(一)大豆
大豆(Soybean)又名黄豆,属豆科,一年生草本植物,原产于我国。大豆的果实为荚果,豆荚内含有1~4粒种子,一般为2~3粒。种子直径在5~9.8mm,由胚和种皮两部分组成,一般胚占种子重的92%左右,种皮占8%左右。大豆无胚乳,子叶是大豆的主要部分,占种子重的90%,子叶有两片,其中含有丰富的蛋白质和脂肪,子叶的细胞组织内几乎集中了大豆所含的全部油脂。
大豆种子有扁圆体形、球形、椭圆形和长圆体形等几种不同的形状,如图3-1所示。
图3-1 大豆
大豆有大粒和小粒之分。大豆种皮的色泽因品种而异,通常有黄、青、褐、黑及杂色五种。黄色大豆数量最多,且含油量最高,主要用于制油。成熟的大豆种子表面光滑、完整、饱满,有的还具有光泽,光泽好的大豆含油量往往比较高。
大豆属于高蛋白油料,其湿基含蛋白质30%~45%,含油仅15.5%~22.7%。除含上述主要成分外,大豆还含有抗营养因子,如胰蛋白酶抑制剂、凝集素、皂苷以及致肠胃胀气成分,这些嫌弃成分在大豆加工过程中应去除或使其破坏,以提高大豆制品的营养价值。现在,通过诱变育种、转基因技术等开发低亚麻酸(1.5%~2.5%)、高油酸(60%~70%)、无胰酶抑制素的大豆新品种,已经在一些国家获得成功。
大豆主要用于制取油脂和饼粕,过去饼粕仅作为副产品,用作饲料或肥料。近年来大豆日益成为制取食用蛋白的重要原料,以大豆饼粕为原料,可制取大豆浓缩蛋白、分离蛋白、组织状蛋白、纤维状蛋白等多种产品。
大豆油呈黄色或棕榈黄色,是一种半干性油。大豆油的特征指标见表3-1。
表3-1 大豆油的特征指标
注:ND表示未检出,定义为0.05%。
大豆油中富含有人体必需脂肪酸——亚油酸、α—亚麻酸,并且富含维生素E等成分,因此具有很高的营养价值。大豆油广泛用于食品,除生产传统的烹调油外,还大量用于生产起酥油、人造奶油、蛋黄酱、低热量涂抹脂等。小部分大豆油用于非食用工业,如环氧大豆油、涂料载色体、生物柴油和彩色油墨等。
除对大豆中油脂、蛋白质的开发和利用外,当前国内外还十分注重磷脂、大豆异黄酮、维生素E和皂苷等一些大豆功能因子的开发和利用。
目前,大豆已成为世界上最重要的植物油料之一,主要生产国有美国、巴西、阿根廷、中国等十个国家,产量占世界总产量的96%以上,是供应世界植物蛋白(食用和饲料)、食用油的主要来源之一。
(二)油菜籽和卡诺拉菜籽
油菜的种子称为油菜籽(Rapeseed)。油菜是世界性的油料作物,属十字花科,一年生草本植物。油菜的果实为长角果,内有种子即油菜籽10~38粒。成熟的油菜籽多为球形,其直径为1.27~2.05mm,如图3-2所示。
油菜种子由种皮和胚两部分组成,无胚乳。胚有两片肥大的子叶,呈黄色。每片子叶均从中部折叠,一片包在外,一片裹在其内,油脂主要集中在两片子叶内。子叶和种皮结合紧密,难以去皮,并且去皮会引起较大的油分损失。
图3-2 油菜籽
我国栽培的油菜有三大类型:芥菜或称辣油菜类、白菜或称甜油菜类以及甘蓝类。甘蓝类的籽粒多偏大,而芥菜类的常偏小,白菜类的则大小均有。一般大粒籽含油量较高,中等的次之,小粒籽最低。油菜籽的颜色有黄、褐及黑色等,色泽与含油量有一定的关系,如芥菜、白菜类的黄色种子常比褐色种子含油量高。品种相同,提前收获的种子色浅,而适时收获的种子色深,含油量后者常较前者高。各种类型油菜籽的含油量见表3-2。
表3-2 各种类型油菜籽的含油量 单位:%
油菜籽中除含有33%~47%的油脂外,还含有25%左右的蛋白质,4%~6%的硫代葡萄糖苷(又称芥子苷或葡萄糖异硫氰酸盐),以及其他一些成分。硫代葡萄糖苷是一类复杂的烃基配糖体,目前已发现近120多种。
菜籽油的甘油三酯结构有较大的特殊性,其中,芥酸主要分布于sn-1,3位,sn-2位的含量小于5%,而95%油酸和亚油酸则分布于sn-2位。但是,菜籽磷脂的脂肪酸组成与相应的甘油三酯有很大的区别,菜籽油磷脂中芥酸的含量甚微。
