油茶是指山茶科山茶属植物，是我国重要的优质木本油料之一。油茶果经过脱皮处理后制取得到的油脂称为茶油。茶油一个显著的特点是含有80%左右的油酸，其含量能与橄榄油相媲美，最新研究发现通过膳食补充富含油酸的食物可以显著改善寿命[1]。
跟常见的大豆、花生和菜籽等大宗油料相比，茶籽油的加工方式自动化程度相对较低，劳动强度大。目前茶籽油的加工方式以压榨为主，但是存在茶饼残油高、α-生育酚损失严重和精炼成本高等难题。为了解决上述难题，李诗龙等[2]通过中试设备双螺杆压榨茶籽油，结果表明α-生育酚的含量可达75.5 mg/100 g。但李宁等[3]通过实验室研究发现，压榨油茶籽油中的生育酚含量高达187.7 mg/kg。可见，中试生产茶籽油中的α-生育酚的含量可以进一步提高。
与此同时，李诗龙等虽然通过双螺杆压榨将饼中的残油降低至3.6%，但是残油仍然偏高。双螺杆挤压引起茶籽油中α-生育酚保留率低及油茶籽饼残油高的可能原因是：压榨之前没有对油茶籽进行分级预处理，导致入榨油茶籽纤维含量不均匀，造成榨机榨膛压力时高时低、饼残油高和α-生育酚损失。除此以外，油茶籽中还含有丰富的酚类物质，合适的工艺条件会进一步增加茶油中多酚的保留率[4]。
近几年来，油茶籽制油新工艺备受重视，相关配套设备有了新的突破，尤其是比重分级清选机、油茶籽剥壳及仁壳分离机和双螺杆榨油机等装备得到了很大突破，为制油工艺的开发奠定了坚实的基础[5]。
针对油茶籽制油存在的上述难题，针对日处理10 t双螺杆榨油机进行油茶籽压榨制油工艺优化研究，实现分级预处理油茶籽，从而避免了压榨过程中过高的温度和压力，与已有工艺相比，工艺路线短，油料压榨前进行清理和分级处理，通过调节水分和含壳量后实现一次性压榨。
1 材料与方法
1.1 原料与设备
原料采摘于重庆酉阳县可大乡当年采收的油茶果，经过剥壳、烘干所获得的油茶籽；双螺杆榨油机-YSZ238×2、撞击式破碎机-BK10：安陆市天星粮油机械设备有限公司；比重机-STF-368BC：兰州盛昌农业设备有限公司。
1.2 油茶籽加工工艺流程
油茶籽压榨工艺流程如下：
利用比重机对清理后的油茶籽进行分级处理，工作频率：39.5 Hz，风量：21 000 m3/h；左右角度：130°；前后角度：260°。将上述分级完成的油茶籽利用撞击式破碎机进行剥壳处理，且仁中含壳控制在8%以内，然后利用人工实现完全的壳仁分离。最后，将处理好的油茶籽仁用双螺杆榨油机进行榨油处理，精炼后得到相应的样品油。
1.3 不同含壳量油茶仁样品的制备
经过分级处理的油茶籽利用剥壳机进行剥壳和壳仁分离，然后通过人工挑选得到纯净的茶籽仁和茶籽壳。配置成水分为5.0%的6种不同含壳量分别为0%、4%、6%、8%、10%和12%的样品备用。
1.4 不同水分含量油茶籽仁样品的制备
通过人工方法对样品进行水分调节，得到4种水分分别为6%、9.0%、12.0%和16.0%的样品。
1.5 油茶籽油理化指标及营养指标测定
色泽测定参考GB/T 5009.37—2003《食用植物油卫生标准的分析方法》，酸值测定参考GB 5009.229—2016《食品安全国家标准 食品中酸价的测定》，过氧化值测定参考GB 5009.227—2023《食品安全国家标准 食品中过氧化值的测定》，α-生育酚的测定参考GB 5009.82—2016《食品安全国家标准 食品中维生素A、D、E的测定》。脂肪酸的测定参考GB 5009.168—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪酸的测定》；甾醇的测量方法请参考文献[6]。
1.6 数据处理
所有实验结果以平均值±标准差表示，利用XLSTAT 19.5统计软件对数据进行方差分析，并且使用Duncan检验进行分析，当P ＜ 0.05时，数据之间具有显著性差异。
2 结果与分析
2.1 分级处理对油茶籽体积和重量分布的影响
由于我国油茶具有较多的品种，且种植条件差异性较大，导致采摘后的油茶籽体积和重量分布不均匀，其中形状以菱形和三角形为主，大多数油茶籽的体积和重量分别介于0.30～2.50 cm3和0.46～1.67 g之间，分级处理对油茶籽体积和重量分布的影响见表1。因此，在压榨之前需要对油茶籽进行分级处理。
表1 分级处理对油茶籽体积和重量分布的影响
Table 1 Effect of grading treatment on the volume and weight distribution of Camellia Oleifera seeds
注：*表示组与组之间存在显著性差异（P ＜ 0.05）；样本量各1 t。
Note: There were significant differences among groups（P ＜0.05）; The size of sample was 1 t.
