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當(dāng)前世界植物油市場(chǎng)正面臨需求持續(xù)增長(zhǎng)與供應(yīng)鏈穩(wěn)定性波動(dòng)的雙重挑戰(zhàn),發(fā)展中國(guó)家對(duì)進(jìn)口的依賴度逐年攀升。根據(jù)《中國(guó)農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒2024》,2023—2024年間我國(guó)植物油自給率僅為34.2%,近66%的消費(fèi)需依賴進(jìn)口。2013—2023年間,植物油進(jìn)口量從810萬(wàn) t增長(zhǎng)到981萬(wàn) t,較2013年增長(zhǎng)21.11%。全球植物油年消費(fèi)量超2億 t,我國(guó)作為消費(fèi)大國(guó)(年消費(fèi)量占全球18%),90%以上依賴大豆、油菜等草本油料,但其利用面臨雙重矛盾:一方面,大豆油進(jìn)口依賴度超80%,受制于國(guó)際供應(yīng)鏈;另一方面,草本油料與糧食作物爭(zhēng)地問(wèn)題突出(如油菜主產(chǎn)區(qū)與水稻輪作矛盾),且基因改造品種爭(zhēng)議、單一化種植導(dǎo)致的土壤退化等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)日益凸顯。相較之下,木本油料作物(如油茶、肉桂、八角)展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì),這類作物具有適生于荒山荒坡的生態(tài)特性,可有效規(guī)避與糧食作物的耕地競(jìng)爭(zhēng),且單產(chǎn)潛能顯著,為破解我國(guó)植物油供給困境提供了戰(zhàn)略路徑。
木本植物油是從木本油料植物(如肉桂、樟樹、八角、山蒼子、油茶、桂花子等)的成熟種子或果實(shí)中,通過(guò)物理壓榨、溶劑萃取或新型綠色技術(shù)提取的油脂類物質(zhì)。這類莖干堅(jiān)硬的木本植物因具有初期投資低、適生范圍廣、單產(chǎn)潛力高及土地適應(yīng)性強(qiáng)等特性,在中亞熱帶至亞洲南部地區(qū)廣泛種植。截至2020年,全球已發(fā)現(xiàn)154 種木本油料作物的種子或果實(shí)含油率超過(guò)40%,其油脂普遍富含特殊的脂肪酸組成,具有顯著的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與功能特性。2023年,中國(guó)廣西壯族自治區(qū)依托區(qū)域資源稟賦,在荒山荒坡、園地等非耕地資源上推進(jìn)木本油料原料基地建設(shè),重點(diǎn)發(fā)展茴油、桂油、樟油等深加工產(chǎn)品。作為我國(guó)“香料之鄉(xiāng)”,廣西獨(dú)特的亞熱帶氣候與喀斯特地貌孕育了豐富的木本香料資源,其中肉桂、八角等作物產(chǎn)量占全國(guó)總量的85%以上,其種子含油率普遍超過(guò)40%,且油脂中脂肪酸組成較為獨(dú)特(如桂子仁油中月桂酸含量高達(dá)82.56%)。
然而,木本植物油目前尚未被大量開發(fā),主要受限于規(guī)模化種植滯后、傳統(tǒng)加工技術(shù)導(dǎo)致活性成分損失超60%、新型技術(shù)設(shè)備投資高達(dá)傳統(tǒng)工藝的5~8 倍,以及消費(fèi)認(rèn)知不足、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同缺失等多重瓶頸。基于此,華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院的陳雅梅、趙力超*,廣西中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院的張?bào)谢?等人系統(tǒng)綜述廣西6 種特色木本香料植物的資源特性、提取工藝及活性成分,通過(guò)梳理其地理分布、產(chǎn)量數(shù)據(jù)及含油率,形成區(qū)域性資源圖譜,為“高值成分靶向開發(fā)”提供理論基礎(chǔ);對(duì)比傳統(tǒng)壓榨、溶劑萃取與超臨界CO2萃取、亞臨界萃取等工藝的提油率,深入探討提取方法對(duì)油提取率的影響,并對(duì)每種提取方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較,以解決“新型技術(shù)設(shè)備投資高”的瓶頸。同時(shí),通過(guò)剖析木本香料植物油中的活性成分,結(jié)合不同成分的功能特性(如β-谷甾醇的生理活性、月桂酸的抗菌與表面活性、揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的感官價(jià)值等),提出從原料輸出向高值化應(yīng)用轉(zhuǎn)型的策略,明確可開發(fā)產(chǎn)品領(lǐng)域的拓展方向,以期為木本油料作物的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)提供理論參考與技術(shù)指導(dǎo)。
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1 廣西6 種木本香料資源概況