尽管菜籽油中维生素E的含量很低(毛油中仅有0.06%左右),但是菜籽油的多不饱和脂肪酸含量并不很高,所以氧化稳定性比较好,AOM值可达19h。
菜籽油中含有一般油脂中所没有的芥酸。芥酸是一种二十二碳单不饱和脂肪酸,它的金属盐与一般不饱和脂肪酸的金属盐不同,而与饱和脂肪酸金属盐性质相近,即仅微溶于有机溶剂。当以金属盐的方法分离油脂中的脂肪酸时,如有芥酸存在,其金属盐就与饱和脂肪酸金属盐混在一起分离出来。由于芥酸的特殊结构和性能,高芥酸菜籽油在润滑、防水及化学中间体等方面具有广泛用途。
去毒(除净硫代葡萄糖苷分解产物)的菜籽蛋白具有较好的营养特性,它的含硫氨基酸的含量比大豆蛋白高,且必需氨基酸的平衡比大豆蛋白好,其营养价值等于或优于动物蛋白。菜籽蛋白具有一定的可溶性、吸水性、吸油性、乳化性和起泡性,可作为食品的黏结配料,也可用于香肠、面包和饼干等多种食品中。
双低菜籽是20世纪50年代前后由加拿大最先培育出来的新型菜籽,并于1980年正式命名为卡诺拉(Canola)菜籽。它是指油菜籽中芥酸含量低,同时菜籽饼中硫苷含量也低的油菜品种。双低商品油菜籽芥酸含量不得高于2.0%,硫苷含量不得超过30.0μmol/g饼。目前,Canola已在欧洲国家大规模地种植。中国、俄罗斯、澳大利亚、新西兰等国家也正在积极推广之中。
传统菜籽油和低芥酸油的特征指标见表3-3。
表3-3 典型传统菜籽油、低芥酸菜籽油的特征指标
注:ND表示未检出,定义为0.05%。
Canola菜籽油的甘油三酯结构具有一定的规律性。多不饱和脂肪酸主要分布于sn-2位,80%左右为U3,而且由于各种甘油三酯的碳链组成相似,使Canola油容易形成β结晶。Canola油中维生素E的含量比菜籽油高出一倍,因此其氧化稳定性稍优于菜籽油。
Canola菜籽饼粕的含硫量远远低于传统菜籽的饼粕,是优良的蛋白资源,省去了传统菜籽饼粕需脱毒的麻烦。
(三)花生
花生(Peanut,Groundnut)又名长生果、落花生和地果等,是一年生草本植物。花生的果实为荚果,花生壳占荚果重的20%~30%,每荚中一般含油种子2~3粒。花生的种子由种皮和胚组成,由于花生子叶大,习惯上常将花生种子分为种皮(俗称红衣)、子叶及胚(包括胚芽、胚根、胚轴)三部分。种皮很薄,占仁重的3%左右,干燥后易剥落;子叶2片,肥厚,重量占种子重的90%以上。
花生种子形状大都呈椭圆形,也有圆形或圆柱形的,如图3-3所示。
目前,世界上有50多个国家种植花生,花生的成分随着品种和生长条件的不同而有所差异。花生是广大人民所喜爱的食品,不仅含有较多的蛋白质和脂肪,而且还含有人体需要的多种营养素(维生素、矿物质等)。花生既可被直接消耗作为食用,也可以压榨取油。
图3-3 花生和花生仁
花生种仁的含油量随品种的不同而有显著变化,一般在40%~51%,油脂主要分布在子叶内,胚和种皮内也有少量的油脂存在。
花生仁平均含蛋白质28.5%,花生蛋白中含有人和动物所需的8种必需氨基酸,但甲硫氨酸、赖氨酸含量低于大豆蛋白,因此花生饼粕的饲用价值不如大豆饼粕。
花生中含单糖约5%,其中D—葡萄糖2.9%,D—果糖2.1%;低聚糖约3%,其中蔗糖0.9%,棉籽糖1%,水苏糖0.8%,毛蕊糖0.3%。
花生仁中维生素含量比较丰富,100g花生仁中含维生素B11.03mg,烟酸10mg,维生素C 2mg,胡萝卜素0.04mg以及胆碱、维生素E等。
花生含胰蛋白酶抑制剂、甲状腺肿素、凝集素等抗营养因子,但其胰蛋白酶抑制剂含量约为大豆的20%,这些抗营养因子经过热加工处理后容易失去活性。此外,花生较易感染黄曲霉毒素,霉烂变质的花生中含量较高。
花生油是一种非干性植物油。花生酸是花生油的特有成分,根据花生酸在某些溶剂中(如乙醇)的相对不溶性的特点可以检出花生油。由于花生油中含有一定量的长链饱和脂肪酸,将花生油置于低温下(0℃)便可凝固。亚麻酸含量低(<1%)是花生油香味稳定的主要原因之一。花生油的特征指标见表3-4。
表3-4 花生油的特征指标
