油茶鲜果采后处理工艺优化

陈鹏1,黎贵卿2,3 *,张琴4,唐颖4,陈修权4

(1. 广西壮族自治区国有三门江林场,广西 柳州 545006;2. 广西壮族自治区林业科学研究院,广西 南宁 530000;3.广西特色经济林培育与利用重点实验室,广西 南宁 530000;4.广西三门江生态茶油有限责任公司,广西 柳州 545616)

摘 要: 为提高油茶籽的含油率,针对油茶果后熟的特性,对采后油茶果进行N2 和CO2 气调胁迫处理,通过调节处理温度、处理湿度和处理时间,加速油茶鲜果完成后熟。正交试验和扩大稳定试验结果表明,充入N2,处理温度40 ℃、处理湿度95%、处理时间7 h,干油茶籽含油率达到32%以上,维生素E 含量、油酸含量、亚油酸含量和酸价等指标均优于直接脱蒲-烘干、堆沤-烘干、堆沤-摊晒-晒干等处理方法。因此,N2 胁迫处理油茶果可以提高油茶籽的含油率,缩短处理时间。

关键词: 油茶鲜果;后熟处理;N2;CO2;含油率

油茶树是我国特有的油料树种,其栽培历史有2 300 年以上,与油棕、油橄榄和椰子并称为世界四大木本食用油料植物[1]。油茶是我国南方重要的木本油料树种和主要的经济林树种之一[2],被人们誉为“东方橄榄油”、“绿色油库”、“绿色金库”、“油中珍品”等[3]。我国油茶主分布在湖南、江西和广西等15 个省区,目前油茶种植面积达466 万hm2,年产茶油达100 万t。根据国家林业和草原局、国家发展和改革委员会、财政部联合印发的《加快油茶产业发展三年行动方案(2023—2025 年)》,到2025 年,全国油茶种植面积达600 万hm2 以上,年产茶油达200 万t。根据规划,将种植生产出大量的油茶籽,如果处理不当,得油率下降,届时不仅难以完成预期的茶油产量,还会造成资源浪费。

油茶果实含油率是油茶的重要经济性状,它除了受遗传因子影响外,还受种子的成熟度、结果数量、立地条件和果实发育期气候条件的影响[4]。油茶种子在成熟的后期,绿色器官的同化物质和果皮中的储藏物质都迅速向种子中转移,对种子的油脂合成与积累至关重要,所以种子的含油率随种子成熟度的提高而提高[5]。庄瑞林[6]对果实的生长进行初步描述,将果实生长粗略地分为幼果形成期、果实生长期和油脂转化积累期。Cai 等[7]对普通油茶种子成熟过程中脂肪积累及物质转化进行了初步研究。油茶果与其他油料作物不同,采摘后的油茶果仍继续进行生理生化活动,且适当的环境条件可以促进可溶性糖、淀粉等有机物转化为油脂,提高油茶籽内的含油率,利用油茶果后熟的特性,可通过人工控制和改造堆沤环境,提高油茶果的含油量[8-9]。现对于油茶鲜果采摘后的普遍处理方法包括直接剥果-烘干、堆沤-剥果-烘干和堆沤-摊晒果-人工拣籽-再摊晒籽等[10]。直接剥果-烘干的处理方式得到的油茶籽含油率平均比堆沤-剥果-烘干和堆沤-摊晒果-人工拣籽-再摊晒籽的方法低3%以上。堆沤-剥果-烘干和堆沤-摊晒果-人工拣籽-再摊晒籽这两种处理方式采用了传统的堆沤,可在一定程度上提高油茶籽的含油率,但堆沤时间长且温度、湿度难以控制,油茶果在堆沤过程中细菌、真菌滋生,造成油茶果霉烂,影响含油率和酸价等,即使采用生石灰水、食盐水和茶麸液混合而得的药液浸泡处理油茶鲜果,其后熟过程仍需要3~5 d,堆沤过程耗时、耗场地,不利于连续性规模化生产,生产效率低,处理成本高[10]。随着全国油茶种植面积不断增加,且油茶逐渐进入盛产期,以现有的堆沤方式进行后熟作用已经不能满足油茶产业的发展需求。

