牡丹籽粕超微粉碎工藝及營養成分變化研究

曾超，殷鐘意，莫芙蓉，鄭小芬，鄭旭煦，，*，劉丹丹

（1.重慶工商大學環境與資源學院，重慶400067；2.重慶工商大學重慶市特色農產品加工儲運工程技術研究中心，重慶400067）

牡丹籽粕超微粉碎工藝及營養成分變化研究

曾超1，殷鐘意2，莫芙蓉1，鄭小芬1，鄭旭煦1，2，*，劉丹丹1

（1.重慶工商大學環境與資源學院，重慶400067；2.重慶工商大學重慶市特色農產品加工儲運工程技術研究中心，重慶400067）

為開發利用經液壓壓榨制油后的牡丹籽粕，采用超微粉碎方法將其制備成粒徑小于78 μm超微粉，研究其最佳工藝條件和營養成分變化。結果表明，超微粉碎最佳工藝條件是進料粒徑為40目，主粉碎機頻率為35 Hz，旋風分離機頻率為25 Hz，粉碎時間為45 min。在該工藝條件下，出料袋中超微粉產率達42.6%，粉末粒徑D90為54.598 μm，其主要營養成分保留完好。

牡丹籽粕；超微粉碎；產率；營養成分

牡丹籽油中含有豐富的不飽和脂肪酸、維生素E和植物甾醇等多種天然活性成分，不飽和脂肪酸含量達90%以上，主要為亞麻酸、亞油酸及油酸[1]。2011年3月22日牡丹籽油被列為新資源食品后[2]，牡丹籽因其可能產生相當可觀的食用經濟價值而備受人們青睞。然而，提取牡丹籽油后的牡丹籽粕基本處于未被開發利用的狀態，僅有幾個研究組開始涉足該領域，例如，2013年龐雪風等以提取油脂后的牡丹籽粕為原料，研究了其中的蛋白質提取工藝[3]。目前，牡丹籽油的研究剛剛處于興起階段，牡丹籽粕深加工產品極少，尚有很大的研發空間[4]。

超微粉碎是利用機械或流體動力的方法克服固體內部凝聚力使之破碎，得到粒徑小于78 μm的超微細粉末[5]。超微細粉末是超微粉碎的最終產品，具有一般顆粒所沒有的特殊理化性質，如良好的溶解性、分散性、吸附性、化學反應活性等，超微粉體的生物利用率可得到很大提升[6]。超微粉碎的優點是粉碎快、時間短、節約原料并且可低溫粉碎[7]，在粉碎過程中不產生局部過熱現象，可以最大限度地保留粉體的生物活性成分，得到粉體粒徑細、分布均勻的高質量產品。

本文擬重點研究經液壓壓榨制取牡丹油后的牡丹籽粕的超微粉碎工藝及營養成分變化情況，以期為牡丹籽粕的開發利用奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

油用牡丹籽：購于安徽。

氫氧化鈉、乙酸鉛、硫酸鈉、石油醚（沸點范圍60℃～90℃）、石油醚（沸點范圍30℃～60℃）、鹽酸、硫酸、蔗糖、硫酸銨、甲基紅、溴甲酚綠、乙醇（95%）、乙酸鉛、無水乙醇、精密 pH 試紙（6.8～7.2）、硫酸銅、硼酸、氨水（25%～28%）、焦性沒食子酸、乙醚、甲醇、15%三氟化硼甲醇溶液、氯化鈉，以上試劑均為分析純；37種脂肪酸甲酯混合標準品、8組分反式脂肪酸甲酯混合標準品、亞油酸甲酯類十八碳二烯酸順反異構混合物標準品、亞麻酸甲酯異構體混合標準品、正庚烷（色譜純），以上試劑均為色譜純；蒸餾水。

1.2 儀器與設備

YSC-300超微粉碎機：北京燕山正德；HN-01韓國哈娜牌液壓榨油機、韓國SN-120干燥機、韓國NA-009全自動炒鍋：威海漢江食品有限公司代理；9QF-320型粉碎機：河南滎陽市農機試驗廠；JL-6000型干濕兩用激光粒徑儀：成都精新粉體測試設備有限公司；JA3003電子天平：上海舜宇恒平科學儀器有限公司；GC-14氣相色譜儀（FID檢測器）：日本島津公司；CD-2560氣相毛細管柱（100 m×0.25 mm×0.20 μm）：德國CNW公司。

