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產地、物種及加工工藝對油茶籽油中的微量元素 及重金屬含量的影響

發布日期:2022-04-11 18:01來源:中國油脂作者:劉海(lkmoo)點擊次數:

油茶是山茶科(Theaceae)山茶屬(Camellia L.) 常綠小喬木或灌木植物,在我國有2 300多年的栽培和利用歷史,是我國特有的木本食用油料樹種,與烏桕、油桐和核桃并稱為我國四大木本油料植物\[1-2\]。油茶籽油富含不飽和脂肪酸\[3-4\]以及多種有益的天然活性物質\[5-7\],具有抗病毒、抗氧化、抗腫瘤、提高機體免疫力的功能\[8-10\],長期食用有明顯的降血脂、降血壓、降低膽固醇等功效,能有效預防動脈粥樣硬化、心腦血管疾病和肥胖及保護肝臟\[11\],是一種重要的高端保健食用油,被譽為“東方橄欖油”\[12\]。油茶籽油的制取方式包括壓榨法、酶解法、浸提法等\[13\],其中壓榨法是目前油茶產業規?;a過程中較為常用的加工工藝,也是我國油茶籽油的傳統制取方式。液壓壓榨法是采用高壓的物理作用破壞油茶籽的組織結構,使油脂分離的一種油脂制取方式,其對油茶籽油的營養物質保留較為完整,是一種綠色安全的加工工藝\[14\]。微量元素是人體的重要組成部分,對機體的正常運轉具有重要的作用\[15\],也是油茶籽油的主要品質特征之一\[16\]。植物通過吸收和富集作用,將土壤和環境中的重金屬轉移到食物中,危害人體健康。隨著我國工業的迅速發展,以及農林生產過程中化肥和農藥使用量的增加,我國土壤和環境的重金屬污染情況嚴重。重金屬遷移到油茶籽油中需要經過兩個階段:第一階段由土壤和環境轉移到油茶籽原料中,第二階段在加工過程中由原料轉移到油茶籽油中。第一階段主要與油茶物種和生長環境有關,包括不同物種對重金屬的富集作用以及作物生長的土壤和環境的重金屬污染程度等\[17\],第二階段則與加工工藝有關\[18\]。目前對液壓壓榨法制取油茶籽油的研究主要局限于油茶籽的出油率及油茶籽油營養物質含量、風味物質組成等,而加工工藝對油茶籽油微量元素及重金屬含量影響的研究鮮見報道。研究不同產地、不同物種以及不同加工工藝對油茶籽油微量元素及重金屬含量的影響,有利于在生產過程中有效選擇更加合適的原料及制取工藝,減少油茶籽油的重金屬污染,增加油茶籽油的微量元素含量,為油茶籽油的加工及品質提升提供思路和創新。本研究采用不同的預處理方式對貴州不同物種及產地的油茶籽進行液壓壓榨制油,檢測分析不同預處理方式及不同壓榨階段制取的油茶籽油微量元素及重金屬含量的差異性和相關性,探究產地、物種及加工工藝對油茶籽油安全和品質的影響規律,以期為貴州的油茶加工提供理論依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

1.1.1原料與試劑油茶果:普通油茶分別采摘于貴州省貴陽市(東經106°44′~106°46′,北緯26°30~26°34′,由貴州省云關山國有林場提供),貴州省黔南州平塘縣平舟鎮(東經103°46′~107°15′,北緯25°58′~27°06′,由貴州玉水油茶科技發展有限公司提供),貴州省黔西南州冊亨縣弼佑鎮(東經105°53′~105°59′,北緯24°47′~24°52′,由貴州大亨油茶科技有限公司提供);威寧短柱油茶和西南紅山茶采摘于貴州省畢節市威寧彝族回族苗族自治縣岔河鎮(東經103°43′~103°46′,北緯27°06′~27°09′,由威寧縣大寨養殖專業合作社提供)。油茶籽:在各自成熟期采摘油茶果,并將采摘的新鮮油茶果晾曬后進行人工脫蒲,取油茶籽就近進行低溫烘干處理,將油茶籽的水分含量降低到13%以下,用潔凈的編織袋進行包裝,每個產地不同物種稱取2 t并裝運到貴州省油茶工程技術研究中心。硝酸為優級純。

