第三节 野生核桃制油技术
一、野生核桃剥壳技术
野生核桃剥壳是加工的难题。野生核桃具有皮厚、壳硬的特点，因此难以剥壳。剥壳后仁壳分离同样具有一定的难度，如若分离不彻底，将造成外壳吸油，降低油脂出油率，也会使得油脂的色泽加深，使其难以作为一种高级食用油。从另一角度讲，野生核桃壳可加工为活性炭进一步加工利用，因此，实现野生核桃的仁壳分离是对野生核桃综合利用的前提。
（一）材料与方法
1.材料与仪器
（1）原料 野生核桃由重庆市九重山实业有限公司提供。
（2）主要仪器 锤片式破碎机，分选机。
2.试验方法
（1）改进前的剥壳工艺 改进前的野生核桃剥壳工艺如图2-4所示。
图2-4 改进前的野生核桃剥壳工艺
（2）改进后的野生核桃剥壳工艺 改进后的野生核桃剥壳工艺如图2-5所示。
图2-5 改进后的野生核桃剥壳工艺
（二）结果与分析
1.改进前的剥壳工艺
改进前的剥壳工艺虽然实现了仁壳的完全分离，但由于是全手工的仁壳分离，难以实现工业化，效率低。改进前的破碎设备如图2-6所示，剥壳工具如图2-7所示，工人剥壳如图2-8所示。
图2-6 改进前的破碎设备
图2-7 剥壳工具
图2-8 人工剥壳
2.改进后的野生核桃剥壳工艺
经改进后的剥壳工艺基本实现了野生核桃的破碎与分离，经分选机处理后的野生核桃仁中的含壳率＜9%，壳中含仁率＜1%。破碎后的野生核桃如图2-9所示，分选机处理后的核桃仁如图2-10所示。
图2-9 破碎后的野生核桃
图2-10 分选机处理后的核桃仁
3.改进前后的剥壳分离效果对比
改进前，破碎机的破碎粒度大，破碎后完全没有出现仁壳分离，需要人工进行仁壳分离，虽分离完全，但人工操作慢，不符合现代生产的需求；改进后的破碎机，破碎粒度小，并且大部分已实现了分离，只需经过筛选机进一步筛选，就达到了仁中含壳率＜9%、壳中含仁率＜1%的工艺要求，较好地实现了仁壳分离。
（三）小结
（1）改进后的野生核桃剥壳工艺，实现了野生核桃的破碎与仁壳分离，分离后仁中含壳率＜9%，壳中含仁率＜1%。
（2）与改进前相比，破碎粒度和仁壳分离效果显著提高，有利于提高野生核桃加工效率，促进其产业化发展。
二、低温压榨法制取野生核桃油
我国野生核桃资源丰富，主要产区在重庆、云南、四川、陕西、山西、河北、甘肃、新疆、浙江、安徽等地。野生核桃营养价值高，核桃仁含有丰富的营养素，含蛋白质15～20g/100g，油脂丰富，并含有人体必需的钙、磷、铁等多种微量元素和矿物质，以及胡萝卜素、核黄素等多种维生素，对人体有益，可强健大脑。野生核桃属纯野生果类，是无任何污染的天然绿色食品，也是众多中国干果中价值最高的品种之一。野生核桃油含有大量的不饱和脂肪酸和多种活性成分，具有发展为保健用油的潜质。
目前行业中制取油脂的方式繁多，低温压榨法是最传统的提油方式，也是保存油脂中活性成分的最佳方式。本研究采用低温压榨法提取野生核桃油，分别对其理化指标及活性成分进行检测，并研究其氧化稳定性。
（一）材料与方法
1.实验材料
（1）原料 野生核桃由重庆市九重山实业有限公司提供。
（2）主要仪器 气相色谱仪：安捷伦7890B；高效液相色谱仪：安捷伦1200；原子吸收光谱仪：北京吉天AFS-933；Rancimat892油脂氧化稳定性测定仪：瑞士万通；自动凯氏定氮仪：K9840等。
2.方法
（1）低温压榨野生核桃油的提取 用液压榨油机直接压榨剥壳后的野生核桃仁，转速为20r/min，孔径大小为5mm，压榨温度为（55±1）℃；在转速为8000r/min条件下，离心20min，去除杂质，得到低温压榨核桃毛油。
（2）野生核桃理化指标检测方法 含仁率：依据SN/T 0308.10-1999测定；水分含量：依据GB 5009.3-2016测定；粗脂肪含量：依据GB 5009.6-2016测定；粗蛋白质含量：依据GB 5009.5-2016测定；粗纤维含量：依据GB/T 5515-2008测定；碳水化合物含量按下式计算：
碳水化合物含量=100%-（水分含量+粗蛋白含量+粗脂肪含量+粗纤维含量）
野生核桃仁微量元素的测定如下。
样品前处理过程：称取核桃1.5g于石英坩埚中，先炭化，后灰化。灰化后用1%的硝酸少量多次涮洗坩埚，定容25mL。
原子吸收光谱仪（火焰部分）条件：以乙炔—空气作为燃气，流量为1.1L/min，以氘灯为背景灯，空心阴极灯检测样品。用微量元素的标准品绘制标准曲线后测定各样品的微量元素的含量。