单颗油茶籽体积/cm3 单颗油茶籽重量/g最小值 最大值 最小值 最大值分级前 0.30±0.12a*2.50±0.35b 0.46±0.21a 1.67±0.38b分级后 1.26±0.18b2.19±0.23a 0.86±0.13b 1.45±0.16a
由上表可知，经过分级处理以后油茶籽的体积和重量分别介于1.26～2.19 cm3和0.86～1.45 g之间，说明通过分级处理以后，可以将较大或者较小的油茶籽处理掉，使得油茶籽的分布更加均匀，从而为后续的压榨做准备。
2.2 油茶籽壳添加量对分级后油茶籽压榨效果的影响
由于油茶籽仁的含油率高达40%，利用螺旋榨油机进行压榨时很容易出现滑膛或随轴转动的现象，进而导致饼的残油剧烈升高，因此同时添加油茶籽壳是工业上解决上述问题的有效手段之一。油茶籽壳添加量对分级后油茶籽压榨效果的影响，且水分含量5%时，油茶籽壳添加量对油茶品质的影响见表2。
表2 油茶籽壳含量对油茶籽压榨效果的影响
Table 2 Effect of Camellia Oleifera seed hull on pressing effect of Camellia oil seed
注：*表示组与组之间存在显著性差异（P ＜ 0.05）。
Note: There are significant differences among groups (P ＜ 0.05).
含壳量/% 0 4 6 8 10 12榨膛温度/℃ 45.2±0.6a 50.5±0.7b 60.8±0.5c 65.9±0.6d 80.4±0.5e 99.3±0.6f饼残油/% 12.12±0.12e 5.05±0.16d 3.53±0.07c 2.49±0.09a 2.33±0.13a 2.16±0.15a C16:0 9.02±0.11a 9.01±0.13a 9.07±0.08a 9.04±0.14a 9.08±0.10a 9.05±0.16a主要脂肪酸含量/%C18:0 2.19±0.08a 2.18±0.02a 2.22±0.05a 2.15±0.09a 2.35±0.03b 2.39±0.02b C18:1 77.67±0.15b 77.62±0.14b 77.59±0.17b 77.56±0.12b 77.31±0.08a 77.28±0.10a C18:2 9.43±0.13b 9.41±0.18b 9.44±0.11b 9.37±0.15b 9.22±0.08a 9.15±0.12a α-生育酚/(mg/kg) 475.72±4.46b 473.11±6.79b 469.34±3.13b 464.75±4.06ab452.42±6.57a 448.56±5.76a多酚/(mg GEA/kg) 22.67±0.37e 21.86±0.26d 20.85±0.34c 20.08±0.11c 18.97±0.23b 17.74±0.18a角鲨烯 55.34±2.04d 54.08±1.55cd 52.22±2.11c 51.56±0.88c 46.67±3.01b 40.55±2.55a菜油甾醇 24.12±3.08b 22.08±2.02b 21.92±5.42ab 19.55±5.42a 18.34±5.42a 16.12±5.42a甾醇含量/(mg/kg)豆甾醇 36.13±3.51b 35.78±2.89b 