低溫壓榨火麻仁油的工藝與品質研究

陳則華，馮孔龍，劉 飛，何寶文 ，杜 潔，潘妙棠，曹 庸

（1.無限極（中國）有限公司，廣東 廣州 510663；2.華南農業(yè)大學食品學院/廣東省天然活性物工程技術研究中心，廣東 廣州 510642；3.廣州綠萃生物科技有限公司，廣東 廣州 510663）

火麻仁是?？浦参锎舐?（Cannabis sativa L.）的干燥成熟種子，是一種典型的藥食同源植物資源［1］。目前研究發(fā)現(xiàn)，火麻仁營養(yǎng)豐富，富含油脂，且火麻仁油含有大量的不飽和脂肪酸如油酸、亞油酸、α-亞麻酸等，其中亞油酸（ω-6）和α-亞麻酸（ω-3）的比值接近3∶1［2］，有降血脂［3］、抗氧化［4-5］、改善記憶［6］等功效，是一種高品質的功能性油脂［1］，具有廣泛的食用及藥用價值，符合當前人們對健康飲食的需求，日益受到重視和推崇。在我國，火麻仁的栽培面積和產量位居世界前列，但有關火麻仁油的研究卻剛剛起步，我國有著豐富的品種資源和廣闊的消費市場，因此，對火麻仁油的研究值得進一步探討，特別是在火麻仁油的制取方面有待深入研究［7］。

目前火麻仁油的提取方法存在出油率和生產效率不高、提取油脂品質差等問題，常見的火麻仁油提取方法有溶劑浸出法［8-9］、壓榨法［10-11］、超臨界CO2萃取法［12］以及水酶法［13］等。溶劑浸出法生產安全性差，存在溶劑殘留的弊端；超臨界CO2萃取法存在成本較高、壓力大的不足；水酶法提取時間較長，出油率不高［14］。壓榨法作為一種物理擠壓取油方式，通過擠壓使原料的細胞結構充分破碎，油脂從油料中分離［15］，具有適應性強、工藝簡單的特點。其中，熱榨法的油脂香氣較好，顏色較深，出油率較高，容易保存，但脂肪酸經(jīng)高溫處理發(fā)生氧化分解，導致其含量下降，蛋白質經(jīng)高溫處理發(fā)生嚴重變性，功能性油脂含量降低［16］；冷壓榨法能提高油脂品質，減少油料中熱敏性的成分損失，可以得到高品質的油脂［11］。

本研究以廣西和云南兩個產地去殼及帶殼的火麻仁兩種原料，篩選高品質高含油率的火麻仁，采用冷壓榨法，以壓榨時間、火麻仁投料量、壓榨溫度和壓榨壓力為單因素進行試驗，研究不同因素對火麻仁油出油率的影響。在單因素研究的基礎上以出油率為測定指標，選擇壓榨溫度、壓榨壓力和火麻仁投料量3因素設計正交試驗，優(yōu)化火麻仁油壓榨的工藝條件，并對所得油脂進行品質質量評價，為火麻仁油的制備及質量標準提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

廣西巴馬產的火麻仁及脫殼火麻仁購自廣州康圣藥業(yè)有限公司，云南產的火麻仁及脫殼火麻仁購自云南工業(yè)大麻股份有限公司。

試劑：石油醚、無水乙醇、三氯甲烷、冰乙酸、碘化鉀、硫代硫酸鈉、可溶性淀粉、酚酞、氫氧化鉀等均為市售，分析純。

儀器：6YZ-180全自動液壓香油機（鄭州八方機器制造有限公司），索氏提取器，旋轉蒸發(fā)器，電子分析天平，數(shù)顯恒溫水浴鍋，真空干燥箱。

1.2 試驗方法

以廣西巴馬和云南兩個產地去殼及帶殼火麻仁兩種原料的含油率及相應壓榨火麻仁油的品質，篩選高品質高含油率的火麻仁原料，在壓榨時間30 min、壓榨溫度70℃、壓力50 MPa、進料量500 g條件下，考察產地及去殼對出油率及火麻仁油品質的影響。

1.2.1 火麻仁壓榨工藝的單因素試驗 （1）壓榨時間對火麻仁油出油率的影響。在壓榨溫度70℃、壓榨壓力50 MPa、投料量500 g條件下，考察不同壓榨時間對火麻仁出油率的影響。