注:ND表示未检出,定义为0.05%。
花生油主要作烹调油使用,其他食用用途是制备起酥油、人造奶油和蛋黄酱。花生油作为煎炸油和烘焙用油,具有很好的风味。我国花生的种植面积在世界生产花生的国家中居第二位,常年种植面积7000万亩,约占全球20%;单产220kg,是世界平均水平的近两倍;近年花生果总产约1600万t,居世界首位。
图3-4 轧花棉籽
(四)棉籽
棉籽(Cottonseed)是棉花的种子,棉花属锦葵科,是一年生草本植物。由棉铃中采取的棉花称籽棉,由籽棉上轧下来的棉纤维称皮棉,籽棉除去皮棉后,即可取得棉籽。棉籽着生有灰白色短绒,形状为圆锥形,也有卵形、短卵形的,如图3-4所示。
棉籽由壳和仁(即种胚)两部分组成,壳包在仁的外面,相当坚硬,壳中含油极少,但戊聚糖含量很丰富,是制取糠醛的原料;胚位于壳内,分为子叶、胚茎、胚根和胚芽四个部分;子叶有2片,占胚的绝大部分,蜷曲并充满在种子内部,呈黄白色,种子中的油主要在子叶中。
轧花棉籽含短绒5%~14%,壳25%~45%,短棉绒可用于制造粗纱和多种纤维产物,壳可作为反刍动物的粗饲料。壳内的胚是棉籽的主要部分,也称籽仁,其含油28%~40%,蛋白质30%~40%,是提取蛋白质和油脂的优质原料。
棉籽油的特征指标见表3-5,其主要脂肪酸有棕榈酸、油酸和亚油酸,与花生油类似。
表3-5 棉籽油的特征指标
注:ND表示未检出,定义为0.05%。
棉籽内含棉酚色素腺体,棉酚含量常随棉籽的品种、生长情况及成熟程度不同而异,普通棉籽含0.5%~0.7%游离棉酚,大都在仁中,壳中几乎不含棉酚。制取油脂时,部分棉酚会溶于油脂中,部分留在棉粕中。棉酚具有毒性,棉籽制品需去毒后才能使用。
棉籽油与其他植物油相比,最明显特征是含有环丙烯酸,主要是苹婆酸和锦葵酸,毛棉籽油含有0.5%左右的环丙烯酸,该酸具有哈尔芬(Halphen)试验反应特征,作为棉籽油定性指标,可检出混入0.2%以上的棉籽油。食用含有环丙烯酸的食品会对生物体造成不利影响,如用作母鸡饲料,产下的鸡蛋蛋白呈粉红色,鸡蛋储存时间短,且不能孵出小鸡。一般通过碱炼、脱臭、氢化等精炼工艺处理能破坏环丙烯酸,失去Hal-phen反应的显色特性。
精炼后的棉籽油清除了棉酚、环丙烯酸等物质,可供人食用。棉籽蛋白是一种浅黄到深黄色的片粉状物,有温和的香味,没有胰蛋白酶抑制素等有害因子,其营养价值远比谷类蛋白高。棉籽蛋白在脱去棉酚后,可广泛用于食品中。
(五)葵花籽
葵花籽(Sunflower seed)是向日葵的果实。葵花属菊科,草本植物,是当今世界上四种主要的一年生油料作物之一,原产中美洲,1569年作为观赏植物开始在西班牙种植,19世纪前苏联才利用葵花籽榨油。葵花籽又称向日葵籽,是一种瘦果,长卵形或椭圆形,灰棕色或黑色,其壳木质化,如图3-5所示。
图3-5 葵花籽和葵花籽仁
葵花籽由壳和籽仁两部分组成,二者不结合在一起,壳包在仁的外面,约占整个重量的35%~60%,呈黑色或白色等,主要由纤维素、半纤维素和木质素所组成,油分含量较少,结构较疏松。葵花籽仁有果皮、两片子叶及胚组成。果皮分三层:外果皮膜质,上有短毛;中果皮革质,硬而厚;内果皮绒毛状。种皮内有两片肥大的子叶以及胚根、胚芽,没有胚乳和胚茎,胚芽位于种子的两端,油分主要存在于子叶中。
葵花籽按其特征和用途可分为三类:①食用型。籽粒大,皮壳厚,出仁率低,约占50%左右,仁含油量,一般在40%~50%。果皮多为黑底白纹。宜于炒食。②油用型。籽粒小,籽仁饱满充实,皮壳薄,出仁率高,占65%~75%,仁含油量一般达到45%~60%,果皮多为黑色或灰条纹,宜于榨油。③中间型。这种类型的生育性状和经济性状介于食用型和油用型之间。
葵花籽油一般呈淡琥珀色,精炼后与其他油相似呈淡黄色。葵花籽油有独特的气味,脱臭后可以去除。葵花籽油是为数不多的高含亚油酸的油脂之一,亚油酸含量48%~74%。气候条件对葵花籽油中的油酸和亚油酸含量影响较大。生长在北纬39℃以南的葵花籽,其油中油酸含量一般较高,而生长在较北方的葵花籽油亚油酸含量较高。目前一种新的高油酸杂交品种已经培育出来,并在美国北方地区生产。葵花籽油富含维生素E,氧化稳定性较好。葵花籽油的特征指标见表3-6。