33.46±2.77ab 32.71±1.97ab30.97±3.06a 28.44±2.57a β-谷甾醇 139.15±5.22c 135.15±4.08c 131.15±4.92b 128.15±5.46b 121.15±5.02ab 115.15±4.16a羽扇豆醇 241.74±4.38c 238.23±2.56c 233.26±3.12b 230.61±2.88b 226.08±2.59a 221.41±3.12a β-香树脂醇 543.66±8.46b 541.22±5.31a 539.21±2.55a 531.55±4.78a 523.09±9.08a 520.16±8.93a桦木醇 464.71±9.18c 461.57±8.95c 452.56±4.36b 448.63±7.98b 432.66±8.05a 429.81±9.65a豆甾-7-烯醇 225.14±4.78c 221.27±4.55c 216.32±6.07b 211.05±4.18b 205.08±3.98a 201.23±6.11a环阿屯醇 261.23±4.06c 258.96±3.95bc 253.09±6.57b 250.88±4.96b 245.07±5.48a 240.01±7.09a
随着油茶籽壳添加量逐步升高至12%时，榨膛的温度逐渐升高，说明榨膛内部的摩檫力也逐步增大，饼中残油从12.12%降低至2.16%；尤其当添加量超高8%时，榨膛温度的升高尤为明显，而饼中的残油并没有显著性降低。
由表2可知，油茶籽油中不饱和脂肪酸以油酸为主，且含有少量亚油酸，随着油茶籽壳添加量的升高，不饱和脂肪酸的含量均有显著的降低，原因可能是高温条件下含有双键的不饱和脂肪酸发生少部分氧化，从而导致含量降低，当添加量超高8%时，这个现象变得更加明显。除此之外，现有研究表明，这些油脂伴随物不但可以有效预防肥胖、心血管疾病和癌症等慢性疾病，而且也可以显著延长油脂的货架期，因此植物油中这些有益伴随物应当尽量多的保留[7]。但是，这些油脂伴随物在高温情况下极不稳定，很容易遭到氧化破坏。如表2所示，油茶籽油中的α-生育酚、多酚和甾醇的含量均随着添加量的升高而呈现下降的趋势，且当添加量超过8%时，这些伴随物质的损耗较为严重[8]。
现有研究指出，有一层蜡质附着在油茶籽壳的内表面，而这些蜡质在压榨过程中很容易迁移到油茶籽油中，从而显著破坏油茶籽油的风味、色泽和品质，给后期精炼带来很大的难处。为此，在满足压榨的条件下，油茶籽壳的添加量不宜过多[9]。基于饼中残油率、脂肪酸和伴随物质含量的变化，最终选择添加8%的油茶籽壳，经过分级后压榨的效果要远远高于李诗龙等之前报道的结果[3]。
2.3 水分含量对分级后油茶籽压榨效果的影响
水分是影响油茶籽油品质及饼残油的另一个关键因素，水分可以最大程度的引起蛋白变性、改善油滴聚集和破坏细胞组织结构，使得油脂更加容易制取。水分含量对油茶品质的影响见表3。
表3 水分含量对油茶籽压榨效果的影响
Table 3 Effect of moisture content on the pressing effect of Camellia oil seed
注：*表示组与组之间存在显著性差异（P ＜ 0.05）。
Note: There were significant differences among groups（P ＜ 0.05）.