（2）壓榨溫度對火麻仁油出油率的影響。在壓榨時間30 min、壓榨壓力50 MPa、投料量500 g條件下，考察不同壓榨溫度對火麻仁出油率的影響。

（3）壓榨壓力對火麻仁油出油率的影響。在壓榨時間30 min、壓榨溫度70℃、投料量500 g條件下，考察不同壓榨壓力對火麻仁出油率的影響。

（4）投料量對火麻仁油出油率的影響。在壓榨時間30 min、壓榨溫度70℃、壓榨壓力50 MPa條件下，考察不同投料量對火麻仁出油率的影響。

1.2.2 火麻仁壓榨工藝的正交試驗設計 在單因素試驗的基礎上，選擇壓榨溫度、壓榨壓力和火麻仁投料量3因素設計正交試驗，以出油率為測定指標，優(yōu)化火麻仁油壓榨的工藝條件。測定最佳條件下所得火麻仁油的色澤、氣味、滋味、透明度、折光指數(shù)、相對密度、水分及揮發(fā)物、不溶性雜質、酸價、過氧化值、碘值、皂化值、不皂化值以及脂肪酸組成等指標，作為考察火麻仁油質量的標準。

1.3 理化指標分析方法

含油率及渣中殘油率的測定采用索氏提取法，參照標準GB/T 5009.6-2016；氣味、滋味及透明度參照標準GB/T 5525-2008；酸價測定參照標準GB/T 5009.229-2016；過氧化值測定采用滴定法，參照標準GB/T 5009.227-2016；皂化值測定參照標準GB/T 5534-2008。

2 結果與分析

2.1 火麻仁原料篩選

由表1可知，火麻仁原料含油率及壓榨出油率從高到低依次為廣西去殼＞云南去殼＞廣西帶殼＞云南帶殼，且去殼火麻仁原料含油率及出油率均高于帶殼的，其中廣西去殼火麻仁原料含油率和壓榨出油率最高，分別為56.53%和43.80%，均顯著高于云南產火麻仁，因此以廣西去殼火麻仁適合后續(xù)工藝研究。

表1 火麻仁原料含油率及液壓壓榨出油率（%）

由表2可知，去殼火麻仁壓榨油脂的酸價和過氧化值均顯著低于帶殼火麻仁油。廣西和云南產地的去殼火麻仁油的酸價和過氧化值均無明顯差異，其中酸價分別為1.65、1.68 mg KOH/g，均處于較低水平［17］。由表2及圖1（封三）可知，4種原料液壓壓榨的火麻仁油均為透明的淺黃綠色，嗅覺上均無異味，火麻仁油清淡油香。

綜合考慮原料的含油率和油脂品質，廣西巴馬產的去殼火麻仁原料含油率且液壓壓榨出油率最高，其壓榨油脂品質最佳，因此后期工藝研究選用廣西巴馬產的去殼火麻仁作為原料。

表2 液壓壓榨火麻仁油品質

2.2 單因素試驗

圖2 壓榨時間對火麻仁出油率的影響

2.2.1 壓榨時間對火麻仁出油率的影響 由圖2可知，火麻仁的出油率在0～30 min內迅速增加，但在30～60 min時間段內，隨著壓榨時間增加出油率增加趨勢變緩，考慮到生產效率，壓榨時間不宜過長，因此，選定壓榨30 min為最佳壓榨時間。

2.2.2 壓榨溫度對火麻仁出油率的影響 由圖3可知，隨著榨取溫度的增加，火麻仁出油率呈上升趨勢，當壓榨溫度為70℃時出油率最高，為40.6%，當壓榨溫度超過70℃時，出油率增加趨勢減緩。壓榨溫度增加，原料加熱，可塑性提高，易于結合成型，提高出油率，但溫度過高會使油脂中的酸價和過氧化值升高。由于本試驗為冷榨法提取火麻仁油，溫度不能太高，綜合考慮效能、能耗及油品質，初步選定壓榨溫度為70℃。