目前,N2、CO2 等气体介入处理在水果保鲜上被普遍使用,高浓度N2、CO2 等气体能降低贮藏过程中呼吸强度,降低过氧化物酶及多酚氧化酶活性,减缓老化速度[11-15],N2、CO2 等气体也用于含单宁较高水果(如柿子)的脱涩处理[16-17]。基于油茶鲜果前处理技术对提高含油率影响的研究表明,通过N2、CO2 等气体介入处理油茶鲜果,人为制造缺氧环境,能够降低新鲜油茶果的呼吸强度,减少呼吸代谢对有机物的消耗,使更多的有机物转化为油脂,从而提高油茶果的含油率。本文采用N2、CO2 和N2+CO2 气体气调胁迫对油茶鲜果进行采后处理,并充分考虑处理温度、处理湿度、处理时间的影响,以达到缩短熟化时间、提高生产效率、降低鲜果处理成本的目的,以期为油茶鲜果采后处理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

油茶鲜果:2023 年11 月3 日采自广西壮族自治区国有三门江林场江口分场,品种为‘岑软系列3 号’;维生素E(VE):中国食品药品检定研究院生物制品检定所;油酸、亚油酸(均为分析纯)、石油醚(沸程30~60 ℃,分析纯):国药集团化学试剂有限公司;H3PO4(分析纯):西陇科学股份有限公司;CH3OH(色谱纯):赛默飞世尔科技公司;CH3OH、CH3ONa、CH2Cl2、NaCl、KOH(均为分析纯):成都市科隆化学品有限公司。试验用水均为去离子水。

后熟箱:广西壮族自治区国有三门江林场自制;离心机(TG16-WS):长沙湘智离心机仪器有限公司;可调电炉(DK-98-Ⅱ):天津市泰斯特仪器有限公司;超声波清洗仪(KQ-250B):昆山市超声仪器有限公司;恒温水浴锅(HH-4 数显式):常州国华电器有限公司;旋转蒸发仪(RE-52AA):上海亚荣生化仪器厂;循环水式多用真空泵(SHB-Ⅲ):郑州长城科工贸有限公司;电子天平(AL204-1C):梅特勒-托利多科技(中国)有限公司;气相色谱仪(920 型):上海海欣色谱仪器有限公司;液相色谱仪(SSI SeriesⅢ):美国科学系统公司。

1.2 试验方法

1.2.1 油茶鲜果处理

N2+CO2 处理:将油茶鲜果置于密闭的后熟箱,并充入N2、CO2 再进行升温,调节湿度,处理一定时间后,取出油茶鲜果直接进行机械脱蒲,烘干,得到干茶籽;直接脱蒲-烘干处理:将油茶鲜果直接机械脱蒲,剥取茶籽,然后60 ℃烘干;堆沤-烘干处理:将油茶鲜果堆沤5 d 后直接机械脱蒲,剥取茶籽,然后60 ℃烘干;堆沤-摊晒-晒干处理:将油茶鲜果堆沤5 d 后摊晒油茶果,待其自然裂开后采用人工捡籽,再摊晒干茶籽[18-20]

1.2.2 单因素试验

以10 kg 油茶鲜果为试验材料,以茶籽的含油率、油酸含量、亚油酸含量、酸价、VE 含量为指标,先考察气体种类(N2、CO2、N2+CO2)对油茶鲜果采后处理的影响,然后以处理湿度90%、处理时间6 h、处理温度60 ℃为固定条件,对处理温度(25、30、35、40、45 ℃)、处理湿度(60%、70%、80%、90%、100%)、处理时间(2、4、6、8、10 h)进行单因素试验。

1.2.3 正交试验

在单因素试验结果的基础上,以含油率和VE 含量为指标,采用三因素三水平正交试验优化油茶鲜果采后处理工艺条件,探究处理温度、处理湿度、处理时间对油茶鲜果采后处理的影响。正交试验因素与水平见表1。

