青金桔籽油螺旋压榨工艺及其理化特性研究

(张红建 梁爱文 王青松 邹 易 郑联合

(海南省粮油科学研究所1，琼海 571400)

(海南青金桔食品科技有限公司2，琼海 571400)

青金桔(citrusmicrocarpa)又称青桔、山桔、年桔等，为芸香科柑橘族金柑属，是宽皮柑橘(CitrusreticulateBlanco)和金桔(Fortunellaspp)的杂交品种[1，2]，主要分布于我国海南、台湾两省以及马来西亚、印度尼西亚、泰国、菲律宾等东南亚地区，是热带及亚热带地区的代表性榨汁用柑橘。青金桔籽、皮、果汁含量在全果中的占比分别为13%、45%、42%左右[3]。每年仅海南地区榨汁后可得青金桔籽2.3万t左右，但由于缺乏相应的加工技术，这些籽基本随果渣一并被丢弃，这不仅造成资源的极大浪费，而且造成环境的污染。Manaf等[3]研究发现青金桔籽含油量在35%左右，高于棉籽(18.84%～30.82%)[4]、大豆(18%～23%)[5]和油茶籽(20%～35%)[6]等油料。组成青金桔籽油的主要脂肪酸为油酸(32%)、亚油酸(30%)、棕榈酸(21%)，其不饱和脂肪酸含量达74%。并且研究表明，柑橘籽油中含有丰富的柠檬苦素、黄酮类化合物、磷脂、VE等，可以明显降低大鼠的血糖、血清甘油三脂、胆固醇，提高血清中高密度胆固醇(HDL-C)的含量[7]，因此，青金桔籽油具有开发成功能性保健油脂或食用油脂的潜力。

螺旋压榨是物理压榨方法，制得的产品风味独特，无溶剂残留，能较大的保留原料原有的营养成分和风味物质，产品品质高，适用于小批量特种油料的加工[8]。螺旋压榨得油率、产品品质等与物料种类、形态大小、入榨水分、入榨温度、仁壳比等多种因素有关。然而，目前还鲜有青金桔籽螺旋压榨工艺相关研究，以及压榨青金桔籽感官、理化、活性物质含量及挥发性物质成分等相关报道。

本研究以食品工业废弃物青金桔籽为原料，研究青金桔籽油螺旋压榨制备工艺条件，对压榨青金桔籽油感官、理化特性及活性物质进行测定，采用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)对青金桔籽油的挥发性物质进行研究，为青金桔籽油的开发利用提供参考。

1 材料和方法

1.1 主要材料与试剂

青金桔籽；无水乙醚、异丙醇、酚酞、氢氧化钾、硫代硫酸钠、碘化钾等均为分析纯。甲醇、氯仿等用于气、液相的试剂均为色谱级。

1.2 主要仪器与设备

Trace1310 ISQ气相色谱-质谱联用仪，Bestday ZYJ-9018螺旋榨油机，Heal Force Neofuge 15R离心机，Agilent6890N-5975B气质联用仪，Agilent1260液相色谱。

1.3 实验方法

1.3.1 原料预处理

将青金桔的籽取出，洗净，沥干，在50 ℃烘箱中烘10～12 h，使其含水量维持在4%～6%，放入干燥器中备用。

1.3.2 螺旋压榨制油法

将一定含水量、一定仁壳比的500.0 g青金桔籽放入榨油机中，炒制一定时间，压榨得青金桔籽毛油，然后放4 000 r/min离心10 min，去除沉淀，得青金桔籽油。炒制时间分别为0、4、8、12、16 min，含水量分别为3.5%、5.5%、7.5%、9.5%、14.0%(将所需水量雾化后均匀喷洒到青金桔籽上，密闭24 h使其水分平衡)，仁壳比分别为8∶2、7∶3、6∶4、5∶5(完整青金桔籽仁壳比为7∶3，压破青金桔籽去除部分籽皮使得仁壳比大于7∶3的，同理添加部分籽壳使得原料仁壳比小于7∶3)，以青金桔籽油提取率为指标，确定最佳提取工艺。提取率计算公式如下：