廣西依托橫跨北熱帶至中亞熱帶的24.01萬(wàn) km2地域,憑借冬暖夏長(zhǎng)、雨量充沛的氣候優(yōu)勢(shì),孕育了90余科600多種天然香料植物,其中木本香料產(chǎn)量占全國(guó)總量50%以上。肉桂、八角等核心品類產(chǎn)量連續(xù)多年位居全國(guó)首位,不僅鞏固了廣西“中國(guó)香料之鄉(xiāng)”的地位,更通過(guò)核心品類高值化開發(fā)成為驅(qū)動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、助力鄉(xiāng)村振興的特色支柱產(chǎn)業(yè),其資源與產(chǎn)業(yè)在全球香料市場(chǎng)具有不可替代的戰(zhàn)略價(jià)值。
廣西孕育了以樟科、木蘭科、山茶科為代表的多科屬特色資源,其種植規(guī)模、成分特性及產(chǎn)業(yè)價(jià)值均具全球競(jìng)爭(zhēng)力。其中肉桂(Cinnamomum cassia Presl)為樟科樟屬常綠喬木,分布于兩廣、云南等地區(qū),廣西肉桂種植面積達(dá)14.9萬(wàn) hm2,占全國(guó)總量的60%。防城區(qū)、岑溪市等主產(chǎn)地已形成“種植-加工-貿(mào)易”完整產(chǎn)業(yè)鏈,獲“中國(guó)肉桂之鄉(xiāng)”稱號(hào),桂皮、桂油的藥用與香料價(jià)值支撐了區(qū)域經(jīng)濟(jì)。樟樹(C. camphora (L.) Presl)屬樟科樟屬植物,常綠大喬木,又名芳樟、樟木、香樟等,是國(guó)家二級(jí)保護(hù)樹種,因多用途特性被譽(yù)為“江南寶樹”,但野生資源保護(hù)與人工栽培技術(shù)推廣的矛盾亟待平衡。八角(Illicium verum Hook. f.)別名八角茴香,屬木蘭科八角屬植物,廣泛分布于廣西、廣東等南方省份。作為廣西“地理標(biāo)志產(chǎn)品”,八角種植面積約550萬(wàn) 畝,其種植面積和產(chǎn)量均占全球的85%以上,被譽(yù)為“中國(guó)八角之鄉(xiāng)”,其中百色、梧州等產(chǎn)區(qū)的規(guī)模化種植推動(dòng)了茴香油、莽草酸等提取物產(chǎn)業(yè)發(fā)展。山蒼子(Litsea cubeba (Lour.) Pers.)別名山雞椒,屬常綠熱帶灌木,被稱為“中國(guó)胡椒”,我國(guó)是全球最大山蒼子油生產(chǎn)與出口國(guó)(年出口量達(dá)3 500 t),廣西雖僅種植1.5 萬(wàn)畝,年產(chǎn)油量達(dá)100 t,但憑借高純度品質(zhì)成為重要出口基地,與其他產(chǎn)區(qū)形成互補(bǔ)。油茶(Camellia oleifera Abel.)屬于山茶科山茶屬常綠喬木,為我國(guó)傳統(tǒng)木本油料作物,在中國(guó)有2 300多年栽培歷史,與油橄欖(Olea europaea)、油棕(Elaeis guineensis)、椰子(Cocos nucifera)并稱為世界四大木本油料作物。作為廣西標(biāo)志性木本油料,截至2022年底,廣西油茶林面積達(dá)到58.67萬(wàn) hm2,產(chǎn)業(yè)綜合產(chǎn)值超400 億元,面積與產(chǎn)值均居全國(guó)第3位,但籽油轉(zhuǎn)化率與國(guó)際先進(jìn)水平仍有差距。桂花子(Osmanthus fragrans)系木犀科木犀屬常綠喬木或灌木,原產(chǎn)于我國(guó)西南部。廣西作為國(guó)內(nèi)桂花子主產(chǎn)地,種植面積22.5 萬(wàn)畝,年產(chǎn)桂花1.8萬(wàn) t,支撐我國(guó)成為全球唯一生產(chǎn)國(guó),產(chǎn)品年出口量近10 t,年產(chǎn)值1.5 億元。廣西6 種香料植物如圖1所示。
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廣西是我國(guó)木本香料核心產(chǎn)區(qū),肉桂、樟樹、八角等六大特色物種因兼具藥用、食用與經(jīng)濟(jì)價(jià)值,在種植規(guī)模和產(chǎn)量上形成優(yōu)勢(shì)(表1)。其中,肉桂的樹皮、枝、果均可入藥,在中醫(yī)藥領(lǐng)域占據(jù)重要地位。桂子又稱肉桂子、桂丁香,系肉桂的干燥幼嫩果實(shí),以肉厚香濃為上品,廣西肉桂有2 400 年貢品歷史;樟樹根、莖、枝、葉均可入藥,味辛性溫,無(wú)毒,具有祛濕止痛、溫中健脾等功效,主要用于提取精油與樟腦,盡管樟樹籽富含中鏈脂肪酸等潛在價(jià)值成分,但目前開發(fā)相對(duì)滯后;八角聚合果呈星角狀,“南寧八角” “天保茴油”等廣西特色產(chǎn)品聞名中外400余年,為香料與醫(yī)藥關(guān)鍵原料;山蒼子的果實(shí)芳香油是出口創(chuàng)匯產(chǎn)品,廣泛應(yīng)用于香料、日化、醫(yī)藥等行業(yè);油茶籽油含80%油酸,被稱為“東方橄欖油”,富含VE等活性成分;桂花子集觀賞、藥用等多元價(jià)值,栽培歷史達(dá)2 500 年,《本草綱目》記載其具有生津、辟臭、化痰等藥用功效,根、花、果實(shí)均可入藥。
