沙棘果油活性白土脱色工艺强化及其对品质与稳定性的影响

本研究针对沙棘果油(SPO)中杂质(如叶绿素、水分、重金属等)影响其品质与稳定性的问题，通过单因素实验和响应面法(RSM)优化了活性白土(ACL)脱色工艺。结果表明，优化条件(6.9% ACL, 73 °C, 36 min)可显著去除叶绿素(84.6%)，改善油脂色泽，并降低过氧化值、水分、磷及重金属含量，同时较好地保留了脂肪酸组成和部分生物活性物质。该研究为SPO在功能食品和化妆品中的高质量应用提供了技术参考。

　　

沙棘，这种被誉为“维C之王”的灌木植物，其果实中提取的沙棘果浆油(Sea Buckthorn Pulp Oil, SPO)富含多种生物活性物质，如棕榈油酸、维生素、类胡萝卜素和多酚类化合物，在功能性食品、保健品和化妆品领域展现出巨大的应用潜力。然而，未经精炼的粗制SPO通常含有叶绿素、水分、磷脂以及砷、铅等重金属杂质。这些杂质不仅导致油脂色泽暗淡、外观不佳，更会引发油脂氧化酸败，缩短货架期，甚至带来食品安全风险。例如，叶绿素在光照和加热条件下会转化为脱镁叶绿素，加速油脂氧化，并导致油脂颜色返绿。水分的存在则为微生物生长提供了温床，并促进水解酸败。因此，如何高效去除这些杂质，同时最大限度地保留SPO固有的营养和功能成分，成为制约其产业化应用的关键技术瓶颈。

在油脂精炼的众多方法中，吸附脱色是至关重要的一环。活性白土(Activated Clay, ACL)因其成本低廉、吸附效率高而被广泛应用于植物油脱色。它能有效吸附叶绿素、色素、磷脂及某些重金属离子。然而，沙棘果油具有独特的脂肪酸组成，其棕榈油酸含量高达31-53%，这在常见植物油中十分罕见，且含有高含量的类胡萝卜素和叶绿素。这种独特的组成意味着针对大豆油、葵花籽油等常见油脂优化的脱色工艺可能并不完全适用于SPO。因此，亟需开发一套针对沙棘果油特性的专属脱色工艺。

为了攻克这一难题，研究人员在《LWT》杂志上发表了一项研究，题为“Process intensification for activated clay bleaching of sea buckthorn pulp oil”。该研究以中国广泛种植的‘深秋红’沙棘果油为原料，系统性地优化了活性白土脱色工艺，旨在实现杂质高效去除与功能成分最大保留之间的平衡。

为开展此项研究，研究人员首先对四种吸附剂（活性白土ACL、活性炭AC、凹凸棒土ATP、硅藻土DT）进行筛选，通过测定叶绿素去除率确定最优吸附剂。随后，通过单因素实验考察了ACL添加量、吸附温度和吸附时间对脱色效果（以叶绿素去除率、多酚保留率和油脂得率计算的综合评分为指标）的影响。在单因素实验基础上，采用响应面法中的Box-Behnken设计对三个关键工艺参数进行优化，建立数学模型，并获得最优工艺条件。研究还系统评估了优化脱色工艺对SPO色素含量（叶绿素、β-胡萝卜素、叶黄素）、色泽参数(L, a, b, C_ab, h_ab)、脂肪酸组成、理化指标（酸价AV、过氧化值POV、碘价IV、水分、折射率n²⁰）、重金属（铅、砷）和磷含量以及总酚和总黄酮含量的影响。所有实验均设三次重复，数据采用SPSS进行方差分析，响应面分析使用Design-Expert软件完成。

3.1. 不同吸附剂对叶绿素去除率的影响

研究人员比较了ACL、AC、ATP和DT四种吸附剂对SPO中叶绿素的去除效果。结果发现，ACL的叶绿素去除率最高，显著优于其他三种吸附剂。其优异的吸附性能归因于ACL独特的层状结构、丰富的表面酸性位点、高比表面积和适宜的孔径分布，这些特性有利于其与叶绿素分子的极性卟啉环发生强烈的相互作用（如氢键、阳离子交换等）。因此，ACL被选为后续工艺优化的吸附剂。