表3-6 葵花籽油的特征指标
注:ND表示未检出,定义为0.05%。
葵花籽仁一般含蛋白质21%~30.4%。葵花籽蛋白质中,球蛋白占55%~60%,清蛋白占17%~23%,谷蛋白占11%~17%,醇溶蛋白占1%~4%,结合的非蛋白氮和不溶性剩余物低于总氮含量的11%。葵花蛋白中氨基酸的组成,除赖氨酸的含量较低外,其他的各种氨基酸具有良好的平衡性。
葵花籽仁含酚类化合物,如绿原酸和咖啡酸等,它们和蛋白质结合在一起,在碱性和高温条件下,能够迅速氧化成醌,生成绿色产物,影响蛋白制品颜色。绿原酸还可抑制胃蛋白酶活性,因此需要在提取蛋白过程中将其除去,以保证产品质量。
近年全球葵花籽总产量在4000万t左右,其中乌克兰、俄罗斯和欧盟分别生产1000万、950万、900万t左右,是全球最主要的葵花籽及其产品的生产国(区),葵花籽产量总共占全球总产量的70%左右。目前我国葵花栽培也较广,东北和华北地区有较大面积的葵花种植,产量250万t,稍逊于阿根廷的300万t。
图3-6 不同色泽的芝麻种子
(六)芝麻
芝麻(Sesame)又名胡麻、油麻,属胡麻科,是一种直立带分枝的一年生草本植物。芝麻适宜于在赤道附近和亚热带地区生长,具有良好的抗干旱性能。芝麻的果实是一种蒴果,果内所含种子的数量多的在136粒以上,少的有40粒左右,种子呈扁平椭圆形,一端尖一端圆。种子均无光泽,颜色有白、黄、棕红和黑色等数种,如图3-6所示。我国民间认为,食用以白芝麻为好,补益药用则以黑芝麻为佳。
芝麻种子平均含油量45%~63%,蛋白质含量19%~31%,碳水化合物含量20%~25%。芝麻种子还是一种很好的矿物质源,特别是钙、磷、钾和铁,同时烟酸、叶酸和维生素E等维生素也丰富。一般黄色和白色芝麻的含油量最高,棕红色芝麻次之,黑色芝麻最低。芝麻种子由种皮、胚乳和胚三部分组成。种皮内含有某些色素使之常呈黑色或褐色,在白芝麻种皮细胞内尚累积有草酸钙使皮呈白色,若去除草酸钙则立即变成淡灰色、深褐色及黄色等。种皮内是胚乳,其厚度约80~100μm,胚乳中充满油脂和蛋白质。胚有2片子叶,其中也充满着油脂和蛋白质。
芝麻种子粒小,纤维素含量6%左右,制油时一般不脱皮,如要利用芝麻蛋白作为食用,因其表皮中含有1%~2%的草酸,需预先脱皮处理。
芝麻制油多采用不经过精炼的水代法和压榨法方式,少采用浸出法。
水代法制取的芝麻油,常称作小磨香油或小磨麻油,具有色泽深、香浓可口等特点,一般作冷调油使用。压榨法制取的芝麻油,又称作机榨芝麻油,其香味比小磨香油略淡,色泽也相对浅些。在亚洲和非洲部分地区,芝麻香油作为餐桌用油和煎炸油已有悠久的历史。
芝麻油脂肪酸组成比较简单,与棉籽油和花生油类似,属于油酸和亚油酸类半干性油脂。芝麻油的特征指标见表3-7。(www.xing528.com)
表3-7 芝麻油的特征指标
续表
注:ND表示未检出,定义为0.05%。
芝麻油具有独特的香味,研究认为香味是由高温处理时,芝麻油不皂化物分解产生的C4~C9直链醛及乙酰吡嗪等挥发物引起的。芝麻油中含有多种抗氧化剂,除含有约500mg/kg的维生素E,还有芝麻酚(sesamol)、芝麻酚林(sesamolin)、芝麻素(sesamin)、细辛素(asarinin)等,因此芝麻油的稳定性好。
芝麻油中含有的微量芝麻酚可与糠醛作用产生血红色反应,此反应可以作为芝麻油的定性试验,该方法又称糠醛显色法或威勒迈志(Villavecchia)法。
芝麻籽中的蛋白质大部分位于籽的外层,按其溶解度可分为清蛋白(8.6%)、球蛋白(67.3%)、醇溶蛋白(1.3%)、谷蛋白(6.9%),其中球蛋白是主要的蛋白质组分。芝麻蛋白的氨基酸组成优于其他大多数油籽的蛋白质,富含色氨酸、含硫氨基酸、精氨酸等,可作为婴儿和断奶幼儿食品的优良蛋白源。
