于超临界状态下的山茶籽油，采用280 ℃的高温进行升温实验，山茶籽油的色泽变重，没有絮状物产生。而且试验参数不合理会导致油的杂质加重，用此杂质较多的萃取油进行280 ℃加热实验仍无析出物，即加热试验仍然达到国标一级油标准。由此可见，超临界萃取出的山茶籽油，后期加工处理除精滤外，其余工序均可取消。

3 结论

（1）采用CO2超临界萃取山茶籽制取山茶籽油的工艺可行。试验研究确定较适宜工艺条件是萃取压力35～40 MPa，萃取温度30 ℃，分离釜Ⅰ压力8～11 MPa，温度55～75 ℃，分离釜Ⅱ温度25～40 ℃，投料量70 kg，萃取时间90～120 min。

（2）超临界萃取的山茶籽油与传统的压榨油相比，不仅产品质量好，经济价值高，更重要的是具有广阔的市场开发前景。目前，超临界萃取技术尚未在制油领域取得大的进展，主要原因是：生产能耗相对较高，连续化生产还有一定的困难。因此，该工艺技术比较适用于高附加值的山茶籽油、香料油、珍贵稀有油料的提取。山茶籽油富含山茶苷、山茶皂苷、茶多酚，角鲨烯等生理活性物质，油酸含量高达74%～87%[2]。应用超临界萃取技术制取山茶籽油，出油率比传统液压压榨高10%以上，品质好，无需精炼，较好地保留了山茶籽油中脂肪伴随物的营养与功能，保持脂肪酸和甘油的天然状态。超临界萃取的山茶籽油可广泛应用于食品、化妆品和医疗保健品，拓宽了其经济价值。本工艺研究可为山茶籽油的进一步开发利用提供参考。

[1]金青哲，王兴国，刘国艳.食用油中脂肪伴随物的营养与功能[J].中国粮油学报，2012，27（9）：124-128.

[2]刘东风，陈木赠.茶籽油的开发与加工[J].福州大学学报，2002，30（s1）：730-732.