（3）野生核桃油理化指标检测方法 折射率：依据GB/T 5527-2010测定；相对密度：依据GB/T 5518-2008测定；水分及挥发物：依据GB 5009.236-2016测定；不溶性杂质：依据GB/T 15688-2008测定；酸价：依据GB 5009.229-2016测定；过氧化值：依据GB 5009.227-2016测定；碘值：依据GB/T 5532-2008测定；皂化值：依据GB/T 5534-2008测定。
（4）野生核桃油脂肪酸组成分析 甲酯化过程：取1g离心后的野生核桃油于玻璃试管中，加入2mL正己烷，充分摇匀溶解，再加入0.3mL 2mol/L KOH甲醇，摇匀后40～45℃水浴加热25min，在加热过程中时时摇动使之充分甲酯化，加蒸馏水静置，取上清液进行气相色谱分析。
气相色谱柱分析条件：色谱柱为Agilent DB-23石英毛细管柱（60m×0.25mm×0.25μm）。色谱柱升温条件为：150℃初始温度保持1min，以6℃/min的速率上升至温度为230℃，保持20min。载气为高纯度N2，流量2.00mL/min，空气流量为50mL/min，氢气流量为50mL/min。检测器氢火焰离子检测器（FID），检测器温度250℃，进样口温度230℃。进样量0.5μL，分流比1∶5。脂肪酸通过与脂肪酸甲酯标准品保留时间比较鉴定，采用面积归一法计算各脂肪酸相对含量。
（5）野生核桃油维生素E含量的测定 样品前处理过程：将0.2g油样用丙酮溶解后，定容至50mL，过膜，待用，上高效液相色谱。
色谱柱及色谱条件：色谱柱为Eclipse XDB-C18（4.6mm×150mm×0.5μm）。紫外检测器，波长300nm。流动相70%乙腈，30%甲醇，流速1.0μL/min。柱温箱30℃，进样量20μL。
计算公式：
Xi= Ci×V/m
式中 Xi——样品的生育酚含量，μg/kg
Ci——由标准曲线查的生育酚的浓度，μg/mL
V——样品定容的体积，mL
m——样品的质量，g
（6）野生核桃油甾醇含量的测定 样品前处理过程：β—胆甾烷醇1000μL，氮气吹干，加入0.3g野生核桃油，加入4mL KOH—乙醇溶液，在55℃烘箱中反应1h，其中每隔20min震摇一次，共3次。反应结束后，加入1mL蒸馏水，再加入5mL正己烷，离心（3500r/min，1min），氮气吹干，加入2mL硅烷化试剂，在105℃烘箱中反应15min后，将样品装入样品瓶，准备上柱。
色谱柱及色谱条件：色谱柱型号安捷伦HP-5（20m×0.18mm×0.18μm）；进样体积1.0μL，载气：高纯He；载气原始压力：72.53kPa；分流比50∶1；进样口温度300℃；检测器温度360℃；氢气流量：40mL/min；空气流量：400mL/min；氮气流量：40mL/min；升温程序：200℃保持0.5min，然后以2℃/min升温至300℃。
（7）野生核桃油Rancimat加速氧化试验 核桃油的氧化稳定性通过Ranci-mat892油脂氧化稳定性测定仪测定。具体为3.0g核桃油样品置于测试管中，空气流量为20L/min，在测量池中加入60mL超纯水，当温度达到设定温度后开始测定。通过Rancimat仪自动评估核桃油的氧化稳定性指数。
将反应温度分别设定为90℃、100℃、110℃、120℃，测定野生核桃油的氧化诱导时间。并研究120℃下，不同抗氧化剂对野生核桃油氧化稳定性的影响。
（二）结果与分析
1.野生核桃及野生核桃仁的理化指标测定
野生核桃及野生核桃仁的理化指标见表2-6。
表2-6 野生核桃及野生核桃仁的理化指标 单位：%
由表2-6可知，野生核桃的含仁率低，只占全果的13.56%。但野生核桃仁的粗蛋白和粗脂肪的含量高，分别占全仁的25.24%和56.76%。含油率高于大多数油料作物，且饼粕中的蛋白质含量高，可进一步作为加工野生核桃蛋白和多肽的原料，实现野生核桃的综合利用。综上所述，野生核桃完全可作为一种油料资源，缓解我国植物油紧缺的现状。
2.野生核桃仁微量元素的测定
野生核桃仁的微量元素的含量见表2-7。
表2-7 野生核桃仁的微量元素的含量 单位：mg/kg
由表2-7可知，野生核桃仁中Ca含量相对较高，钙是骨组织的主要成分，并有助于儿童的牙齿发育，锌、镁等元素，加上少量的必需元素如铁、铜和锰等，使得野生核桃成为一种补充微量元素的健康食源。
3.野生核桃油的理化指标的测定
野生核桃油的理化指标见表2-8。
表2-8 野生核桃油的理化指标
4.野生核桃油的脂肪酸组成分析
野生核桃油的主要脂肪酸气相色谱如图2-11所示，采用面积归一法所得的不同脂肪酸的含量见表2-9。