世界芝麻的种植地域分布广泛,有60多个国家种植芝麻,种植面积排在前四位的依次是印度、苏丹、缅甸、中国等发展中国家。据联合国粮农组织统计,世界芝麻年总产量接近450万t,1/3以上用于国际贸易。2014年中国芝麻年产量63万t,同年进口差不多相同数量的芝麻,由此估算我国芝麻的实际消费量近130万t,用于榨油的芝麻约100万t,生产芝麻油约45万t。我国芝麻栽培以河南最多,约占全国产量的1 /3。
(七)橄榄
油橄榄(Olive)又名齐墩果,为木犀科,齐墩果属常绿乔木,盛产于地中海沿岸国家、中东及北非各国,是最古老的木本油料之一。油橄榄树盛果期可长达50年到百年。
图3-7 橄榄果
橄榄树的果实为卵型核果,如图3-7所示。
囊果皮包括一层厚度因品种而异的外果皮和一层包裹在内果皮(木质果核)外围的中果皮(果肉),内果皮包裹着种子。橄榄果实平均化学组成大致如下:水52.4%;油19.6%;蛋白质1.6%;糖19.1%;纤维素6.8%;灰分1.5%。油的产量和质量取决于橄榄树的品种、各部分的比例、微量元素的含量以及树的生长条件和健康状况。具有中等大小果实的橄榄品种通常产油率最高。
用于油脂生产的橄榄果肉与果仁的比率为(4~8)∶1。以干基计,橄榄果果肉含油60%~80%,果仁含油30%左右。取自果肉的油脂称为橄榄油,取自核仁的油脂称为橄榄仁油,无论是产量还是质量,橄榄油都远远优于橄榄仁油。
橄榄油营养丰富,具有极高的生理价值,被誉为世界上最贵重的油脂之一。橄榄油的脂肪酸组成较单一,油酸是其特征脂肪酸,含量高达55.0%~83.0%,见表3-8。
表3-8 橄榄油的脂肪酸组成 单位:%
橄榄油的非甘油三酯成分非常复杂,其中角鲨烯含量高达140~700mg/100g,这是橄榄油氧化稳定性高的一个原因。另外,橄榄油中含有0.3~3.6mg/kg的β—胡萝卜素和5~300mg/kg的生育酚(主要为α—生育酚)以及如酪醇、羟基酪醇、3,5—二羟基苯甲酸等酚类抗氧化剂,它们对橄榄油的氧化稳定性也有一定作用。但橄榄油中含mg/kg级的叶绿素和脱镁叶绿素,对储存有不利影响。
橄榄油是油橄榄鲜果直接冷榨而成的天然食用植物油,一般橄榄果收获后3天内就要进行压榨,否则油的质量会下降。工业上一般采用低温压榨工艺制备橄榄油,首次榨取的油为初榨油(Virgin olive oil),又称原生油、头道油,该油质量最好,不需精炼;再对头道压榨饼分2~4次压榨取油,油的质量就不如头道油了,有时还需要精炼;最后用溶剂浸出法提取油饼中的残油,质量最差,精炼后可以食用。但是,若用CS2作为溶剂提取最后的饼油,该油称作含硫橄榄油(Sulphur olive oil)或称作橄榄油脚(Olive oil foot),只能作工业用油。
目前,全世界95%以上的橄榄树都种植在地中海沿岸,全世界橄榄油的年产量目前只有300万t左右。我国最适合种植橄榄树的地区有甘肃陇南和四川广元等,目前均已有一定种植规模。
(八)椰子
椰子(Coconut)树系属棕榈科常绿乔木,一年四季都结果,树身高达30m以上,直径大约有25cm,主干带有斑纹、无旁枝、较平滑,树冠长有约30片5~6m长的叶子,根在沙地里可延伸至10m,除主要起吸收营养和呼吸功能的作用外,它像钳一样牢牢地扎在地上。椰子树一年四季都可以“提供”食物、饮料、动物饲料和油脂化学工业的原料以及栖息的场所,因此,在种植椰子树的国家,人们虔诚地把它比喻为“生命之树”、“天堂之树”,椰子树能存活至少50年时间。从植物传播果实种子的习性来说,椰子是靠海水漂浮传播到世界各地的。椰子的果大而且果皮坚硬,耐水久浸,在海里漂浮多日不失其发芽力。它可以靠海水自然分布,而不一定都要靠人工引种。