式中：m0为取青金桔籽粉质量/g；m1为提取的青金桔籽油质量/g；V为青金桔籽含油率/%。

1.3.3 指标测定方法

粗脂肪测定采用GB 2906—1982法；水分测定采用GB 2009.3—2016直接干燥法；色泽鉴定采用GB/T 22460—2008法；酸价测定采用GB5009.229—2016冷溶剂指示剂滴定法；折光指数测定采用GB/T 5527—2010法；碘值测定采用GB/T 5532—2008法；过氧化值测定采用GB 5009.227—2016滴定法。皂化物采用GB/T 5534—2008；不皂化物采用GB/T 5535.1—2008；相对密度采用GB/T 5526—1985；总黄酮采用LS/T 6119—2017。

1.3.4 青金桔籽油脂肪酸组成测定

甲酯化方法：采用GB 5009.168—2016中的酯交换法进行。

色谱条件：色谱柱：TG-5MS型毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；升温程序：80 ℃保持1 min，以10 ℃/min升至200 ℃，以5 ℃/min升至250 ℃，以2 ℃/min升至270 ℃保持3 min；进样口温度280 ℃，检测器温度290 ℃，载气(He)流速1.2mL/min，进样量1 μL；分流比10∶1。

质谱条件：电子轰击(EI)离子源；电子能量70 eV；扫描范围(m/z)30～400。脂肪酸的定性采用MS谱库相似度检索定性，定量采用峰面积归一化法。

1.3.5 β-谷甾醇测试方法

采用液相色谱对青金桔籽油中β-谷甾醇进行测定。前处理方法为：取适量试样于50 mL离心管中，加入100 mL氯仿超声提取45 min，滤液另取保存，滤渣再加80 mL氯仿重提一次，合并两次滤液，旋转蒸发至干，用甲醇定容至2 mL，过0.45 μm有机膜，上机分析。色谱条件：采用Agilent C18(4.6 mm×250 mm×5 μm)色谱柱，DAD检测器，柱温35 ℃，进样量10 μL，流动相为甲醇∶水=96∶4，流速为1.2 mL/min，检测波长为210 nm。采用β-谷甾醇标本制作标准曲线，样品测定结果代入标准曲线中求得样品中β-谷甾醇含量。

1.3.6 柠檬苦素、诺米林测定方法

采用液相色谱对青金桔籽油中柠檬苦素、诺米林进行测定。前处理方法：称取适量混匀试样加入60 mL二氯甲烷于50 ℃回流提取1 h，过滤取滤液，在50 ℃下旋转蒸发至干，用5 mL乙腈溶解残渣，过0.45 μm滤膜上机分析。色谱条件：色谱柱：采用Agilent C18(4.6 mm×250 mm×5 μm)色谱柱，DAD检测器，柱温为25 ℃，进样量10 μL，流动相为45%乙腈水溶液，流速为1.0mL/min，检测波长为210 nm。采用柠檬苦素、诺米林标本制作标准曲线，样品测定结果代入标准曲线中求得样品中柠檬苦素、诺米林含量。

1.3.7α-生育酚测定方法

采用液相色谱对青金桔籽油中α-生育酚进行测定。前处理方法：称取适量试样，加入100 mL VC-乙醇溶液(2 g VC加入10 mL的超纯水溶解，再加90 mL的无水乙醇)和25 mL氢氧化钾溶液(50%)，皂化30 min，皂化液用50 mL石油醚提取两次，合并醚层，用100 mL水洗涤醚层至中性，醚层过无水硫酸钠层后旋蒸至近干，氮吹至干，用10 mL甲醇定容，过0.22 μm滤膜，上机。色谱条件：采用Agilent C18(4.6 mm×150 mm×5 μm)色谱柱， DAD-FLD检测器，柱温为20 ℃，进样量10 μL，流速为1.0mL/min，维生素E激发波长为294 nm，发射波长为328 nm，流动相A为甲醇，流动相B为水，流动相比例为A∶B=98%∶2%。采用α-生育酚标本制作标准曲线，样品测定结果代入标准曲线中求得样品中α-生育酚含量。

