基于吸附工艺优化的油茶籽油精炼及抗氧化功能分析

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油茶籽油富含不饱和脂肪酸和丰富的微量活性成分,最早记录于《本草纲目》,现列入《中国药典》,是一种营养价值极高的药食两用植物油,在农业、食品和医药等行业有巨大的商业潜力。油茶籽经过压榨获得的毛油因为含有磷脂、色素、游离脂肪酸等杂质,会影响油的风味、加剧油的酸败、降低油的氧化稳定性,所以需要对毛油进行精炼。传统植物油精炼工艺由于工艺步骤多,使用大量的酸、碱、水,操作温度过高等因素造成油脂中微量活性物质大量损失,油脂抗氧化能力降低的同时产生大量工艺废水,而油茶籽油毛油磷脂含量及酸价相对传统植物油毛油较低,有必要精简工艺,适度精炼,提升油脂食用品质和药用价值。本研究基于吸附脱色工艺和吸附脱酸工艺对油茶籽油进行精炼,考察吸附脱色工艺在脱色的同时吸附脱胶的效果,研究吸附脱酸去除游离脂肪酸的效果,然后以油茶籽油多酚含量和精炼指标磷脂含量、色泽黄值、酸价为响应值,通过工艺参数响应面回归拟合,对拟合结果进行多目标工艺优化,获得最优工艺参数,提高油茶籽油多酚含量从而提升其药用价值,最后对吸附精炼获得的油茶籽油进行抗氧化功能评价并与多酚含量进行相关性分析。主要结论如下:1)添加少量活性白土吸附脱色的同时能够达到与酸法脱胶单因素最优工艺相当的脱胶效果。酸法脱胶柠檬酸添加量为油重的0.5%,温度90℃,时间30 min,加水量为油重的3%,搅拌转速60 r/min时,油茶籽油脱胶率为49.39%;吸附脱色脱胶活性白土添加量为油重的2%,温度45℃,时间10 min,搅拌转速100 r/min时,油茶籽油脱胶率为51.39%,脱色率为95.74%。研究表明油茶籽油精炼工艺中吸附脱色工艺高效脱色的同时已具备脱胶效果,可省去传统精炼中酸法脱胶工序。2)改性油茶果壳粉末能够有效脱除油茶籽油中引起酸价升高的游离脂肪酸。制备纤维素基改性油茶果壳脱酸吸附剂并进行表征,吸附脱酸工艺研究中,改性油茶果壳粉末添加量为油重的3.5%,吸附温度为30℃,吸附时间为10 min,搅拌转速为140 r/min的条件下,油茶籽油酸价从0.32 mg KOH/g降低至0.04 mg KOH/g。研究表明油茶籽油精炼可以采用吸附脱酸工艺代替碱炼脱酸,对游离脂肪酸进行高效脱除。3)通过响应面拟合模型和多目标导向建模,优化两步吸附法中关键工艺参数,有效改善了精炼油茶籽油的色泽、磷脂含量和酸价,降低多酚损失。以市售油茶籽油品质为优化目标,分别获得基于多酚含量、色泽黄值、磷脂含量和酸价的响应面拟合模型,并以多目标导向建立数学模型获得最佳吸附脱色脱胶工艺:活性白土添加量4.53%,吸附温度为48℃,吸附时间10 min,搅拌转速101 r/min;最佳吸附脱酸工艺:改性油茶果壳粉末添加量2.67%,吸附温度30℃,吸附时间10 min,搅拌转速为139 r/min。在此优化的工艺下油茶籽油多酚含量为22.11 mg/kg(毛油吸附脱色脱胶后)、36.68 mg/kg(毛油吸附脱酸后),色泽黄值6.0(133.4 mm),磷脂含量53.016mg/kg,酸价0.08 mg KOH/g,与预测值吻合,模型预测准确。传统精炼工艺制备的油茶籽油多酚损失近97.5%,吸附精炼工艺制备的油茶籽油多酚损失可降至60%,且此工艺制备的精炼油茶籽油基本达到医用注射油茶籽油标准,说明两步吸附工艺具备制备医用油茶籽油的潜力。4)两步吸附法获得的精炼油茶籽油的抗氧化能力显著提升,且与油中多酚含量相关。通过抗氧化功能评价,相比传统精炼工艺,油茶籽油的DPPH自由基清除能力提升了接近10倍,铁离子还原能力提升了近15倍,ABTS自由基清除能力提升了近6倍。油茶籽油多酚含量与其抗氧化能力极显著相关,多酚含量与DPPH自由基清除能力相关拟合度为0.9834,与铁离子还原能力相关拟合度为0.9840,与ABTS自由基清除能力相关拟合度为0.9636。综上,本研究表明基于响应面优化的两步吸附精炼工艺能够有效改善油茶籽油磷脂含量、色泽、酸价和过氧化值,提高多酚保留率,提升油茶籽油抗氧化功能,此工艺简单、温和,具有食品和医药工业应用前景。
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