一般来说,成熟的椰子重1kg以上,卵形,呈绿色或黄色。果实外有一层光滑的表皮,外表皮下是纤维构成厚度5~10cm的中果皮,再下面是坚硬呈球形的内果皮(壳),厚3~5mm。壳内包裹了1~2cm厚的胚乳(果仁、果肉)。果实内有一称作外种皮的褐色薄层,隔开了仁与壳的内表面。仁内空腔平均有300mL的胚乳液,即椰子汁。椰果及其纵剖面如图3-8所示。
图3-8 成熟椰果图
椰子树全身无废物,是热带的宝树。果仁可以加工成下列产品:椰子油、椰子干(Copra)、椰子脱脂乳、椰子奶、椰子粉、蛋白粉及椰子粕。椰子汁是无菌汁液,pH为5.6,是一种健康饮料。仁壳之间色褐而薄的外种皮常在椰子干的生产中剥离下来以减少有色物质,剥离物含少量不饱和油脂。内果皮(壳)坚硬、球形、厚3~5mm,用其制成的产品有木炭、活性炭、合成树脂填充物、胶水、蚊香的成分,也可用来雕制工艺品。椰子的中果皮,通称椰棕,5~10cm厚,由纤维构成,富有弹性,为制纤维、棕绳、鞋刷、扫帚和床垫、席子等的材料,也可作为燃料。
椰子果肉脱水后得到的椰子干,椰子干含油量高达60%~70%,是富含月桂酸类脂肪酸的木本油料。椰子油很多特性与普通油脂不同。有关特征指标见表3-9。
表3-9 椰子油的特征指标
注:ND表示未检出,定义为0.05%。
可以看出,与其他油脂相比,椰子油具有很高的皂化值和很低的折射率,这是由其特殊脂肪酸组成所确定的,利用该性质可鉴别椰子油中是否掺杂其他油脂。
椰子油不饱和脂肪酸含量较少,碘值只有7.5~10.5gI/100g。由于构成椰子油的主要脂肪酸月桂酸、豆蔻酸和棕榈酸之间的熔点最大差值仅为19℃,而由它们所构成的甘油三酯的熔点差值也很小,因此,椰子油的塑性范围很窄。
椰子油不皂化物含量很低,一般只有0.1%~0.3%,不皂化物中40%~60%为甾醇。椰子油仅含微量的维生素E,主要为α和δ生育酚,但由于椰子油脂肪酸饱和度很高,因此,椰子油氧化稳定性好,精炼椰子油的AOM值高达250h,添加BHA和柠檬酸,可使AOM值提高到350h。
椰子油含有微量的δ和γ系列内酯等椰子风味物质。由于椰子油含有较多的中短链脂肪酸甘油酯,很容易水解产生游离脂肪酸,形成类似肥皂的风味。另外,如果椰子肉在干燥过程中受到含硫物污染,制得的椰子油会有难闻的橡胶味道。如果以用烟道气烘干的椰子肉为原料生产椰子油,毛油含有3mg/kg左右的多环芳香烃类(PAH)物质,精炼后可基本去除掉。
冷榨椰子油(Virgin coconut oil,VCO)采用高品质无污染的新鲜椰子肉为原料压榨而成,加工过程中不使用高温和溶剂,尽量保持自然的椰香味,避免营养成分损失。VCO可以直接食用,而且没有很强的油腻感。
椰子油广泛用于食品和非食品领域。椰子油是一种工业通用原料,由此生产出从日用化妆品、肥皂、医药、食品到柴油的替代品等一系列产品。
(九)油棕
油棕(Oil palm)系棕榈科多年生乔木,茎粗壮,高6~9m,直径30cm以上。油棕广泛分布于非洲、南美洲、东南亚及南太平洋地区,在其他热带地区也有小面积的生长,其生长的理想条件是:每年超过2000mm的降雨量、25~33℃的温度,生长的最适地区为赤道南北纬度5°之间的热带地区。
图3-9 油棕果
油棕全年开花结果,果穗呈长圆形,穗上有若干果实,果实呈梨形或卵形,未成熟时果实呈黑色,成熟后为橙红色,如图3-9所示。
油棕果是一种高产油料,果肉(Palm fruit)、果核(Palm kernel)都富含油脂,每粒果实内含一粒果核,一般果肉含油脂46%~81%,核仁含油脂42%~54%。棕榈果中的解脂酶活力较高,如果处理不当,会使毛棕榈油中游离脂肪酸含量很高,有时会高达50%。因此在收获油棕果后,应立即进行灭酶处理。
棕榈油(Palm oil)与棕榈仁油(palm kernel oil)是不同的。棕榈油是从油棕果的果肉中提取的油脂,而棕榈仁油则是从油棕果核仁中提取的。棕榈油中饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸约各占50%,这种平分状态决定了棕榈油的碘值较低,并且赋予棕榈油具有良好的氧化稳定性。而棕榈仁油同椰子油一样,是富含月桂酸(12∶0)的油脂。与棕榈仁油相比,由于椰子油的多烯酸总量比棕榈仁油更少,所以椰子油比棕榈仁油的氧化稳定性更好。