3.2. ACL添加量、吸附温度和吸附时间对脱色效果的影响

通过单因素实验，研究人员详细探究了ACL添加量、吸附温度和吸附时间对脱色效果的影响。随着ACL添加量从4%增加至8%，叶绿素去除率显著提高，但超过8%后增长趋于平缓；而多酚保留率和油脂得率则随添加量增加而持续下降。综合评分在8%添加量时达到峰值。吸附温度的影响显示，叶绿素去除率在60°C至80°C范围内显著提升，80°C以上则改善不明显；多酚保留率随温度升高而持续下降；油脂得率在90°C以上趋于稳定；综合评分在80°C时最高。吸附时间的影响表明，叶绿素去除率在20至40分钟内显著增加，之后趋于平稳；多酚保留率和油脂得率随时间延长而下降；综合评分在40分钟时最高。这些结果说明，需要平衡各参数以达到最佳脱色效果。

3.3. 脱色条件的响应面优化

基于单因素实验结果，采用Box-Behnken设计进行响应面优化。以ACL添加量(A)、吸附温度(B)和吸附时间(C)为自变量，综合评分(Y)为响应值。通过回归分析得到二次多项式模型方程，方差分析表明该模型极显著(P < 0.0001)，失拟项不显著，模型决定系数R2高达0.9983，说明模型拟合良好，预测精度高。因素影响主次顺序为：ACL添加量 > 吸附温度 > 吸附时间。ACL添加量与吸附温度之间存在显著的交互作用。软件优化得到的最佳工艺条件为：ACL添加量6.857%，吸附温度72.828°C，吸附时间36.412分钟，预测综合评分为90.757。为便于操作，将条件修正为ACL添加量6.9%，吸附温度73°C，吸附时间36分钟。验证实验结果显示实际综合评分为90.224，与预测值接近，证实了模型的可靠性。

3.4. 最优工艺处理对色素含量和色泽的影响

在最优工艺条件下，SPO的叶绿素含量降低了84.64%，β-胡萝卜素和叶黄素含量分别降低了49.22%和35.48%。ACL对叶绿素表现出更高的选择性吸附能力，这主要源于叶绿素极性卟啉环结构与ACL表面酸性位点之间的强相互作用。色泽分析表明，脱色后油脂的L值（亮度）和h_ab（色调角）显著升高，而a值（红度）、b值（黄度）和C_ab（彩度）显著降低，油脂外观由暗红棕色变为清澈的橙黄色，视觉品质得到显著改善。

3.5. 最优工艺处理对脂肪酸组成的影响

脱色前后SPO的脂肪酸组成无显著变化。不饱和脂肪酸（以棕榈油酸和亚油酸为主）与饱和脂肪酸（以棕榈酸为主）的比例保持稳定。这表明优化的ACL脱色工艺在有效去除杂质的同时，很好地保留了SPO的特征脂肪酸组成和营养价值。

3.6. 最优工艺处理对理化指标的影响

脱色处理对SPO的酸价、碘值和折射率无显著影响。过氧化值降低了20.00%，表明油脂的氧化稳定性得到改善，这得益于ACL对过氧化物的吸附以及在热真空条件下过氧化物的分解。水分含量降低了48.47%，满足了相关标准要求。重金属铅和砷的含量分别降低了71.8%和86.1%，磷含量降低了52.0%。总酚和总黄酮含量虽然有所损失（分别降低48.1%和37.0%），但脱色油中仍保留了相当数量的这些生物活性物质。

综上所述，本研究成功优化了沙棘果油的活性白土脱色工艺。在ACL添加量6.9%、73°C、36分钟的最优条件下，能高效去除叶绿素等杂质，显著改善油脂色泽和氧化稳定性，并有效降低水分、重金属和磷含量，同时较好地保留了脂肪酸组成和部分生物活性成分。该工艺强化了SPO的品质与稳定性，为其在功能食品、营养保健品和化妆品中的高值化应用提供了可靠的技术支撑和科学依据。研究还指出，ACL添加量与吸附温度间的强交互作用提示在工业化放大时需协同控制这两个参数，以实现高效脱色与成本效益的最佳平衡。尽管部分多酚类物质在脱色过程中有所损失，但优化后的工艺已在去除杂质和保留活性之间取得了良好平衡。未来研究可关注工艺放大验证、结合超声或微波等辅助技术以进一步提升效率并减少活性成分损失，以及进行全面的感官评价和货架期研究。