1.3.8 挥发性物质测定方法

前处理方法：称取适量样品于顶空瓶中，加3 mL饱和NaCl溶液密封，样品于37 ℃下平衡30 min，用固相萃取针萃取30 min，待萃取结束后，萃取针在进样口解吸5 min。

仪器方法：采用HP-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)色谱柱，不分流模式，载气流速为1.0 mL/min，进样口温度为250 ℃，扫描方式为Full Scan，离子源温度为230 ℃，四级杆温度为180 ℃。升温程序为，起始温度40 ℃，保持3 min，以3 ℃/min的速率升至160 ℃，保持2 min，再以8 ℃/min的速率升至250 ℃，保持3 min。

采集到的质谱图利用NIST谱库进行检索，鉴定样品中的挥发性成分，并利用面积归一化法分析各成分的相对含量。

1.3.9 感官评价分析方法[9]

12个接受培训的感官评价人员(女性7名，男性5名，年龄在24～43岁)组成感官评价小组。成员在感官评价小组长的组织下对青金桔籽油进行感官评价，确定青金桔籽油感官评价描述词，见表1。每个感官描述词用15个刻度来表示其味道的强弱，最强为15，最弱为1。在感官分析过程中，将放在有编码的密闭玻璃容器中的油样与水、一片苹果、无盐饼干和一个祛痰杯一起提供给小组。测试在室温下进行的，随机选取样品。每一份青金桔籽油进行3次测试。

表1 感官评价描述词及定性依据

1.4 数据处理

实验均重复3次，结果取平均值。数据采用SPSS软件中的单因素ANOVA 和Tukey’s进行比较分析，其置信区间不小于95%。

2 结果与分析

2.1 单因素实验

2.1.1 炒制时间

在入榨青金桔籽含水量为5.5%、仁壳比为7∶3、炒制温度为170 ℃的条件下，研究不同炒制时间对青金桔籽油提取率的影响，实验结果如图1所示。随着炒制时间的延长，青金桔籽油提取率不断增加，当炒制时间达到8 min时，提取率达到最大的90.38%，此时青金桔籽油呈墨绿色，具有青金桔特有的香气和焙烤气味。但随着炒制时间进一步增加，青金桔籽油提取率有所降低，并且压榨所得青金桔籽油具有较强烈的焦糊味。炒制时间增加，物料温度也随之增加，这有利于提高榨料的可塑性并降低油脂的黏性，使得青金桔籽油的提取率增加[10]。但随着炒制时间的增加，青金桔籽中的水分会急剧蒸发，导致青金桔籽的正常塑性破坏，提取率降低。并且随着温度的进一步的增加，原料中美拉德反应可能加剧，甚至出现焦化现象，使得油脂颜色增加、活性物质损失并可能产生苯并芘等有毒有害物质。因此，压榨前炒制时间为8 min。

图1 不同因素对青金桔籽油提取率的影响

2.1.2 含水量

在仁壳比为7∶3、炒制时间为8 min的条件下，研究不同入榨前青金桔籽含水量对青金桔籽油提取率的影响，实验结果如图1所示。青金桔籽含水量在3.5%～14.0%内时，随着含水量的增加，青金桔籽油提取率不断降低。可能的原因是，青金桔籽含水量增加使其在压榨过程中塑性降低，并且高的含水量可减少油脂流出通路，使油脂流出受阻。青金桔籽含水量在5.5%以下时，其提取率虽有所增加，但是所得油颜色较深，并且具有较强的焦糊味。原因可能是青金桔籽含水量过低，炒制时水分快速蒸发，青金桔籽中蛋白、糖类等物质发生美拉德反应或其他聚合反应生成色素类物质。综合考虑，入榨前青金桔籽含水量控制在5.5%左右。