圖3 壓榨溫度對火麻仁出油率的影響

2.2.3 壓榨壓力對火麻仁出油率的影響 由圖4可知，隨壓榨壓力的升高，出油率迅速增加，當壓力超過50 MPa后出油率增加緩慢。綜合考慮經(jīng)濟能耗和設備安全角度，壓榨壓力過大會導致設備損耗加快、壽命減短，且高壓的安全隱患會大大增加，因此選定最佳榨取壓力為50 MPa。

圖4 壓榨壓力對火麻仁出油率的影響

2.2.4 投料量對火麻仁出油率的影響 由圖5可知，隨壓榨投料量的增加，出油率先增加，當投料量為500 g時其出油率最高，為43.8%，當投料量超過500 g以后出油率隨著投料量的增大反而減少。綜合考慮出油率和生產效率，選定每次壓榨投料量為500 g。

圖5 液壓壓榨投料量對火麻仁出油率的影響

2.3 正交試驗結果

依據(jù)單因素試驗結果，以出油率為測定指標設計正交試驗，因素水平見表3。由正交試驗結果（表4）可知，影響火麻仁油出油率的因素大小為C（投料量）＞ B（壓力）＞ A（溫度），液壓榨取火麻仁油工藝的最佳條件為C1B2A2，即投料量為500 g，壓榨壓力為50 MPa，壓榨溫度為70℃，在此條件下火麻仁油的出油率為44.01%。

表3 正交試驗因素和水平

表4 正交試驗結果

2.4 火麻仁油產品質量分析

以廣西巴馬產的去殼火麻仁為原料，在壓榨時間30 min、壓榨溫度70℃、投料量500 g、壓榨壓力50 MPa條件下，獲得的火麻仁油的感官特性和理化特性如表 5所示。本研究采用冷液壓壓榨法，最佳工藝所得的火麻仁油澄清、透明，且具有火麻仁油特有的氣味和滋味，其酸價和過氧化值較低，苯并（α）芘未檢出，均符合國標GB 2716-2018 食用植物油衛(wèi)生標準，表明該工藝可達到國標中食用油脂的質量標準。其中折光指數(shù)、相對密度、皂化值和不皂化物等指標與其他食用植物油相似?；鹇槿视椭胁伙柡椭舅岷枯^高［18］，總量達88%，其中油酸、亞油酸和亞麻酸含量分別為16.9%、56.75%和14.4%，且亞油酸和亞麻酸的比值即 （Ω-6） ∶ （Ω-3） 為 3.94 ∶ 1，符合目前國際營養(yǎng)公認的比例標準，因此合理開發(fā)火麻仁油，能夠促進飲食的營養(yǎng)平衡。

表5 火麻仁油感官特性和理化特性

3 結論與討論

火麻仁作為一種重要的油料作物原料，脂肪含量是其質量優(yōu)劣的一個重要衡量標準?；鹇樽押土窟_30%～35%，而去殼的火麻仁含油率高達50%以上［19］。本研究以廣西巴馬和云南兩個產地去殼及帶殼的兩種火麻仁原料，發(fā)現(xiàn)廣西巴馬產的去殼火麻仁原料含油率最高、為56.53%，顯著高于廣西帶殼及云南去殼和帶殼的火麻仁原料，且其酸價和過氧化值較低，品質較好，非常適合后期壓榨工藝優(yōu)化和高品質高穩(wěn)定性的火麻仁油產品開發(fā)。

低溫液壓壓榨法出油率高，工藝簡單，加工成本低且操作方便，適合工業(yè)化生產［20］，并且對油脂的品質沒有影響，營養(yǎng)成分保留完整，色澤好且無溶劑殘留。本研究采用低溫液壓壓榨法，通過單因素和正交試驗可得，影響壓榨火麻仁油出油率的主要因素依次為投料量、壓榨壓力、壓榨溫度，并優(yōu)化得到最佳的火麻仁油低溫壓榨工藝：以廣西巴馬產去殼火麻仁為原料，壓榨時間30 min，壓榨溫度為70℃，壓榨壓力50 Mpa，投料量500 g，在此條件下火麻仁的出油率為44.01%。對所獲得的火麻仁油進行質量評價發(fā)現(xiàn)，低溫液壓壓榨火麻仁油，出油率較高，油脂品質高于油茶籽油等食用植物油，且富含不飽和脂肪酸，具有良好的保健功能，可作為保健食用油開發(fā)利用，具有較高的經(jīng)濟價值。