棕榈油与棕榈仁油的理化性质和应用领域各不相同,二者的特征指标见表3-10与表3-11。
表3-10 棕榈油特征指标
续表
注:ND表示未检出,定义为≤0.05%。
表3-11 棕榈仁油的特性指标
类胡萝卜素、维生素E、甾醇、磷脂、三萜烯醇、脂肪醇等构成了棕榈油的次要组分。尽管上述成分含量占棕榈油总量还不足1%,但对于棕榈油的营养价值、稳定性及精炼加工过程都有很重要的影响。棕榈毛油中天然抗氧化剂成分丰富,含类胡萝卜素500~700mg/kg,主要以α—和β—胡萝卜素形式存在,含维生素E和生育三烯酚600~1000mg/kg(精炼后仍保留一半含量),均具有防止油脂氧化的作用。未经精炼的棕榈油,由于富含类胡萝卜素呈红棕色,常温下呈半固体状态。
目前棕榈油与棕榈仁油在世界范围内被广泛地应用于食品工业中,如棕榈油在起酥油、人造奶油、煎炸油等食品专用油的生产,棕榈仁油是制取代可可脂、冰淇淋、人造奶油的原料;有10%左右的棕榈油用于油脂化学品的生产,而富含中碳链脂肪酸的棕榈仁油适合于生产月桂酸、豆蔻酸。棕榈油不同种类甘油三酯的熔点差异较大,容易通过冷却结晶方法将棕榈油分离成硬脂(palm stearin)、软脂(palm olein)和中间部分(palm midfraction)三部分,扩大其在食品和其他工业中的应用。
除了生产棕榈毛油和棕榈仁油外,棕榈油工业也产生大量的生物质副产品,如棕榈树干、树叶、空果枝和果核壳等,适当加工即可形成有附加值的产品。
自20世纪70年代以来,随着棕榈油在油脂方面的商业价值被逐步发现,东南亚国家开始大量种植油棕树,全球棕榈油产量在过去40年保持着年均8.1%的高速增长,同期植物油产量年均增速仅4.5%。从2004/2005年度起,全球棕榈油产量已经超过大豆油,占植物油总产量的35%以上,成为世界上最大的植物油种。2015/2016年度全球棕榈油产量6500万t,其中印度尼西亚、马来西亚是两大主要棕榈油生产国,两国产量占世界总产量的约90%。目前印度尼西亚的棕榈油产量已执世界牛耳,不同的是,印度尼西亚一半以上的棕榈油出口是毛棕榈油,而马来西亚则多以较高价值的精炼产品出口,且马来西亚掌握着唯一的棕榈油期货品种交易所,是全球棕榈油定价中心。
(十)可可豆
可可树(Theobroma cacao)原生在赤道附近的美洲,现已在非洲西部、亚洲和印度西部广泛种植。可可树一般需3~5年才能首次开花结果,一直到第10个年头产果量才能达到最高,产果期长达40年或更长。可可树的每根主干和大支干上只结一个果实或荚果,它们看起来非常像一个个起皱的瓜,直径为10cm、长为20cm。在每个荚果中有20~40粒被果肉覆盖住的豆子,即为可可豆(cocoa bean)。豆子质量占整个豆荚的40%左右,如图3-10所示。
图3-10 可可豆
可可豆仁中脂肪含量为45%~55%。一粒成熟的可可豆中可含高达700mg的可可脂。一棵树每年可产生多达2000粒可可豆,因此可产生15kg的可可脂。
可可脂蕴含在仁的纤维组织中,因此要使脂肪游离出来必须通过研磨或挤压。果实先经发酵、干燥和焙炒过程,使豆荚变得干脆,方便破碎,并产生一种浓郁而独特的香味和苦味,同时变为褐色;然后经过压碎、脱皮、遴选,使果仁与外壳分离,再把果仁加工、压榨提取可可脂。可可脂的特征指标见表3-12。
表3-12 可可脂的特征指标
可可脂的组成为:98%甘油三酯、1%左右游离脂肪酸、0.3%~0.5%甘油二酯、0.1%甘油一酯、0.2%甾醇(主要是谷甾醇和豆甾烷醇)、150~250mg/kg生育酚(其中85%为γ—生育酚)和0.05%~0.13%磷脂。可可脂的氧化稳定性很好,AOM值可达200h以上。