2.1.3 仁壳比

在入榨含水量5.5%、炒制时间为8 min的条件下，研究不同仁壳比对青金桔籽油提取率的影响，实验结果如图1所示。仁壳比在8∶2～5∶5的范围类，青金桔籽油提取率先增加后降低，仁壳比为6∶4时，其提取率达到最大的91.56%。仁壳比高，原料中蛋白、油脂等物质含量高，但压榨过程中物料塑性较差、黏性较强，不适合油路的形成，导致青金桔籽中油脂不能及时排除。仁壳比较低时，油料中纤维含量较高，对青金桔籽中的油具有较大的吸附作用，使得青金桔籽油提取率较低。7∶3的仁壳比为正常情况下完整青金桔籽仁的质量与壳质量的比值，其提取率不是最大值，但其提取率也达到90%左右。因此，为减少榨油时工作量，建议不添加任何额外壳或助榨剂，对青金桔籽进行整粒压榨。

2.2 压榨青金桔籽油的常规指标

按2.1所得出的青金桔籽油最佳压榨条件制备青金桔籽油并测定其常规指标。由表2可见，青金桔籽油的相对密度(20 ℃)、折光率(25 ℃)分别为0.934、1.468 7，与柠檬籽油(0.94、1.47)相似。折光率与脂肪酸、甘油酯的结构及油脂伴随物等有密切的关系，通常折光率随碳链的增长和不饱和度的增加而增加[12]。青金桔籽油的折光率与柠檬籽油相似，可以推断出青金桔籽油中不饱和程度、碳链长度及油脂伴随物等可能与柠檬籽油类似。

表2 青金桔籽油常规指标

压榨青金桔籽油颜色为墨绿色，罗维朋比色计测得值为黄74.1、红4.0、蓝7.0，其颜色较深。原因可能跟几个方面有关，一是青金桔籽中本身色素含量较高，压榨过程中色素随油脂一同被提取；二是炒制及压榨过程中，局部物料温度较高，蛋白质与糖类物质等发生美拉德反应或其他聚合反应生成色素类物质。

酸价表明的是油脂中游离脂肪酸的含量。过氧化值是油脂中过氧化物生成量，表明油脂初期被氧化的程度。它们都是油脂质量优劣的重要评价指标。青金桔籽油酸价为1.02 mg KOH/g、过氧化值为0.15 g/100 g，均低于国家食用植物油标准(GB 2716—2018)中酸价(≤3 mg KOH/g)、过氧化值(≤0.25 g/100 g)的要求。

青金桔籽油碘值为118.13 g/100 g与柠檬籽油(117.49 g/100 g)相当，属于半干性油，不饱和程度比较高，加工、储藏过程中应注意控制相关条件，防止其氧化酸败。青金桔籽油的皂化值略高于柠檬籽油，这可能跟油脂种类及提取条件等有关。青金桔籽油的不皂化物质量分数为0.43%，比柠檬籽油的低。不皂化物包括生物活性高的甾醇类、高分子脂肪醇、色素、生育酚等，其中甾醇类占主要部分。因此，青金桔籽油中活性物质的含量和种类需进一步研究。