表1 正交试验因素与水平
Table 1 Orthogonal test factors and levels

水平123 A 处理温度/℃35 40 45 B 处理湿度/%85 90 95 C 处理时间/h 567

1.2.4 茶油的提取

采用索氏抽提法提取干燥后茶籽的油脂,得到茶油,含油率的计算公式如下。

式中:W0 为含油率,%;m0 为空抽提瓶的质量,g;m1 为干燥后提取抽提物的抽提瓶质量,g;m 为测试样品的质量,g。

1.2.5 油酸、亚油酸含量测定

对不同加工方式的茶油进行甲酯化处理[21],加入10 g 茶油与30 mL 甲醇、1 mL 饱和甲醇钠-甲醇溶液,水浴锅温度80 ℃,反应时间150 min。采用气相色谱仪进行油酸、亚油酸含量的测定。升温程序条件为初始温度70 ℃,保持2 min;以10 ℃/min 的速率升至180 ℃,保持5 min;进样口温度和气化室温度均为200 ℃,进样量为1 μL。检测结果为8 个样品的平均值。

1.2.6 酸价测定

依据GB 5009.229—2016《食品安全国家标准 食品中酸价的测定》[22]中的方法测定酸价,重复3 次取平均值。

1.2.7 VE 含量测定

VE含量测定依据GB 5009.82—2016《食品安全国家标准 食品中维生素A、D、E 的测定》[23]中的方法,称取不同加工方式的茶油10 g,皂化后经冷却、萃取、洗涤、浓缩、离心(室温,3 000 r/min,10 min),得到上清液供色谱分析。色谱条件:分析柱为反相C18(5 μm,4.6 mm×250 mm);流动相为甲醇∶水=98∶2(体积比);紫外检测器波长为300 nm;进样量为20 μL;流速为1.0 mL/min。

1.3 数据处理

采用SPSS 25.0 软件对数据进行分析处理。

2 结果与分析

2.1 气体种类对油茶鲜果采后处理的影响

选择不加入气体处理的样品为空白,不同气体种类对油茶鲜果采后处理的影响如表2 所示。

表2 气体种类对油茶鲜果采后处理的影响
Table 2 Effect of inert gases on postharvest treatment of fresh camellia fruit

组别N2 CO2 N2+CO2空白含油率/%31.96 31.46 31.68 28.13油酸含量/%81.3 80.6 80.8 78.3亚油酸含量/%8.5 7.8 7.6 5.4酸价/(mg/g KOH)0.6 0.7 0.7 1.2 VE 含量/(mg/kg)106 98 101 86

由表2 可知,应用N2、CO2、N2+CO2 气体处理油茶鲜果效果明显优于空白试验。当气体为N2 时,茶籽含油率最高,为31.96%;油酸和亚油酸含量最高,分别为81.3%和8.5%;VE 含量最高,为106 mg/kg;酸价最低,为0.6 mg/g KOH,所以利用N2 对油茶鲜果进行采后处理最优。

2.2 处理温度对油茶鲜果采后处理的影响

不同处理温度对油茶鲜果采后处理的影响如表3所示。

表3 处理温度对油茶鲜果采后处理的影响
Table 3 Effect of temperature on postharvest treatment of fresh camellia fruit

处理温度/℃25 30 35 40 45含油率/%31.92 30.69 31.88 32.22 31.66油酸含量/%80.3 80.9 81.2 81.8 80.6亚油酸含量/%7.6 7.8 8.1 8.6 7.8酸价/(mg/g KOH)0.8 0.7 0.6 0.7 0.9 VE 含量/(mg/kg)102 103 105 110 98

由表3 可知,随着处理温度的升高,油酸含量、亚油酸含量、VE 含量均整体呈现先升高后逐步下降的变化趋势,酸价呈现先降低后升高的趋势。当处理温度为40 ℃时,含油率最高,为32.22%;油酸和亚油酸含量最高,分别为81.8% 和8.6%;VE 含量最高,为110 mg/kg;酸价为0.7 mg/g KOH,略高于35 ℃时的酸价(0.6 mg/g KOH),远低于GB/T 11765—2018《油茶籽油》压榨一级标准酸价≤2 mg/g KOH 的要求。综合考虑,选择处理温度35、40、45 ℃进行后续正交试验。

2.3 处理湿度对油茶鲜果采后处理的影响

不同处理湿度对油茶鲜果采后处理的影响如表4所示。

表4 处理湿度对油茶鲜果采后处理的影响
Table 4 Effect of humidity on postharvest treatment of fresh camellia fruit