1.1.2儀器與設備 LH-426型液壓榨油機,山東彩連機械有限公司;CT-C-F2型熱風循環烘箱;螺旋絞龍上料機;油茶籽脫殼機,自制;板框過濾機;TH KZ-120型商用智能蒸飯柜;FA1004B型電子天平;iCAP TQ三重四級桿電感耦合等離子體質譜儀,美國賽默飛世爾科技有限公司;MWD-620型密閉式智能微波消解儀;101-2型電熱鼓風干燥箱。

1.2試驗方法

1.2.1榨油工藝采用貴州省油茶工程技術研究中心油茶籽油中試液壓生產線對各產地不同物種油茶籽進行壓榨制油,工藝流程為油茶籽→預處理→壓榨(65 MPa,1 h)→毛油→過濾→油茶籽油。

1.2.1.1預處理工藝烘制:將油茶籽置于烘盤中,平鋪成3~4 cm的厚度,放置烘箱中65 ℃烘制10 h,取出自然冷卻后脫殼。炒制:將油茶籽倒入預熱至175 ℃的炒鍋中勻速炒制,1.5 h后取出,在地上迅速攤開自然冷卻后脫殼。

1.2.1.2壓榨工藝一次壓榨:取預處理后的油茶籽仁用0.074 mm(200目)濾布包餅后在65 MPa壓榨1 h制取油茶籽油,將毛油直接過濾后即得油茶籽油。二次壓榨:將油茶餅粉碎過5 mm篩,按一次壓榨工藝制取油茶籽油,作為二榨對照樣品;將油茶餅粉碎過5 mm篩,平鋪在蒸盤中,厚度為2~3 cm,放置蒸飯柜中97 ℃蒸制60 min,取出冷卻,按一次壓榨工藝制取油茶籽油,作為二榨蒸制處理樣品。

1.2.2微量元素及重金屬含量的測定按照GB 5009.268—2016《食品安全國家標準 食品中多元素的測定》第一法測定微量元素及重金屬含量。

1.2.3數據處理與分析用SPSS 26.0軟件對各檢測數據進行多重比較分析,P<0.05表示差異顯著,P>0.05 表示差異不顯著。

2結果與分析

2.1不同產地及物種油茶籽油微量元素及重金屬含量對烘制處理的油茶籽進行一次壓榨制油,測定油茶籽油的微量元素及重金屬含量,結果見表1。

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由表1可見,在各產地的普通油茶籽油中,貴陽普通油茶籽油錳含量最高,達到8.295 mg/kg,分別為平塘和冊亨的4.39、5.37倍。錳元素是人體生命必需的一種微量元素,是多種酶活性中心的組成成分,在機體代謝中起著非常重要的作用\[19\]。鋅、鐵、銅含量在各產地之間差異顯著(P<0.05),其中冊亨的鋅、銅含量較高,而貴陽的鐵含量較高。不同產地的普通油茶籽油的微量元素含量均存在不同程度的差異,可能受油茶林種植區域的土壤、氣候、環境等因素的影響。相同產地的威寧短柱油茶籽油和西南紅山茶籽油中的銅含量無顯著差異(P>0.05),但錳、鋅、鐵含量差異顯著(P<0.05),其中鐵含量相差最大,威寧短柱油茶籽油的鐵含量為西南紅山茶籽油的49.37倍,說明物種也是油茶籽油微量元素含量的影響因素之一。GB 2762—2017只對油脂中的重金屬鉛和砷規定了限量指標,限量均為0.1 mg/kg,而對其他重金屬元素無限量要求。由表1可見,各產地的油茶籽油重金屬含量均符合標準要求,但存在不同程度差異。在普通油茶籽油中,冊亨的鎳和鉛含量較高,而平塘的鉻和砷含量較高,鉛含量在各產地之間存在顯著差異(P<0.05),鎳含量在貴陽和冊亨之間存在顯著差異(P<0.05);貴陽和平塘的鉻含量無顯著差異(P>0.05),均顯著高于冊亨的。不同產地油茶籽油重金屬含量差異性可能與油茶林種植區土壤的重金屬污染有關\[20\],同時也受農藥、化肥的長期施用和環境污染的影響\[21\]。相同產地的威寧短柱油茶籽油和西南紅山茶籽油鉛含量差異不顯著(P>0.05),而鎳、鉻、砷含量差異顯著(P<0.05),這可能與不同物種對不同重金屬元素的富集作用不同有關\[22\]。普通油茶籽油和威寧短柱油茶籽油的重金屬污染水平為鉻>鎳>鉛>砷,而西南紅山茶籽油的重金屬污染水平為鎳>鉻>鉛>砷,鎘在各產地及物種的油茶籽油中均未檢出。