2.3 青金桔籽油的脂肪酸组成

采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对青金桔籽油脂肪酸组成进行测定，并与文献报道的其他主要柑橘籽油进行对比，结果见表3。因为柑橘品种及油脂加工条件等不同，组成青金桔籽油的脂肪酸种类及相对含量均与其他常见的柑橘类籽油不同(P<0.05)。青金桔籽油中不饱和脂肪酸为73.54%，与柠檬籽油(73.25%)相近，显著高于葡萄柚籽油(64.1%)、甜橙籽油(65.59%)和红橘籽油(68.73%)。其主要不饱和脂肪酸为油酸(35.49%)、亚油酸(29.79%)、亚麻酸(6.5%)。多不饱和脂肪酸主要由亚油酸、亚麻酸构成，其对稳定细胞膜功能、调控基因表达、维持细胞因子和脂蛋白平衡等方面具有重要的生理功能[15]。青金桔籽油中亚油酸含量较其他柑橘籽油低(33.77%～39.55%)，但其亚麻酸显著高于葡萄柚籽油(4.36%)、甜橙籽油(3.44%)和红橘籽油(3.57%)[14]。青金桔籽油中饱和脂肪酸含量为26.39%，主要为棕榈酸(17.17%)、硬脂酸(8.09%)。青金桔籽油中棕榈酸含量显著低于其他类柑橘籽油[14](20.88%～32.17%)，但其硬脂酸含量确显著高于其他四种柑橘籽油。此外，青金桔籽油中还检测到其他四种柑橘籽油中不存在的脂肪酸：十七烷酸、二十碳烯酸、二十二碳烯酸、二十四烷酸。

表3 青金桔籽油的脂肪酸组成及相对含量

2.4 青金桔籽油活性物质

青金桔籽油中各活性物质含量测定结果如表4所示。青金桔籽油中活性物质丰富，其中β-谷甾醇含量达到1 776.98 μg/g，是红橘、长叶橙、梁平柚种子油(29.34～35.70 μg/g)的50倍以上[15]，与橄榄油类似(1 000～2 000 μg/g)，但低于油茶籽油(2 422 μg/g)[16]。植物甾醇具有胆固醇类似的结构，主要存在于植物油和坚果中。β-谷甾醇是植物甾醇中主要组成部分，占植物油中甾醇含量的70%以上[11]，前期研究表明β-谷甾醇有助于降低胆固醇水平，并通过抑制肿瘤生长和刺激细胞凋亡达到预防和抑制多种癌症发生的作用[17]。青金桔籽油中β-谷甾醇含量较高，可能具有相关方面的功能。

表4 青金桔籽油活性物质测定结果

青金桔籽油中柠檬苦素含量达到3.54 mg/g，分别是红橘种子油的11倍，长叶橙种子油的7.5倍，梁平柚种子油的4倍。青金桔籽油中诺米林含量为0.55 mg/g，显著高于红橘种子油，但低于长叶橙种子油和梁平柚种子油。柠檬苦素、诺米林是柠檬苦素苷元类物质，主要存在于柑橘类水果中，水溶性差，具有强烈的苦味，当其浓度在0.075 mg/kg至5mg/kg时[18]，就可感觉到强烈的苦味，已有相关文献对柑橘汁等产品进行脱苦处理的报道[19]。然而，大量研究表明，柠檬苦素和诺米林具有抗肿瘤活性，可抑制HIV和HTLV-1逆转录酶[18]，并且柠檬苦素和诺米林在抗低密度脂蛋白氧化、抗菌和抗氧化方面表现也出了良好的能力[20]。因此，高柠檬苦素和诺米林含量使得青金桔籽油作为功能性油脂具有开发潜力，但当作为食用油时就必须先进行脱苦处理。

青金桔籽油中α-生育酚含量为194.50 mg/kg，高于柠檬籽油(110～155 mg/kg)[21]、柑桔籽油(116.74 mg/kg)[22]，但是低于葡萄柚籽油(380mg/kg)、金诺橘(557.82 mg/kg)[23]。青金桔籽油中总黄酮含量为26.25 mg/mL，约是柠檬籽油[9]中总黄酮(2.38～2.59 mg/g)的10倍。青金桔中黄酮类物质主要为DGPP、橙皮苷和柚皮苷[2]，Mir等[24]报道柚皮苷等多甲氧基黄酮具有较强的抗炎、抗氧化、抗癌、心血管保护、抗糖尿病、肾脏保护、抗阿尔茨海默病和抗高尿酸血症活性。青金桔籽油中黄酮类物质含量较高，其可能具有以上生理功能，具体物质种类及作用效果仍需进一步研究。