1.3 方法

1.3.1 牡丹籽粕超微粉碎的工藝條件優化

牡丹籽粕超微粉碎的工藝流程為：液壓壓榨后的牡丹籽粕→低溫干燥→預粉碎→超微粉碎→牡丹籽粕超微粉。經過液壓壓榨法[8]得到的牡丹籽粕，低溫干燥使其含水率降到5%左右，再預粉碎至一定粒徑，備用。準確稱取300 g牡丹籽粕，均勻放入超微粉碎機中，在一定工藝條件下進行超微粉碎；收集出料袋中的超微粉，測定其產率和粉末粒徑D90（指粒徑小于D90這個值的顆粒占顆粒總數的90%）。

1.3.1.1 單因素試驗

分別考察進料粒徑、旋風分離機頻率、主粉碎機頻率、粉碎時間對出料袋中超微粉產率和粉末粒徑D90的影響。

1）在主粉碎機頻率為35 Hz、旋風分離機頻率為25 Hz、粉碎時間為30 min的條件下，考察進料粒徑（過40、60、80、100目篩）對出料袋中超微粉產率和粉末粒徑D90的影響。

2）在進料粒徑為過40目篩、主粉碎機頻率為35Hz、粉碎時間為30 min的條件下，考察旋風分離機頻率（15、25、35、45 Hz）對出料袋中超微粉產率和粉末粒徑D90的影響。

3）在進料粒徑為過40目篩、旋風分離機頻率為25 Hz、粉碎時間為30 min的條件下，考察主粉碎機頻率（15、25、35、45 Hz）對出料袋中超微粉產率和粉末粒徑D90的影響。

4）在進料粒徑為過40目篩，旋風分離機頻率為25 Hz，主粉碎機頻率為35 Hz的條件下，考察粉碎時間（15、30、45、60 min）對出料袋中超微粉產率和粉末粒徑D90的影響。

1.3.1.2 正交試驗

在單因素試驗基礎上，選擇影響較大的旋風分離機頻率、主粉碎機頻率、粉碎時間等3個因素，按照SPSS軟件中的L9（33）正交試驗設計方法，分別選取3個水平進行試驗，以此確定超微粉碎的最佳工藝條件，因素水平見表1。

表1 正交試驗因素與水平表Table 1 Factors and levels in the orthogonal array design

1.3.1.3 驗證試驗

在正交試驗得到的最佳工藝條件下開展超微粉碎試驗，得到該條件下出料袋中超微粉產率和粉末粒徑D90。

1.3.1.4 出料袋中粉末粒徑D90的測定

用JL-6000型干濕兩用激光粒徑儀測定。

1.3.2 牡丹籽粕超微粉碎前后的營養成分分析

1.3.2.1 主要營養成分測定

1）水分的測定：按照GB/T 10358-2008《油料餅粕水分及揮發物含量的測定》的方法進行測定。

2）粗脂肪的測定：按照GB/T 14772-2008《食品中粗脂肪的測定》的方法進行測定。

3）粗蛋白的測定：按照GB/T 14489.2-2008《糧油檢驗植物油料粗蛋白的測定》的方法測定。

4）淀粉的測定：按照GB/T 5009.9-2008《食品中淀粉的測定》的方法進行測定。

5）灰分的測定：按照GB 5009.4-2010《食品安全國家標準食品中灰分的測定》的方法進行測定。

1.3.2.2 油脂的脂肪酸組成分析

按照GB/T 22223-2008《食品中總脂肪、飽和脂肪（酸）、不飽和脂肪（酸）的測定水解提取-氣相色譜法》的方法測定。

2 結果與分析

2.1 牡丹籽粕超微粉碎的工藝條件優化

2.1.1 單因素試驗

2.1.1.1 進料粒徑對出料袋中超微粉產率和粉末粒徑D90的影響

進料粒徑對出料袋中超微粉產率和粉末粒徑D90的影響如圖1所示。

圖1 進料粒徑對出料袋中超微粉產率和粉末粒徑D90的影響Fig.1 Effects of feed particle size on yield and size D90 of ultrafine powder in the discharging bag

由圖1（a）可知，當進料粒徑從過40目篩變細過60目篩時，超微粉產率略有增加，這是由于進料粒徑越細，更易被粉碎和被旋風分離機吹出；但當進料粒徑繼續變細到過80目篩和過100目篩，出料袋中超微粉產率基本保持不變。造成出料袋中超微粉產率偏低（約40%）的原因是，相對于進料量300 g而言，超微粉碎機和出料袋容量偏大，每一次超微粉碎后的產物都會因為大量附著在主機、旋風分離器和出料袋的內壁而損失；若為連續性生產，出料袋中超微粉產率將遠遠大于40%。由圖1（b）可知，D90隨著進料粒徑的變化呈現先略微增大后緩慢減小的變化趨勢，但總體變化不大，都在 58 μm以下（小于78 μm），均處于超微粉狀態。考慮節能和操作簡便，本試驗選擇進料粒徑為過40目篩。