处理湿度/%60 70 80 90 100含油率/%30.92 30.12 31.53 32.36 30.79油酸含量/%79.3 80.3 81.2 82.1 80.3亚油酸含量/%7.4 7.6 8.2 8.4 7.9酸价/(mg/g KOH)0.7 0.7 0.7 0.6 0.9 VE 含量/(mg/kg)104 109 106 112 95

由表4 可知,随着处理湿度的升高,油酸含量、亚油酸含量、VE 含量均整体呈现先升高后逐步下降的变化趋势,酸价呈现先降低后升高的趋势。当处理湿度为90% 时,茶籽含油率最高,为32.36%;油酸和亚油酸含量最高,分别为82.1% 和8.4%;VE 含量最高,为112 mg/kg;酸价最低,为0.6 mg/g KOH。综上,选择处理湿度为85%、90%、95%进行后续正交试验。

2.4 处理时间对油茶鲜果采后处理的影响

不同处理时间对油茶鲜果采后处理的影响如表5所示。

表5 处理时间对油茶鲜果采后处理的影响
Table 5 Effect of time on postharvest treatment of fresh camellia fruit

处理时间/h 24681 0含油率/%29.22 31.12 32.36 31.53 30.79油酸含量/%78.3 80.6 82.6 80.8 80.3亚油酸含量/%7.2 7.8 8.1 8.6 7.9酸价/(mg/g KOH)0.7 0.7 0.6 0.7 0.9 VE 含量/(mg/kg)92 106 110 102 98

由表5 可知,随着处理时间的延长,含油率、油酸含量、亚油酸含量、VE 含量均整体呈现先升高后逐步下降的变化趋势,酸价呈现先降低后升高的趋势。当处理时间为6 h 时,茶籽含油率最高,为32.36%;油酸和亚油酸含量较高,分别为82.6% 和8.1%;VE 含量最高,为110 mg/kg;酸价最低,为0.6 mg/g KOH。综上,选择处理时间为5、6、7 h 进行后续正交试验。

2.5 正交试验结果

在单因素试验基础上,选择处理温度、处理湿度、处理时间3 个因素进行三因素三水平正交试验,结果见表6。

表6 正交试验结果
Table 6 Results of orthogonal test

试验号123456789含油率k1 k2 k3 A111222333 30.87 31.94 31.48 B123123123 31.28 31.40 31.61 C123231312 31.10 31.48 31.71空列123312231 31.27 31.51 31.52含油率/%30.23 30.96 31.42 31.93 32.03 31.87 31.69 31.21 31.54 VE 含量/(mg/kg)93 95 104 106 109 106 105 103 107

续表6 正交试验结果
Continue table 6 Results of orthogonal test

试验号VE含量极差k1 k2 k3含油率VE 含量A 97.33 107.00 105.00 1.07 9.67 B 101.33 102.33 105.67 0.33 4.34 C 100.67 102.67 106.00 0.61 5.33空103.00 102.00 104.33 0.25 2.33含油率/%VE 含量/(mg/kg)

由表6 可知,最优方案是A2B3C3,即油茶鲜果采后处理条件为在N2 充入胁迫下,处理温度为40 ℃、处理湿度为95%、处理时间为7 h,此条件下含油率为32.22%,VE含量为110 mg/kg,优于表6 试验设计中最佳条件A2B2C3 的含油率(32.03%)及VE 含量(109 mg/kg),因此,确定A2B3C3 为最优方案。

2.6 最佳工艺重现性验证试验

将10 kg 油茶鲜果送入密闭后熟箱,充入N2,再进行升温至40 ℃,调节湿度为95%,经7 h 处理后,取出油茶鲜果直接进行机械脱蒲,60 ℃烘干,得到干茶籽,然后索氏提取油脂,再进行油脂含量和成分等测试,重复3 次,结果见表7。

表7 验证试验结果
Table 7 Results of the verification test

序号123含油率/%32.22 32.36 32.12 VE 含量/(mg/kg)110 112 109

由表7 可知,结果稳定,通过正交试验得到的最佳方案可行。

2.7 放大稳定性试验及与现行方法比较

以1 000 kg 油茶鲜果为试验材料,在优化得到的最佳处理条件下,按1.2.1 处理油茶鲜果。放大稳定性试验及与现行方法比较结果见表8。

表8 放大稳定性试验及与现行方法比较
Table 8 Extended stability test and comparison with current methods