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廣西雖在肉桂、樟樹等木本香料的樹皮枝葉開發(fā)上已形成成熟產(chǎn)業(yè),但種子油脂開發(fā)滯后,存在種質(zhì)資源與活性成分研究不足、提取技術(shù)陳舊、產(chǎn)業(yè)配套不完善等短板。為此,《廣西萬(wàn)億林業(yè)產(chǎn)業(yè)三年行動(dòng)方案(2023—2025年)》及《支持玉林市香料產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展若干政策措施》均明確指出要探索廣西優(yōu)質(zhì)香料資源,加強(qiáng)種質(zhì)資源庫(kù)建設(shè)與原料基地開發(fā),相關(guān)部門聯(lián)合成立“南方木本香料國(guó)家創(chuàng)新聯(lián)盟”針對(duì)八角、肉桂等特色香料植物資源及其產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求開展技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新,致力于攻克種子油脂開發(fā)中的技術(shù)難題,從戰(zhàn)略層面推動(dòng)木本香料種子油脂產(chǎn)業(yè)走上高質(zhì)量發(fā)展道路。通過(guò)種子油開發(fā)可將資源綜合利用率從20%~30%提升至70%以上,契合循環(huán)經(jīng)濟(jì)與可持續(xù)發(fā)展理念,蘊(yùn)含多元價(jià)值與廣闊前景。
2 廣西6 種木本香料種子油的化學(xué)成分和營(yíng)養(yǎng)特性
2.1 脂肪酸和甘油三酯組成
植物油主要成分為油料種子或果皮中的三酰甘油(TAG)。TAG作為脂肪酸儲(chǔ)存分子,為種子萌發(fā)供能。脂肪酸按雙鍵數(shù)分為飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸(MUFA)和多不飽和脂肪酸(PUFA)。本研究聚焦廣西木本香料油料種子脂肪酸組成,分析飽和脂肪酸(如月桂酸)、MUFA(如油酸)及PUFA(如亞油酸)含量,并挖掘桂子籽油、樟樹籽油等珍稀油料的特殊脂肪酸組成,目前脂肪酸組成的分析多采用氣相色譜結(jié)合氫火焰離子化檢測(cè)器的方法,其關(guān)鍵色譜條件具有較高一致性:色譜柱常選用強(qiáng)極性固定相的熔融石英毛細(xì)管柱(如DB-23、HP-88,柱長(zhǎng)30~60 m,內(nèi)徑0.25~0.32 mm,膜厚0.25~0.5 μm)。與常見植物油(如大豆油、花生油等以PUFA/MUFA為主,側(cè)重調(diào)節(jié)血脂等功能)不同,廣西特色木本香料植物油的脂肪酸組成呈現(xiàn)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)(表2),部分以高飽和脂肪酸為核心,部分以高不飽和脂肪酸為優(yōu)勢(shì),從而形成顯著的市場(chǎng)差異化競(jìng)爭(zhēng)。桂子籽油的月桂酸相對(duì)含量達(dá)76.67%~82.71%,在已知植物油中月桂酸含量位居前列,遠(yuǎn)超椰子油(44%~54%)、棕櫚仁油(43.3%~46.2%);樟樹籽油以月桂酸、癸酸為主的中鏈甘油三酯(MCT)分布于sn-2位,結(jié)構(gòu)與椰子油相似,可作為天然MCT原料;山蒼子籽油的月桂酸相對(duì)含量為50.91%~54.13%,飽和脂肪酸占比79.16%~81.99%,桂子籽油、樟樹籽油和山蒼子籽仁油均因高M(jìn)CT含量,具備快速供能、抗菌等活性,適用于特殊醫(yī)學(xué)食品、功能性油脂等開發(fā)。油茶籽油的油酸含量高達(dá)82.59%,可通過(guò)減少血管膽固醇沉積預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化,適用于天然食品保鮮添加劑及化妝品基礎(chǔ)油研發(fā);桂花子籽油的油酸相對(duì)含量為43.16%~45.16%,總不飽和脂肪酸占比為82.38%~95.48%,不飽和與飽和脂肪酸比值達(dá)4.84,符合世界衛(wèi)生組織推薦標(biāo)準(zhǔn);八角籽油的油酸相對(duì)含量近40%,總不飽和脂肪酸約80%,還含γ-亞麻酸,兼具營(yíng)養(yǎng)與功能活性。其中,油茶籽油的MUFA含量最高,促進(jìn)心血管健康優(yōu)勢(shì)最為突出。
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綜上,廣西特色木本香料植物種子油的核心競(jìng)爭(zhēng)力,在于其脂肪酸組成的差異化,桂子籽油、樟樹籽油、山蒼子籽油富含MCT,適用于特殊醫(yī)學(xué)食品開發(fā)與天然防腐領(lǐng)域;油茶籽油以82.59%高油酸成為中老年健康食用油優(yōu)選;桂花子籽油因理想的不飽和脂肪酸比例而適配高端保健與美妝領(lǐng)域。這種“中鏈脂肪酸集群+高油酸特色+均衡脂肪酸配比”的多元格局,不僅體現(xiàn)了廣西木本香料油脂的獨(dú)特優(yōu)勢(shì),更填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)功能性油脂空白。未來(lái)可依托MCT產(chǎn)業(yè)化與全鏈條技術(shù)整合,打造東盟特色健康油脂品牌,構(gòu)建大健康產(chǎn)業(yè)差異化優(yōu)勢(shì)。