2.1.1.2 旋風分離機頻率對出料袋中超微粉產率和粉末粒徑D90的影響

旋風分離機頻率對出料袋中超微粉產率和粉末粒徑D90的影響如圖2所示。

圖2 旋風分離機頻率對出料袋中超微粉產率和粉末粒徑D90的影響Fig.2 Effects of cyclone separator frequency on yield and size D90 of ultrafine powder in the discharging bag

由圖2（a）可知，旋風分離機頻率從15 Hz增加到25 Hz時，出料袋中超微粉產率大幅增加；但旋風分離機頻率繼續增加到35 Hz和45 Hz時，超微粉產率增幅減緩。這說明只有當旋風分離機頻率達到一定值（25 Hz）時，才足以將粉碎好的超微粉吹入出料袋中。由圖2（b）可知，旋風分離機頻率由15 Hz增加到35 Hz時，D90略微增加，當繼續增加到45Hz時，D90大幅上升（接近60 μm）。這是由于旋風分離機頻率越大，風力越大，越能把還沒來得及粉碎的較大顆粒吹入出料袋中。考慮節能，本試驗選擇旋風分離機頻率為25 Hz。

2.1.1.3 主粉碎機頻率對出料袋中超微粉產率和粉末粒徑D90的影響

主粉碎機頻率對出料袋中超微粉產率和粉末粒徑D90的影響如圖3所示。

圖3 主粉碎機頻率對出料袋中超微粉產率和粉末粒徑D90的影響Fig.3 Effects of host frequency on yield and size D90 of ultrafine powder in the discharging bag

由圖3（a）可知，主粉碎機頻率從15 Hz增加到35 Hz時，出料袋中超微粉產率呈直線增加趨勢；當主粉碎機頻率繼續增加到45 Hz時，超微粉產率增幅減緩。這是由于在相同的粉碎時間中，當主粉碎機頻率太小，不足以粉碎出更多的細粉末，導致出料袋中超微粉產率很低；當主粉碎機頻率增加到一定值（35 Hz）以后，對出料袋中超微粉產率影響減小。由圖3（b）可知，主粉碎機頻率對出料袋中粉末粒徑D90的影響呈現波動狀態，但D90都在67 μm以下，均處于超微粉狀態。考慮節能，本試驗選擇主粉碎機頻率為35 Hz。

2.1.1.4 粉碎時間對出料袋中超微粉產率和粉末粒徑D90的影響

粉碎時間對出料袋中超微粉產率和粉末粒徑D90的影響如圖4所示。

由圖4（a）可知，當超微粉碎時間從15 min增加到30 min時，出料袋中超微粉產率增幅較大；當粉碎時間繼續增加到45 min和60 min時，超微粉產率增幅趨于緩慢。這是由于隨著粉碎時間的延長，粉碎箱中剩下的粉末約占進料量60%，顆粒之間的相互碰撞、擠壓作用變小，粉碎效率降低，出料袋中超微粉產率增幅緩慢。由圖4（b）可知，粉碎時間對出料袋中粉末粒徑D90影響不大，D90都在56 μm以下，均處于超微粉狀態。考慮節能和機器損耗，本試驗選擇超微粉碎時間為30 min。

圖4 粉碎時間對出料袋中超微粉產率和粉末粒徑D90的影響Fig.4 Effects of grinding time on yield and size D90 of ultrafine powder in the discharging bag

綜合單因素試驗結果可知，進料粒徑、旋風分離機頻率、主粉碎機頻率、粉碎時間這4個因素對出料袋中粉末粒徑D90的影響不大，D90均小于78 μm，屬于超微粉范疇。因此，接下來的正交試驗只選擇出料袋中超微粉產率為評價指標。

2.1.2 正交試驗

超微粉碎正交試驗結果及極差分析見表2。

表2 正交試驗結果及極差分析Table 2 Results of the orthogonal experiment and range analysis

續表2 正交試驗結果及極差分析Continue table 2 Results of the orthogonal experiment and range analysis

由表2可知，在上述試驗條件下，影響出料袋中超微粉產率的因素主次順序為：粉碎時間＞旋風分離機頻率＞主粉碎機頻率。由單因素試驗和正交試驗得出最佳工藝條件為：進料粒徑為過40目篩、主粉碎機頻率35 Hz、旋風分離機頻率25 Hz、粉碎時間45 min。

2.1.3 驗證試驗

在進料粒徑為過40目篩、主粉碎機頻率為35 Hz、旋風分離機頻率為25 Hz、粉碎時間為45 min的工藝條件下進行驗證實驗和粉末粒徑測定。結果表明，出料袋中超微粉產率達42.6%，粉末粒徑D90為54.598 μm。