2.2不同預處理油茶籽油的微量元素及重金屬含量選取平塘的油茶籽分別進行烘制和炒制預處理,并進行一次壓榨制油,比較不同預處理壓榨制取油茶籽油的微量元素及重金屬含量的差異,結果見表2。

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由表2可見,烘制和炒制預處理的油茶籽油中錳、鋅、鐵、銅含量差異顯著(P<0.05)。炒制預處理的油茶籽油錳、鐵、銅含量均較烘制預處理的高,特別是鐵元素含量,是烘制預處理的4.03倍,可見炒制預處理可較烘制預處理提高油茶籽油微量元素的含量。兩種預處理的油茶籽油鎳和鉻含量有顯著差異(P<005),而鉛和砷含量無顯著差異(P>005)。炒制預處理可以增加油茶籽油中的重金屬含量,這可能是因為炒制溫度較烘制溫度高,對油茶籽的組織結構破壞較嚴重,使遷移到油茶籽油中的重金屬元素增多。蔣步云等\[18\]研究發現,油茶籽油重金屬含量和加工溫度有較高的相關性,熱榨制取的油茶籽油重金屬含量高于冷榨制取的油茶籽油,這與本研究中炒制預處理壓榨制取油茶籽油的重金屬含量較高的結果一致。2.3不同壓榨階段油茶籽油的微量元素及重金屬含量選取冊亨油茶籽進行烘制預處理、一次壓榨,并將油茶餅粉碎后進行二次壓榨,分析不同壓榨階段油茶籽油中的微量元素及重金屬含量,結果見表3。

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由表3可見,與一榨對照相比,二榨對照的錳和鐵含量顯著增加(P<0.05),分別為一榨對照的408倍和7.22倍。粉碎可直接破壞油茶籽仁的組織結構,將油茶餅中錳和鐵元素釋放出來,進而轉移到油茶籽油中。重金屬含量方面,二榨對照的鎳、鉛含量均顯著降低(P<0.05),砷含量無顯著差異(P>0.05),而鉻含量顯著增加(P<0.05)。由表3可見,與二榨對照相比,蒸制處理可以顯著增加鋅、鐵、銅含量(P<0.05),說明蒸制處理可以進一步破壞油茶籽仁的組織結構,使其中的微量元素溶出。二榨蒸制處理可顯著增加鉻和砷含量(P<0.05),而對鎳和鉛含量無顯著影響(P>005)。

2.4油茶籽油微量元素及重金屬含量的相關性對上述制取的油茶籽油微量元素及重金屬含量進行相關性分析,結果見表4。

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由表4可見:錳和鋅、鉛含量有極顯著的負相關性,錳和鐵含量有極顯著的正相關性;鋅和鉛含量有極顯著的正相關性,相關系數達0.902,鋅和鐵含量有顯著的負相關性;銅和鐵、鉻、砷含量有極顯著的正相關性;鎳和鉻含量有極顯著的正相關性,相關系數達0.893,說明鎳和鉻具有相似的遷移規律;砷和鉻含量有極顯著的正相關性,砷和鐵、鎳含量有顯著的正相關性,但相關系數不高。

3結論

不同產地、不同物種和不同加工工藝壓榨制取的油茶籽油重金屬含量均在國家標準限量范圍之內,符合國家標準要求。不同產地及物種的油茶籽油微量元素和重金屬含量存在不同程度的差異,從而影響油茶籽油的品質特征。不同的預處理方式對油茶籽油微量元素及重金屬含量影響較大,炒制可以顯著提高油茶籽油中錳、鐵、銅含量(P<0.05),但同時也顯著增加油茶籽油中的鎳、鉻含量(P<005),可能與炒制溫度較高有關。不同壓榨階段的油茶籽油微量元素含量具有顯著差異(P<005),油茶餅粉碎后再次壓榨可使油茶籽油中的錳和鐵含量顯著增加(P<0.05),且蒸制處理可以顯著提升二次壓榨油茶籽油中鋅、鐵、銅含量(P<0.05)。相關性分析顯示,錳和鋅、鉛含量有極顯著的負相關性,鋅和鉛含量有極顯著的正相關性,鎳和鉻含量有極顯著的正相關性,表明鋅和鉛、鎳和鉻具有相似的遷移規律。

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