2.2 植物甾醇含量
目前已鑒定的植物甾醇超100 種,主要類型包括β-谷甾醇、菜油甾醇和豆甾醇。植物甾醇可降膽固醇、保護(hù)心血管,在神經(jīng)退行性疾病中具潛在干預(yù)作用,兼具抗炎、免疫調(diào)節(jié)及抗癌等活性。植物甾醇按結(jié)構(gòu)可分為4,4-二甲基甾醇、4-甲基甾醇和4-去甲基甾醇三大類,在廣西特色木本香料油脂中呈現(xiàn)差異化分布(表3):桂子籽油中共分離鑒定出4 種植物甾醇,以4-去甲基甾醇為主,其中菜油甾醇含量最高,為128.55 mg/kg;其次是麥角甾醇,含量為36.05 mg/kg;還含有19.66 mg/kg的油菜甾醇和17.84 mg/kg的大豆甾醇。在樟樹籽油中,不同提取方法獲得的甾醇總量為1 613~2 839 mg/kg,接近核桃油、花生油的甾醇含量,顯著高于椰子油。以β-谷甾醇為主要成分(占總甾醇含量>60%),且采用超臨界CO2萃取法獲得的甾醇含量最高(優(yōu)于熱榨、浸出及低溫壓榨法),可能與高溫破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)促進(jìn)甾醇釋放有關(guān)。八角籽油中含有多種甾醇,主要包括膽固醇、菜油甾醇、豆甾醇、β-谷甾醇、Δ5-燕麥甾醇、環(huán)阿屯醇和24-亞甲基環(huán)阿屯醇等,以4-去甲基甾醇為主,其中,β-谷甾醇含量最高,其在心血管健康領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力。不同產(chǎn)地山蒼子籽油中植物甾醇組成存在顯著差異。廣西產(chǎn)地山蒼子籽油中的菜油甾醇、豆甾醇、β-谷甾醇含量分別為535.82、146.92、5 049.30 mg/kg,其中β-谷甾醇含量顯著高于其他產(chǎn)地,使其成為開發(fā)降膽固醇功能食品(如調(diào)和油、膳食補(bǔ)充劑)的優(yōu)質(zhì)原料,可通過(guò)抑制腸道膽固醇吸收發(fā)揮預(yù)防心血管疾病的作用。油茶籽油中β-谷甾醇是主要特征成分,穩(wěn)定性較高,在游離態(tài)甾醇中含量占比突出。桂花子籽油的植物甾醇含量鮮見文獻(xiàn)報(bào)道。
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總之,廣西特色木本香料油脂中植物甾醇呈顯著物種特異性分布:桂子籽油以菜油甾醇為主,樟樹籽油中β-谷甾醇占比超60%,八角籽油與油茶籽油以4-去甲基甾醇為特征,山蒼子籽油β-谷甾醇含量高達(dá)5 049.30 mg/kg。但目前的研究仍存在明顯短板,僅停留在成分鑒定層面,缺乏活性機(jī)制探究、跨物種系統(tǒng)對(duì)比及新興物種(如桂花子籽油)的發(fā)掘,這與研究方向受經(jīng)濟(jì)價(jià)值驅(qū)動(dòng)、種內(nèi)變種研究粗放、尚未建立“種屬-結(jié)構(gòu)-成分”關(guān)聯(lián)模型直接相關(guān)。
2.3 生育酚含量
生育酚是植物油中主要的脂溶性抗氧化成分,包含α-、β-、γ-、δ- 4 種異構(gòu)體,其抗氧化活性因結(jié)構(gòu)差異而不同,以α-生育酚最為突出。廣西特色木本香料植物油中生育酚組成與含量表現(xiàn)出顯著物種特異性(表4):樟科植物油脂(樟樹籽油503.3 mg/kg、桂子籽油303.1 mg/kg)以生育酚總量較高為特征,其中樟樹籽油的α-生育酚(89.6~101.2 mg/kg)與β-生育酚(288.2~348.9 mg/kg)形成協(xié)同抗氧化體系,這與樟科植物萜類合成通路中3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶的高表達(dá)密切相關(guān);山茶科油茶籽油以α-生育酚占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)(210.57 mg/kg,占比98.5%),歸因于亞熱帶高日照誘導(dǎo)的VTE4基因表達(dá)上調(diào),其單一異構(gòu)體特性適配心血管保護(hù)功能開發(fā);木蘭科八角籽油呈現(xiàn)罕見的δ-生育酚單一分布(4.681 mg/kg),可能與莽草酸途徑中4-羥基苯丙酮酸轉(zhuǎn)氨酶的底物特異性相關(guān),這種獨(dú)特性在非十字花科植物中極為少見。桂花子籽油中含有α-生育酚(1.04%)和β-谷甾醇(14.30%)兩種功能性成分。
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值得注意的是,γ-、δ-生育酚在預(yù)防脂質(zhì)過(guò)氧化和抑制α-生育酚促氧化效應(yīng)中不可替代,其與其他異構(gòu)體的協(xié)同作用可增強(qiáng)心血管保護(hù)等功能。綜合來(lái)看,廣西木本香料植物油生育酚組成呈現(xiàn)顯著的科屬分化特征:樟科植物(樟樹籽油503.3 mg/kg、桂子籽油303.1 mg/kg)表現(xiàn)出強(qiáng)抗氧化潛力,山茶科油茶籽油以α-生育酚為主(210.57 mg/kg),適配心血管健康功能開發(fā),而木蘭科八角籽油δ-生育酚(4.681 mg/kg)單一存在的特殊性值得關(guān)注。目前,桂花子籽油中生育酚含量的研究仍存在空白,可借此推動(dòng)功能成分調(diào)控及產(chǎn)業(yè)精準(zhǔn)開發(fā)。