2.2 牡丹籽粕超微粉碎前后的營養成分分析

2.2.1 主要營養成分測定

牡丹籽粕超微粉碎前后的主要營養成分測定結果見表3。

表3 牡丹籽粕超微粉碎前后的主要營養成分Table 3 Main nutrients before and after ultrafine grinding of peony seed meal

由表3可以看出，超微粉碎工藝較好地保留了牡丹籽粕的營養成分，為新資源食品或食品配合劑的開發奠定了基礎。

2.2.2 油脂的脂肪酸組成

牡丹籽粕超微粉碎前后油脂的脂肪酸組成測定色譜圖見圖5～圖7，結果見表4。

圖5 標準樣品的色譜圖Fig.5 The standard chromatogram of samples

圖6 樣品超微粉碎前的色譜圖Fig.6 The chromatogram of the sample before ultrafine comminution

圖7 樣品超微粉碎后的色譜圖Fig.7 The chromatogram of the sample after ultrafine comminution

表4 牡丹籽粕超微粉碎前后油脂的脂肪酸組成Table 4 Fatty acid composition of oils in peony seed meal before and after ultrafine grinding

由表4可以看出，牡丹籽粕粉末中的油脂具有很高的營養價值，不飽和脂肪酸含量達到約88%。超微粉碎前辛酸、棕櫚一烯酸、花生酸、花生一烯酸沒能檢測出來可能是由于其含量太低未能達到檢測線，而超微粉碎后亞麻酸含量有所降低，可能是超微粉碎過程中局部過熱造成的。超微粉碎后亞麻酸含量的降低，從而其它脂肪酸組成含量均有微小的變化，且檢測出少量的辛酸、棕櫚一烯酸、花生酸、花生一烯酸。總之，牡丹籽粕超微粉碎后油脂的不飽和脂肪酸保留較好。

3 結論

綜上所述，經液壓壓榨制油后的牡丹籽粕超微粉碎最佳工藝條件是：進料粒徑為過40目篩、主粉碎機頻率為35 Hz、旋風分離機頻率為25 Hz、粉碎時間為45 min，在該條件下，出料袋中超微粉產率達42.6%，粉末粒徑D90為54.598 μm。超微粉碎保留了牡丹籽粕的主要營養成分，且富含不飽和脂肪酸油脂，可見牡丹籽粕的營養成分豐富，有望作為新資源食品或食品配合劑進行開發利用。

[1]Sevim D,Senol F S,Gulpinar A R,et al.Discovery of potent in vitro neuroprotective effect of the seed extracts from seven Paeonia L.(peony)taxa and their fatty acid composition[J].Industrial Crops and Products,2013,49：240-246

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[3]龐雪風,胡傳榮,胡晚華,等.糖化酶輔助制備高純度牡丹籽蛋白的研究[J].中國油脂,2013,38(11)：28-31

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Study on the Technology of Ultrafine Grinding and the Change of Nutrient Component of Peony Seed Meal

ZENG Chao1，YIN Zhong-yi2，MO Fu-rong1，ZHENG Xiao-fen1，ZHENG Xu-xu1，2，*，LIU Dan-dan1
（1.Environmental and Resources Institute，Chongqing Technology and Business University，Chongqing 400067，China；2.Chongqing Engineering Technology Research Center of Special Agricultural Products Processing Storage and Transportation，Chongqing Technology and Business University，Chongqing 400067，China）

For the development and utilization of peony seed meal after the hydraulic press to make oil，the ultrafine powder of particle size of less than 78 μm was prepared by using ultrafine grinding，its optimum technological condition and the change of nutrient component were studied.The results showed that the optimum condition of ultrafine grinding was the feed particle size of 40 mesh，host frequency of 35 Hz，cyclone separator frequency of 25 Hz，and grinding time of 45 min.Under the optimum conditions，the yield was up to 42.6%and size D90 was 54.598 μm of ultrafine powder in the discharging bag，and its main nutrient components were well preserved.

peony seed meal；ultrafine grinding；yield；nutrient component

2016-08-17

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.14.016

重慶市科技支撐示范工程項目（cstc2012jcsf-jfzhX0008）；重慶市高校優秀成果轉化資助重大項目（KJZH14105）；重慶市研究生創新型科研項目“牡丹籽粕毒理與超微粉生產工藝研究”（CYS16196）作者簡介：曾超（1990—），女（漢），碩士，研究方向：主要從事廢棄物資源化技術研究。

*通信作者：鄭旭煦（1964—），女（漢），教授，博士，研究方向：主要從事廢棄生物質資源化技術與天然藥物研究。