水分含量/% 6 9 12 16榨膛温度/℃ 90.8±0.4d 65.9±0.6c 60.2±0.4b 51.4±0.4a饼残油/% 5.58±0.18b 2.49±0.09a 10.53±0.24c 15.76±0.09d C16:0 9.04±0.08a 9.04±0.14a 9.06±0.05a 9.02±0.11a主要脂肪酸含量/%C18:0 2.36±0.06b 2.15±0.09a 2.23±0.06a 2.25±0.07a C18:1 77.30±0.11a 77.56±0.12b 77.61±0.15b 77.63±0.12b C18:2 9.19±0.16a 9.37±0.15b 9.44±0.12b 9.43±0.13b α-生育酚/(mg/kg) 450.32±8.48a 464.75±4.06b 469.55±2.57ab 472.68±4.11b多酚/(mg GEA/kg) 18.12±0.16a 20.08±0.11b 20.75±0.26b 21.75±0.16c角鲨烯 43.52±4.37a 51.56±0.88b 52.18±0.35ab 54.27±0.86b甾醇含量（mg/kg）菜油甾醇 17.76±3.98a 19.55±5.42b 21.91±2.41a 22.24±1.14b豆甾醇 29.65±4.22a 32.71±1.97b 33.38±2.53ab 35.85±2.18b β-谷甾醇 118.37±3.29a 128.15±5.46b 131.28±4.08ab 135.06±3.77b羽扇豆醇 223.12±3.67a 230.61±2.88b 233.44±2.19b 238.09±1.09c β-香树脂醇 521.47±11.08a 531.55±4.78a 539.87±4.11ab 541.79±4.07b桦木醇 430.96±7.95a 448.63±7.98b 451.09±6.09bc 461.99±7.01c豆甾-7-烯醇 203.17±4.40a 211.05±4.18b 215.88±3.98bc 220.68±4.01c环阿屯醇 242.14±5.79a 250.88±4.96b 254.11±5.98bc 258.71±2.87c
随着水分含量的增加，榨膛温度逐渐降低，而饼中的残油呈现先上升后下降的趋势。当茶籽水分从6%增加到9%时，饼中残油率降低为2.49%；当茶籽水分为12%时饼残油急剧上升到6%，虽然榨膛的温度出现显著的下降，但是出现饼不成型及滑膛现象。
油茶籽油的脂肪酸组成、α-生育酚、多酚和甾醇等油脂伴随物的含量显著受到水分含量的影响，而这些影响主要与榨膛的温度密切相关[10]。当水分含量为12%和16%时，脂伴随物的含量要显著高于其他两个水分含量时的值，其中水分含量为6%时，这些物质的含量发生显著性降低，原因可能是压榨过程中的高温导致这些物质发生氧化损失。基于饼中残油率、脂肪酸和伴随物质含量的变化，最终选择水分含量9%进行压榨，产生更好的压榨效果这与李诗龙研究有一定差异，大概是因为经过分级处理和榨机压缩比变化的原因[11]。
2.4 油茶籽双螺杆压榨油茶籽油的产品质量
入榨料含壳8%、水分9%工艺条件下所获得的毛油经过冬化处理后产品质量指标与市售的精炼油茶籽油的理化特性对比。本实验最佳工艺条件下所获得的油茶籽油酸价低、颜色橙黄；具有天然油茶香味，而市售精炼油则是一种浅黄的清香味。两种油的杂质含量一样。市售精炼油过氧化值明显高于压榨油，表明精炼油活性物被破坏后更容易被氧化。由表4可知，本实验最佳条件下所获得的油茶籽油的各项质量指标均符合GB/T11765—2018《油茶籽油》的要求，所含的α-生育酚高于市售精炼油茶籽油的2倍多。说明本文工艺条件下所获得的油茶籽油可以将其中的α-生育酚较好的保留。
表4 油茶籽油的理化特性对比
Table 4 The comparison of physical and chemical properties of camellia oil
注：*表示组与组之间存在显著性差异（P ＜ 0.05）。
Note: There are significant differences among groups（P ＜ 0.05）.
类比 执行标准 杂质/% 水分/% 气味 酸值/(mg/g)市售精炼油 GB/T 11765—2018 0.01±0a 0.05±0.01a清香 0.94±0.08b压榨油 GB/T11765—2018 0.01±0a 0.04±0.01a茶香 0.35±0.06a国标一级油 GB/T11765—2018 ≤0.05 0.10 有茶籽固有的气味≤2.0 过氧化值/(g (NaOH)/100g) α-生育酚/(mg/kg)0.21±0.02b 226.48±5.45a 0.15±0.03a 464.75±4.06b≤0.25 —
3 结论
油茶籽仁中含壳量和水分是双螺杆榨油机压榨油茶籽重要的工艺参数。本研究表明，双螺杆榨油机压榨油茶籽最佳的工艺条件为：经过分级处理后，入榨茶籽水分9%、仁中带壳8%时，压榨效果最佳，在此条件下所获得的油茶籽油在油品质量和饼残油两者之间效果比较理想。
与市售的精炼油茶籽油相比，该工艺条件下所获得的压榨油中α-生育酚质量分数是精炼油的2倍多；这表明本研究最佳工艺所获得的茶油可以将α-生育酚更充分保留。
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