图2-11 野生核桃油的主要脂肪酸气相色谱图
注：其中保留时间15.990为棕榈酸，18.557为硬脂酸，19.240为油酸，20.323为亚油酸，21.432为亚麻酸，22.082为二十碳一烯酸。
表2-9 野生核桃油的脂肪酸组成 单位：%
由表2-9可知，野生核桃油的脂肪酸以不饱和脂肪酸为主，占到总脂肪酸含量的90%以上，不饱和脂肪酸中又以亚油酸为主，占到总脂肪酸含量的61.223%。食用油脂的质量和消化率是由油脂的不饱和脂肪酸的含量和组成决定的。亚油酸是一种重要的脂肪酸，有研究显示，亚油酸比油酸的含量越高，对阻止油脂形成低密度脂蛋白的效果越好。说明野生核桃油是一种优质的油脂，具有一定的保健效果，可以开发为保健用油以提高其市场价值。
5.野生核桃油维生素E组成及含量的测定
高效液相色谱分析野生核桃油中的维生素E组成及含量，野生核桃油维生素E的高效液相色谱如图2-12所示。
图2-12 野生核桃油维生素E的高效液相色谱图
注：保留时间为14.091的为γ—维生素E；保留时间为16.699的为δ—维生素E。
野生核桃油的生育酚组成及含量见表2-10。
表2-10 野生核桃油的生育酚组成及含量 单位：mg/kg
由图2-12和表2-10可知，野生核桃油的生育酚总量为429.657mg/kg，以δ—生育酚为主要生育酚，含量为400.735mg/kg。γ—生育酚含量小，为28.922mg/kg。没有检测到α—生育酚和β—生育酚，生育酚是天然的抗氧化剂。
6.野生核桃油甾醇的组成及含量的测定
野生核桃油的甾醇含量色谱如图2-13所示。
图2-13 野生核桃油的甾醇含量色谱图
通过气相色谱分析得到野生核桃油中的甾醇含量为2288.28mg/kg。和生育酚相同，甾醇也有抗氧化特性，野生核桃油中的不饱和脂肪酸含量高，极易氧化，但甾醇对其有保护作用，起到了天然抗氧化剂的效果。
7.野生核桃油Rancimat加速氧化试验
通过Rancimat测定不同温度下低温压榨野生核桃油的诱导期，结果见表2-11。低温压榨野生核桃油120℃不添加任何抗氧化剂诱导时间如图2-14所示。
表2-11 不同温度下低温压榨野生核桃油的诱导期
图2-14 低温压榨野生核桃油120℃不添加任何抗氧化剂诱导时间
诱导期与温度的关系如图2-15所示。
图2-15 诱导期与温度的关系图
由表2-11得出图2-15诱导期与温度的关系。由图可知，lg（诱导期）与温度呈线性关系，其中R2=0.9998，方程式为Y=-0.03X+3.8155。由此方程推导出低温压榨野生核桃油在20℃下，货架期为69天。野生核桃油的货架期短，可能与其不饱和脂肪酸含量高有关。
8.抗氧化剂对野生核桃油的影响
本次研究抗氧化剂的添加种类和添加量，不同种类抗氧化剂的添加量（mg/kg）及诱导时间（h）见表2-12。
表2-12 不同种类抗氧化剂的添加量及诱导时间
复合抗氧化剂的添加量及诱导时间见表2-13。
表2-13 复合抗氧化剂的添加量及诱导时间
本研究的所有抗氧化剂，除维生素E外，均在国家标准中有明确的添加限量。由表2-12可知，从抗氧化剂的诱导时间来看，在规定的范围内，增大抗氧化剂的添加量，抗氧化效果均有提高；在添加量相同的情况下，TBHQ抗氧化效果最好，效果次之的分别是PG＞茶多酚＞BHT＞维生素E。维生素E的添加量从200mg/kg增加到400mg/kg，诱导时间仅从1.34h上升1.45h，效果不显著。
由表2-13可知，除100mg/kg TBHQ+100mg/kg BHT外，复合抗氧化剂均比单一添加抗氧化剂的效果好。
不同抗氧化剂的电导率曲线示意如图2-16所示。
（三）结论
（1）野生核桃仁的粗蛋白含量为25.24%，粗脂肪的含量为56.76%，还含有多种微量元素，是一种优良的油脂资源。
图2-16
图2-16
图2-16 不同抗氧化剂的电导率曲线示意图
（2）野生核桃油质量指标完全符合食用油脂的标准，是一种安全的食用油。野生核桃油的不饱和程度高，以亚油酸含量最高，油酸次之。野生核桃油中还含有维生素E，生育酚总量为429.675mg/kg，其中又以δ—生育酚为主，含量为400.735mg/kg。甾醇总量为2288.28mg/kg。
（3）未添加任何抗氧化剂的野生核桃油的货架期为69天，在所研究的5种单一抗氧化剂中，添加量相同时，以TBHQ的抗氧化效果最佳；复合抗氧化剂中，以100mg/kg TBHQ+100mg/kg PG的抗氧化效果最佳。