2.4 總酚含量和角鯊烯含量
酚類化合物(如酚酸)是植物油中重要的活性成分,其分子結(jié)構(gòu)含芳香環(huán)與羥基,具清除自由基、維持PUFAs氧化穩(wěn)定性等作用,其組成和活性受多因素影響。這類物質(zhì)廣泛存在于所有植物油中,其組成與含量受植物品種、生長(zhǎng)環(huán)境及加工工藝影響顯著。表5列出了廣西6 種木本香料植物種子油的總酚類化合物含量。山蒼子籽油總酚含量高達(dá)5 380 mg/kg,顯著高于橄欖油(100.95~248.92 mg/kg)、葵花籽油(490 mg/kg)、米糠油(890 mg/kg)和花生油(3 090 mg/kg),展現(xiàn)出極強(qiáng)的抗氧化物質(zhì)富集特性。樟樹籽油總酚含量為34.67 mg/kg,高于山茶油(8.60 mg/kg)和椰子油(9.99 mg/kg),表明其在油脂氧化穩(wěn)定性調(diào)控中具有潛在優(yōu)勢(shì)。八角籽油(32.62 mg/kg)、油茶籽油(27.5 mg/kg)高于常見冷榨食用油如大豆油(14.80 mg/kg)、菜籽油(13.1 mg/kg)、玉米油(12.6 mg/kg),接近堅(jiān)果油(5.7~23.6 mg/kg)的酚類水平。桂子籽油、桂花子籽油的總酚含量鮮見文獻(xiàn)報(bào)道。
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綜上,廣西木本香料植物油中,山蒼子籽油的超高總酚含量凸顯其在天然抗氧化劑開發(fā)中的獨(dú)特價(jià)值,而桂子籽油、桂花子籽油的酚類組成研究尚待填補(bǔ);研究表明角鯊烯含量差異顯著,油茶籽油(171.7 mg/kg)因合成優(yōu)勢(shì)在高端原料開發(fā)中應(yīng)用潛力大,八角籽油(94.421 mg/kg)、桂子籽油(84.16 mg/kg)可作為開發(fā)區(qū)域特色功能油脂的基礎(chǔ)原料,樟樹籽油(16.11 mg/kg)、山蒼子籽油(5.1 mg/kg)含量較低,桂花子籽油的角鯊烯含量及酚類組成均需進(jìn)一步研究,上述研究為“桂系”木本香料油脂全產(chǎn)業(yè)鏈開發(fā)提供了理論支撐。
2.5 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)
揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)是植物油風(fēng)味與品質(zhì)的核心決定因素,其種類、含量差異及組分間的交互作用,決定了植物油的多樣風(fēng)味與品質(zhì)特征。由表6可知,6 種木本油料籽油的揮發(fā)性成分組成與特征差異顯著,具體表現(xiàn)為在樟樹籽油中,酮類化合物對(duì)其特征香氣貢獻(xiàn)突出,其中2-壬酮作為核心香氣標(biāo)志物,賦予其獨(dú)特的溫和香調(diào),這一風(fēng)味特征與其天然溫和的品質(zhì)屬性高度契合,使其在“植物系” “舒緩型”的日化產(chǎn)品中具有天然優(yōu)勢(shì);八角籽油的風(fēng)味核心由醇類與醚類物質(zhì)構(gòu)成,其中芳香醚類為香氣主導(dǎo)組分,直接決定了其辛香濃郁的風(fēng)味特征,是其作為特色調(diào)味油脂的品質(zhì)標(biāo)識(shí);山蒼子籽油中,萜烯類(月桂烯的香脂氣味與檸檬烯的檸檬清香)是其風(fēng)味的關(guān)鍵貢獻(xiàn)者,二者協(xié)同形成具有辨識(shí)度的風(fēng)味,同時(shí)其抗菌活性使其在口腔護(hù)理等領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力;油茶籽油的揮發(fā)性成分復(fù)雜度最高,涵蓋醛類(16 種)、醇類(6 種)等8 類化合物,其中正己醛為主要成分,多類別成分的交互作用賦予其豐富的風(fēng)味層次,奠定了其作為高品質(zhì)食用油脂的物質(zhì)基礎(chǔ);桂花子籽油的揮發(fā)性成分相對(duì)單一,僅檢出醇類(1 種)、烷烴類(7 種)等少數(shù)類別,且烷烴類占比高達(dá)72.84%,這種低復(fù)雜度特征使其風(fēng)味趨于清淡,為特定低風(fēng)味需求場(chǎng)景提供了差異化選擇;桂子籽油的揮發(fā)性風(fēng)味成分目前鮮見系統(tǒng)研究報(bào)道,其風(fēng)味特征與品質(zhì)關(guān)聯(lián)存在研究空白,有待進(jìn)一步探究。