方法N2 处理直接脱蒲-烘干堆沤-烘干堆沤-摊晒-晒干含油率/%32.36 28.86 31.86 31.96油酸含量/%82.3 78.6 80.2 82.3亚油酸含量/%8.6 7.2 7.9 8.3酸价/(mg/g KOH)0.6 0.8 1.1 1.5 VE 含量/(mg/kg)112 88 108 106

由表8 可知,充入N2、处理温度40 ℃、处理湿度95%、处理时间7 h 的综合效果最好,所得到的茶籽含油率、油酸含量、亚油酸含量、VE 含量均为最高,分别为32.36%、82.3%、8.6% 和112 mg/kg,酸价最低,为0.6 mg/g KOH。

3 结论

结果表明,N2、CO2、N2+CO2 气体胁迫处理油茶鲜果均明显优于空白试验。当气体为N2 时,得到的茶籽含油率、油酸含量、亚油酸含量、VE 含量均为最高,分别为31.96%、81.3%、8.5%、106 mg/kg,且酸价最低,为0.6 mg/g KOH。因此,在N2 胁迫下油茶鲜果处理效果最好,经过正交试验优化得到最佳处理条件为处理温度40 ℃、处理湿度95%、处理时间7 h。经过放大试验,该方法与直接脱蒲-烘干、堆沤-烘干、堆沤-摊晒-晒干3 种方法相比,茶籽含油率、油酸含量、亚油酸含量、VE 含量均最高,酸价最低,说明本试验所得油茶鲜果处理方法优于当前普遍采用的技术。此外,N2 胁迫下油茶鲜果处理一般6~7 h 即可完成,相对于当前堆沤所需5 d 左右的时间,大大缩短了处理时间,提高了生产效率。本试验验证了利用气调促进水果后熟的理论和实践,并开拓性运用于油茶鲜果的后熟处理,可为油茶鲜果处理的产业化探索出一条新路线。

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Optimization of Postharvest Treatment of Fresh Camellia Fruit

CHEN Peng1, LI Guiqing2,3 *,ZHANG Qin4,TANG Ying4,CHEN Xiuquan4

(1. Guangxi State-owned Sanmenjiang Forest Farm, Liuzhou 545006, Guangxi, China;2. Guangxi Forestry Research Institute, Nanning 530000, Guangxi, China; 3. Guangxi Key Laboratory of Special Non-wood Forests Cultivation and Utilization, Nanning 530000, Guangxi, China; 4. Guangxi Sanmenjiang Ecological Camellia Oil Co., Ltd., Liuzhou 545616, Guangxi, China)

Abstract: To improve the oil content of Camellia oleifera seeds, postharvest camellia fruits were treated with N2 and CO2 controlled atmosphere stress targeting the characteristic postharvest maturation of camellia fruits.The maturation process of fresh camellia fruits was accelerated by adjusting treatment temperature, humidity,and time. Orthogonal and extended stability tests showed that after N2 treatment with a processing temperature of 40 ℃, humidity of 95%, and treatment time of 7 hours, the oil content of dried camellia seeds reached over 32%. Indicators such as vitamin E content, oleic acid content, linoleic acid content, and acid value were all superior to those of direct degumming-drying, composting-drying, and composting-spreading-drying treatments. N2 stress treatment of camellia fruits can increase the oil content of camellia seeds, shorten processing time.

Key words: fresh camellia fruit; post-ripening treatment; N2; CO2; oil content

DOI:10.12161/j.issn.1005-6521.2025.07.012

引文格式:

陈鹏,黎贵卿,张琴,等. 油茶鲜果采后处理工艺优化[J]. 食品研究与开发,2025,46(7):96-101.

CHEN Peng, LI Guiqing,ZHANG Qin, et al. Optimization of Postharvest Treatment of Fresh Camellia Fruit[J]. Food Research and Development,2025,46(7):96-101.

基金项目:广西林业科技推广示范项目(2023GXLK01、2023GXLK09);广西创新驱动发展专项资金项目(桂科 AA20302021-6)

作者简介:陈鹏(1974—),男(汉),高级工程师,本科,研究方向:茶油加工技术研究与应用。

*通信作者:黎贵卿(1982—),男(汉),正高级工程师,硕士,研究方向:林化产品加工技术研发。

加工编辑:张昱

收稿日期:2024-09-11