2.5 青金桔籽油挥发性成分测定结果与分析

如表5所示。青金桔籽油中共检测到挥发性成分39种，其中醛类16种、醇类6种、烷烃类5种、酸类4种、酯类3种、酮类2种、其他类3种。从相对含量来看，青金桔籽油挥发性物质主要为酯类(29.00%)、醛类(23.27%)和烷烃类(26.53%)。

表5 青金桔籽油挥发性组成及相对含量

2-(甲氨基)苯甲酸甲酯在青金桔籽油中相对含量最高，为26.25%，具有橙花及葡萄香味，香气持久、柔和，亦存在于柑橘叶油、皮油和云香油等中[25]，在青金桔皮精油和青金桔果汁中其相对含量也较高[26，27]，而在其他常见的柑橘皮油或籽油中，2-(甲氨基)苯甲酸甲酯的相对含量较少甚至没有[9,28]。因此，含量较高的2-(甲氨基)苯甲酸甲酯可作为青金桔籽油的特征风味物质。

柠檬烯是多种水果(主要为柑橘类)、蔬菜及香料中存在的天然成分，具有新鲜橙子及柠檬香气。前期研究表明，其大量存在于柠檬籽油[9]、柠檬皮油、橙皮油、葡萄柚皮油、甜橘皮油等[28]中。青金桔籽油中柠檬烯含量为24.49%，较青金桔皮油中相对含量(77%)低[29],可能由样品部位及油脂提取方式等原因造成。

糠醛类物质具有香甜、焦糖香及烤面包的气味，也是促使热榨油成深褐色的主要色素物质。青金桔籽油中糠醛类物质主要为糠醛(4.87%)、5-甲基糠醛(1.98%)，可能主要由压榨时青金桔籽中羰基类物质与氨基类物质发生美拉德反应生成，其是引起青金桔籽油具有焙烤、坚果等气味的主要原因。(E,E)-2,4-癸二烯醛(2.93%)，(E)-2-庚烯醛(1.69%)，(E,E)-2,4-庚二烯醛(0.66%)和2,4-癸烯醛(0.71%)都与油脂的氧化有关，其广泛存在于橄榄油、芝麻油、花生油和亚麻油等中[30]。

2.6 青金桔籽油感官评价结果与分析

青金桔籽油感官评价结果如图2所示。青金桔籽油透明度较差，颜色为墨绿色且较深。这可能与青金桔籽中含有的天然色素及压榨过程中美拉德反应生成物有关，这与气味物质检测中发现含量较高的糠醛和5-甲基糠醛相符。青金桔籽油气味芬芳，有较强的青金桔皮味、焙烤味和坚果味。青金桔籽油具有较强青金桔皮味的原因是油中含有大量的2-(甲氨基)苯甲酸甲酯和柠檬烯，焙烤味、坚果味气味来源于糠醛和5-甲基糠醛等。青金桔籽油还含有一定的脂肪味，这可能与挥发性物质中含有较高的棕榈酸、亚油酸等有关。青金桔籽油品尝时具有强烈的苦味，这与其含有大量的柠檬苦素类及黄酮类物质有关。

图2 网状感官评价图

3 结论

在本实验条件下，青金桔籽经螺旋压榨后，籽油提取率达到90%，籽油的酸价、过氧化值均符合国家食用植物油标准(GB 2716—2018)，其不饱和脂肪酸质量分数为73.54%，主要为油酸和亚油酸。青金桔籽油含有β-谷甾醇、柠檬苦素类物质、黄酮类物质等活性物质，具体效果仍需进一步研究。该籽油气味芳香，具有特有的风味，主要风味物质为2-(甲氨基)苯甲酸甲酯、柠檬烯、糠醛和5-甲基糠醛。青金桔籽油具有开发成功能性油脂的潜力，但作为食用油时，须去除其苦味。