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綜上,6 種木本油料籽油揮發(fā)性成分組成與特征差異顯著,樟樹籽油中15 種化合物貢獻(xiàn)特征香氣,2-壬醇為核心標(biāo)志物;八角籽油風(fēng)味核心是醇類與芳香醚類,芳香醚類主導(dǎo)辛香濃郁風(fēng)味;山蒼子籽油中萜烯類(月桂烯、檸檬烯)是專屬風(fēng)味關(guān)鍵化合物,兼具抗菌活性;油茶籽油揮發(fā)性成分最復(fù)雜,含8 類化合物,正己醛為主要成分,多成分交互賦予豐富的風(fēng)味層次;桂花子籽油成分相對(duì)單一,烷烴類占比高,風(fēng)味清淡;桂子籽油揮發(fā)性風(fēng)味成分目前鮮見研究,有待深入探究,這些差異不僅是木本油料植物獨(dú)特生物學(xué)特性與地理環(huán)境適應(yīng)性在風(fēng)味維度的具象化呈現(xiàn),更深刻體現(xiàn)出木本香料產(chǎn)業(yè)在風(fēng)味定向精準(zhǔn)開發(fā)、功能價(jià)值深度挖掘?qū)用娴亩嘣卣節(jié)摿Α?/p>
3 廣西6 種木本香料種子油的提取技術(shù)
油脂的物理化學(xué)性質(zhì)及活性成分受加工方法顯著影響。工業(yè)上,木本香料種子油的提取主要采用機(jī)械壓榨和有機(jī)溶劑萃取,但存在產(chǎn)率低、效率低及有害物質(zhì)殘留等問(wèn)題。近年來(lái),水萃取法、水酶法、超臨界/亞臨界流體萃取、低溫連續(xù)相變萃取等新興技術(shù)逐步應(yīng)用于該領(lǐng)域。
3.1 壓榨法
壓榨法是通過(guò)螺旋或液壓設(shè)備實(shí)現(xiàn)油脂分離的物理技術(shù),包括熱榨(90~115 ℃)與冷榨(<50 ℃)。冷榨能保留風(fēng)味與活性成分,無(wú)溶劑、操作簡(jiǎn)便,但出油率低,可優(yōu)化預(yù)處理提升得率;熱榨經(jīng)多道流程雖可提升出油量,卻易導(dǎo)致油品氧化與熱敏成分破壞,二者特性形成互補(bǔ)。桂子籽油壓榨得率僅71.2%,顯著低于其他方法,同時(shí)高溫壓榨加劇蛋白質(zhì)變性并降低油脂黏度。不同提取方法制備的樟樹籽油過(guò)氧化值、碘值以及脂肪酸組成與含量等無(wú)明顯差異,熱榨法多酚含量最高(34.67 mg/kg),低溫壓榨樟樹籽油中生育酚和角鯊烯含量最高,且兩類壓榨油均以β-、δ-生育酚為主。冷榨八角籽油雖過(guò)氧化值較高,但揮發(fā)性成分與八角精油共有40 種相同物質(zhì),較熱榨油顯著增多。莊曉慈采用壓榨法所得的山蒼子籽油酸價(jià)更高,壓榨法提取山蒼子籽油速度較快,但水酶法和溶劑浸提法的提取率大于壓榨法。工業(yè)上常以溶劑萃取法提取壓榨后油粕殘油,如油茶餅殘油提取率可達(dá)5.58%。陳瑤等指出液壓冷榨是制取高品質(zhì)油脂的優(yōu)選工藝,但其出油率低促使殘油溶劑提取成為必要。此外,桂花子籽油壓榨得率受物料粒度影響,冷榨雖得率低但能規(guī)避高溫破壞。
總之,冷榨對(duì)油脂組成完整性與熱敏性活性物質(zhì)(風(fēng)味成分、生育酚)的保留優(yōu)勢(shì)顯著,熱榨相比冷榨可明顯提升出油量,減少原料浪費(fèi),均適用于特色油料加工,但其出油率與殘油回收問(wèn)題需溶劑萃取等技術(shù)解決。
3.2 溶劑浸出法
溶劑浸出法是基于油脂與有機(jī)溶劑相似相溶原理的提取技術(shù),相較壓榨法出油率顯著提升出油率,如桂子籽油浸出得率為82.17%,高于壓榨法(71.2%),該方法具有操作簡(jiǎn)潔可控,適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),但高溫與溶劑會(huì)破壞油脂組成與活性物質(zhì)。研究表明,八角果實(shí)秋季浸出出油率高于春季,溶劑浸提法萃取的山蒼子籽油癸酸成分高于水酶法和壓榨法,但有機(jī)溶劑浸出會(huì)導(dǎo)致山蒼子籽油中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)破壞、酸價(jià)升高。工業(yè)生產(chǎn)中常與機(jī)械壓榨法聯(lián)用,形成“機(jī)械壓榨-溶劑萃取”模式,可從含油量低于20%的油料種子或油茶粕中提取油脂。苗欣優(yōu)化桂花籽油溶劑浸提提取工藝,提油率達(dá)39.86%。溶劑萃取法因效率高、成本低等優(yōu)勢(shì)廣泛應(yīng)用,但存在溶劑殘留、破壞活性成分及風(fēng)味物質(zhì)等問(wèn)題。為突破這些局限,水萃取、酶輔助萃取、超臨界/亞臨界流體萃取等新興技術(shù)興起,通過(guò)物理場(chǎng)強(qiáng)化、生物催化或綠色介質(zhì)替代,實(shí)現(xiàn)油脂提取的高效綠色升級(jí)。
3.3 水代法
水代法是利用油-水分層特性加水提取油脂的綠色技術(shù),可同步提取蛋白質(zhì),具有反應(yīng)溫和、營(yíng)養(yǎng)保留好、油粕利用價(jià)值高及設(shè)備要求低等優(yōu)勢(shì),其應(yīng)用已從芝麻油拓展至油茶籽油、樟樹籽油等油料作物。何怡丹等通過(guò)響應(yīng)面法優(yōu)化微波輔助水代法提取山蒼子籽油,提高得率達(dá)29.36%,且該法提取的山蒼子籽油更符合山蒼子核仁的成分,尤其是具有較高的月桂酸含量,可替代椰子油,減少環(huán)境污染等;Zhu Qingwen等證實(shí)水代法提取的樟樹籽油總多酚、δ-生育酚含量及抗氧化活性更高;水代法在“油脂組成無(wú)破壞”與“活性物質(zhì)高保留”上平衡效果最優(yōu),尤其適合對(duì)多酚、特色風(fēng)味成分有高需求的綠色食用香料油,郭玉寶等優(yōu)化了油茶籽油水代法工藝,在75 ℃、150 min、料液比1∶4.5(g/mL)、pH 9.0條件下,提油率達(dá)80.28%,但茶皂苷與蛋白質(zhì)易引發(fā)乳化,需通過(guò)酶解技術(shù)開發(fā)水酶法破乳。未來(lái)該技術(shù)將聚焦綠色介質(zhì)開發(fā)、聯(lián)用技術(shù)集成及智能化生產(chǎn)。