可可脂主要含三种脂肪酸,即棕榈酸(25%)、硬脂酸(36%)和油酸(34%)。可可脂甘油三酯结构很特殊,油酸大都分布在甘油基2位上,而棕榈酸和硬脂酸分布在1,3位上,形成1,3—二饱和2—不饱和的对称型甘油三酯,如POS、POP、SOS,这三种对称型分子占到总甘油三酯的80%以上。可可脂甘油三酯的结构特性决定了具有入口即化的熔融性,它在27℃以下时是坚硬和易碎的,当温度越过很窄的区间(27~33℃)时,大多数可可脂开始熔化;当温度达到35℃时,基本全熔。因此,可可脂是巧克力、糖果用脂的最佳原料。
随着糖果巧克力需求量的增加,对可可豆的需求也逐年增加,其价格不断高涨,促使糖果制造业寻求可可脂的代用品。
(十一)油茶籽
油茶(Oil camellia)与油棕、油橄榄和椰子并称为世界四大木本食用油料植物,也是我国特有的木本油料树种。油茶树属山茶科,为多年生常绿小乔木,耐瘠薄,适宜在适当的野外区生长。
油茶果实称为“茶果”,成熟的油茶果为卵圆形,表面生有长绒毛,它由茶蒲和种子两部分组成。种子包含在茶蒲中,一个茶包中有1~4粒种子,其重量约占茶果的38.7%~40.0%。油茶籽为双子叶无胚乳种子,种子呈茶褐色或黑色,外形呈椭圆形或圆球形,背圆腹扁,有光泽,如图3-11所示。
图3-11 油茶籽
种子由种皮(即茶籽壳)和种仁两部分组成。茶籽壳含较多色素,呈棕黑色,极其坚硬,主要由半纤维素(多缩戊糖)、纤维素和木质素组成,含油极少,含较多的皂素。种仁白色或淡黄色,胚微突,与种子同色。茶籽最好去壳制油,否则壳中的有色物会混入油中使之呈深色,并且使油品的质量和得率下降,并降低副产物利用价值。
油茶籽属于高油分油料,整籽含油30%~40%,含仁率为66%~72%,仁为淡黄色,仁中含油40%~60%,粗蛋白9%,粗纤维3.3%~4.9%,皂素8%~16%,无氮浸出物22.8%~24.6%。仁中由于蛋白质含量较低,而皂素和淀粉等胶体物质较多,故黏性很大,当用螺旋榨油机榨茶仁油时,会堵塞榨膛而影响生产,所以常在料胚中留下小部分茶壳,以调节塑性,创造较理想的压榨条件。油茶籽油的特征指标见表3-13。
油茶籽含有丰富的皂素,它易溶于水,会引起红血球溶解而使动物中毒。制油时皂素留在饼粕中,因此未经处理的茶饼粕不能用作饲料,而除去皂素后则是良好的饲料,同时得到的皂素是一种有用的化工原料。
表3-13 油茶籽油的特征指标
(十二)米糠
米糠(Ricebran)是糙米碾白过程中被碾下的皮层及米胚和碎米的混合物,它是稻米果实的皮层,也被称为“米皮”、“清糠”,如图3-12所示。
图3-12 糙米和米糠
商品米糠包括稻米的外果皮、中果皮、交联层、种皮、米糠和糊粉层,有时还包括胚芽,约占整个糙米的8%~12%(以质量计)。我国的米糠资源产量约为1500万t,是一种量大面广的可再生资源。
米糠的化学组成中多糖占45%~55%、脂肪占12%~20%、蛋白质占12%~17%。此外还含有维生素、谷维素等。由于解脂酶的存在,因此米糠在储藏过程中最主要的问题就是易酸败,不宜久藏。当米糠未脱离米粒时,只要稻子不霉变,此时解脂酶的活性很小,不致引起米糠变质。当米糠脱离糙米后几小时之内,解脂酶便显出极大的活性,迅速分解米糠中的油脂而游离出大量的脂肪酸,致使酸值大幅度增长。
实际生产中主要采用热处理或挤压膨化技术钝化解脂酶。米糠中的蛋白质和脂肪的含量较高,主要用于动物饲料。但是近年来大宗油料的产量不能满足需求,因此用米糠生产高质量的米糠油越来越受到人们的重视。
米糠油脂肪酸中80%以上为不饱和脂肪酸,是一种半干性油,其脂肪酸组成与玉米油、花生油等相近。米糠油的特征指标参见表3-14。
米糠是稻谷颗粒的精华所在,富集几十种生理活性物质,为现代食品生产中功能性食品基料。除对米糠油关注外,现在人们更多关注米糠中的伴随物,如甾醇、谷维素、糠蜡、肌醇等。米糠的综合利用是开发米糠资源的重要方向。
表3-14 米糠油的特征指标
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