3.4 水酶法
水酶法通過(guò)酶解油籽脂蛋白、細(xì)胞壁等大分子破壞組織結(jié)構(gòu),利用油-水分離特性分離油脂的技術(shù)。與壓榨、溶劑法相比,該技術(shù)提取效率高,所得油脂理化及營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)更優(yōu)。栗芳斕等提出與市售溶劑法和熱壓法相比,水酶法提取油茶籽油品質(zhì)較好,酸價(jià)、水分及揮發(fā)物及過(guò)氧化物含量達(dá)到一級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),分別為0.84 mg/g、0.10%、0.02 g/100 g,碘值達(dá)87.46 g/100 g;林曉浪等也證明水酶法加工條件溫和,油茶籽毛油無(wú)需精煉即達(dá)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn);山蒼子籽油、樟樹籽油水酶法提取產(chǎn)物酸價(jià)也顯著低于其他方法,水酶法提取的山蒼子籽油水解程度最低,不易氧化變質(zhì),酸值最低,碘值最高,不飽和程度高,油品質(zhì)最佳;周桐研究發(fā)現(xiàn)水酶制備樟樹籽油時(shí),酸價(jià)僅為1.50 mg/g,低于壓榨油(3.96 mg/g)和溶劑浸出油(3.43 mg/g)。
然而,水酶法因酶成本高、難回收等問(wèn)題限制了其工業(yè)化應(yīng)用。固定化酶技術(shù)雖可解決酶回收問(wèn)題,但存在活性損失、成本高昂、工藝復(fù)雜等弊端,仍難以滿足大規(guī)模生產(chǎn)需求。
3.5 超臨界流體萃取法
超臨界流體是處于臨界溫度和壓力以上,兼具氣液特性且物理形態(tài)可控的特殊物質(zhì)形態(tài),是天然化合物提取的理想介質(zhì)。在植物油加工中,超臨界CO2因無(wú)味無(wú)毒、成本低等優(yōu)勢(shì)成為首選萃取介質(zhì)。研究表明,其萃取樟樹籽油提取率達(dá)94.80%,顯著高于壓榨法,且所得油脂色澤淺,油中甾醇含量最高;山蒼子籽油提取中,超聲波輔助法得率最佳(優(yōu)于壓榨、固液提取法);不同技術(shù)對(duì)其脂肪酸組成、理化特性等影響不顯著;提取的油茶籽油總酚、類胡蘿卜素和角鯊烯含量?jī)?yōu)于熱榨法,活性成分保留效果好;苗欣發(fā)現(xiàn)超臨界CO2萃取法得到的桂花子籽油酸值是壓榨法的十幾倍,從油脂的理化性質(zhì)分析,冷榨法所得桂花子籽油更符合油脂標(biāo)準(zhǔn)。
總之,超臨界CO2萃取技術(shù)無(wú)毒、高效、高得率,能有效保留生物活性成分,使油脂理化特性更優(yōu)(色澤淺、酸價(jià)低等),相比傳統(tǒng)提取方法優(yōu)勢(shì)顯著。
3.5.1 亞臨界流體萃取法
亞臨界流體萃取技術(shù)是在室溫及特定壓力下,用液化亞臨界溶劑(丁烷、丙烷)與物料進(jìn)行逆流萃取的工藝,溶劑溶解目標(biāo)成分后,經(jīng)減壓蒸發(fā)分離且可循環(huán)使用,該技術(shù)因低溫操作能避免熱敏性成分降解。研究表明,朱慶文通過(guò)對(duì)比熱壓法、冷壓法、溶劑萃取法等多種技術(shù),證實(shí)亞臨界流體萃取提取樟樹籽油效率最高,可達(dá)97.93%,相較常規(guī)壓榨法,不僅使油茶籽出油率提升至77.74%,還能更好地保留α-亞麻酸等功能性成分及皂化物。與超臨界流體萃取相比,該技術(shù)可在更低壓力下運(yùn)行,可顯著降低設(shè)備投資與維護(hù)成本;對(duì)比傳統(tǒng)溶劑萃取,具有能耗低、溶劑用量少、提取效率高且油脂品質(zhì)更優(yōu)(活性成分保留率高、溶劑殘留少)等特點(diǎn),其“高效-低耗-環(huán)保”的特性在植物油綠色加工領(lǐng)域展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
3.5.2 低溫連續(xù)相變萃取技術(shù)
低溫連續(xù)相變萃取是華南農(nóng)業(yè)大學(xué)基于超臨界萃取原理研發(fā)的新型動(dòng)態(tài)萃取技術(shù),其核心優(yōu)勢(shì)是通過(guò)萃取劑氣液相變實(shí)現(xiàn)油脂高效提取,全程于60 ℃低溫運(yùn)行,可保護(hù)多酚等熱敏成分,避免有害物質(zhì)生成。相較超臨界及傳統(tǒng)溶劑法,該技術(shù)以正丁烷或乙醇為萃取劑時(shí),能在不破壞蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的前提下同步提取極性與非極性脂質(zhì),解決極性脂質(zhì)產(chǎn)率低的問(wèn)題,提升油脂資源利用率。目前該技術(shù)已應(yīng)用于桂子籽油提取,較傳統(tǒng)工藝提油率提升近30%,同時(shí)該技術(shù)得到油的酸價(jià)(0.81 mg/g)低于壓榨法(2.55 mg/g)和溶劑浸提法(1.83 mg/g),其低溫高效特性為廣西樟樹籽、山蒼子等木本香料種子的綠色提取提供了可拓展的工業(yè)化方案。表7總結(jié)了常見提取技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)和不同技術(shù)對(duì)廣西6 種木本香料種子油提取率的影響。
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綜上,廣西6 種木本香料植物油提取工藝差異顯著:壓榨法操作簡(jiǎn)便但得率低;水代法(樟樹籽油得率56.10%)與水酶法(山蒼子籽油得率86.10%、油茶籽油得率91.38%)適配特定油料且能夠保留活性成分;溶劑法得率為25%~93.49%,但存在溶劑殘留;新興技術(shù)(超臨界萃取得率25.31%~95.24%、亞臨界萃取得率94.07%~97.93%、低溫相變萃取桂子籽油得率99.2%)兼具高得率與熱敏成分保留的優(yōu)勢(shì)。但在實(shí)際應(yīng)用中需綜合油料特性、成本等因素選擇工藝,為生產(chǎn)實(shí)踐與技術(shù)升級(jí)提供參考。
4 結(jié)語(yǔ)
廣西憑借氣候與地理優(yōu)勢(shì),已成為我國(guó)木本香料產(chǎn)業(yè)核心區(qū),在全球香料市場(chǎng)占據(jù)重要地位。但其高質(zhì)量發(fā)展受限于種質(zhì)資源保護(hù)開發(fā)滯后、加工鏈附加值低、提取技術(shù)瓶頸三大核心問(wèn)題。在解決種質(zhì)資源與品種選育問(wèn)題的基礎(chǔ)上,深化加工環(huán)節(jié)是廣西木本香料產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵。肉桂、八角等6 種核心香料植物全身可開發(fā),需依托產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新,構(gòu)建高附加值產(chǎn)業(yè)鏈。具體而言,1)通過(guò)構(gòu)建種質(zhì)資源庫(kù)、推進(jìn)良種選育與推廣,夯實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展根基;2)結(jié)合市場(chǎng)需求開發(fā)功能性產(chǎn)品,如桂子籽油提取月桂酸生產(chǎn)MCT應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)品,或利用八角籽油開發(fā)天然防腐劑;3)以技術(shù)革新為引擎,通過(guò)傳統(tǒng)與新興提取技術(shù)聯(lián)用、優(yōu)化新興技術(shù)成本與工業(yè)化適配性,實(shí)現(xiàn)綠色高效生產(chǎn)。通過(guò)全產(chǎn)業(yè)鏈深度開發(fā),既能減少原料浪費(fèi),又能充分釋放木本香料作物的營(yíng)養(yǎng)保健潛力,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)向綠色化、功能化方向升級(jí)。以上舉措環(huán)環(huán)相扣,既能破解當(dāng)前產(chǎn)業(yè)短板,更能推動(dòng)廣西木本香料產(chǎn)業(yè)從“資源優(yōu)勢(shì)”向“產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)” “經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)”轉(zhuǎn)化,助力產(chǎn)業(yè)向綠色化、功能化、高值化升級(jí),為區(qū)域特色產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展與鄉(xiāng)村振興注入持久動(dòng)力。
引文格式:
陳雅梅, 陳耿, 馮思雅, 等. 廣西木本香料植物種子油的資源特征、功能活性及加工技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 食品科學(xué), 2025, 46(24): 373-383. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250622-157.
CHEN Yamei, CHEN Geng, FENG Siya, et al. Research progress on resource characteristics, functional activity and processing technologies of seed oils from woody spice plants in Guangxi[J]. Food Science, 2025, 46(24): 373-383. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250622-157.
實(shí)習(xí)編輯:王雨婷;責(zé)任編輯:張睿梅。點(diǎn)擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來(lái)源于文章原文及攝圖網(wǎng)
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