魏 佳 孫 華 陳小龍 裘曉云姚陸松 胡榮斌 張 紅 沈國(guó)新

(浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶桑研究所1，杭州 310021)

(美國(guó)德克薩斯理工大學(xué)生物系2，拉伯克，美國(guó) 79401)

油茶(Camellia oleifera Abel)籽油被認(rèn)為是一種高檔食用油，主要原因有3個(gè):一是其油脂的脂肪酸組成和甘油酯構(gòu)型有益于人體健康。油茶籽油的單不飽和脂肪酸含量高，飽和脂肪酸含量較低，而且其亞油酸含量比亞麻酸高4～10倍，是國(guó)際營(yíng)養(yǎng)學(xué)界公認(rèn)的符合人體高效吸收利用的食用油脂［1］。二是油茶籽油為木本植物油，含有豐富的對(duì)人體健康有益的天然微量營(yíng)養(yǎng)成分，其中一些活性成分是保持油脂穩(wěn)定性的主要物質(zhì)，另一些活性成分是人體自身不能合成的必需營(yíng)養(yǎng)成分，在其他食物中沒(méi)有或含量非常低。三是適度精煉后沒(méi)有或極少存在對(duì)人體健康有害的物質(zhì)。

植物能合成有益人體健康的天然活性物質(zhì)，許多活性成分在各種油料植物種子中含量最高［2］。油茶籽油的主要活性成分包括甾醇、生育酚(維生素E，VE)、角鯊烯、三萜烯、三萜醇以及多酚等抗氧化類化合物。由于初榨油茶籽油含有游離脂肪酸、膠質(zhì)、殘?jiān)?、微量重金屬、殘碎等成分、食用后?duì)人體有一定的不良影響，而且初榨油茶籽油存在山茶特有的濃重氣味，不適合大眾口味，需要通過(guò)精煉去除這些成分。目前，生產(chǎn)上尚沒(méi)有特用的油茶籽油加工工藝，其精煉基本上套用普通食用油(如油菜籽油)工藝。傳統(tǒng)精煉工藝的最大特點(diǎn)是高溫，但許多活性成分是溫度敏感型物質(zhì)，高溫處理造成活性成分的大量降解，極大地降低了油茶籽油的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。據(jù)報(bào)道，食用油高溫精煉過(guò)程中的油脂損耗為2% ～5%［3］，活性成分植物甾醇、角鯊烯和VE的損耗率分別達(dá)到了50%、80%和70%［4－5］。損耗的活性成分大部分被分解或流失到副產(chǎn)物中，如脫臭餾出物中可檢測(cè)到大量的天然VE、甾醇、甾醇酯、脂肪酸、甘油酯及其他組分［6］。

基于油茶籽油精煉中存在的這些問(wèn)題，本研究在確立油茶籽油精煉各環(huán)節(jié)最適臨界溫度的基礎(chǔ)上，優(yōu)化組合了一套既能去除對(duì)食用和健康有害的物質(zhì)，又能最大程度地保留有益物質(zhì)的油茶籽油全程低溫精煉工藝，并進(jìn)行了工廠化驗(yàn)證。

1 材料與方法

1.1 試劑和儀器

油茶毛油、脫酸油、脫色油、脫臭油、脫臘油、精煉油:浙江常山富而康油茶籽油有限公司。

硫代硫酸鈉、三氯化碘、氯仿、冰醋酸、無(wú)水乙醚、酚酞、正己烷、鄰苯二甲酸氫鉀、重鉻酸鉀:分析純，上海生工生物科技有限公司;標(biāo)準(zhǔn)樣品角鯊烯、VE、VD3、甾醇、福林試劑:Sigma 公司。

UV757紫外可見分光光度計(jì):上海天普分析儀器有限公司;Buchi索氏抽提儀:瑞士步琪有限公司公司;RE－52A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀:上海亞榮生化儀器廠;LDZX－75KBS壓力蒸汽滅菌器:上海茸研儀器有限公司;Agilent 7890A氣相色譜儀:安捷倫科技有限公司;Waters W2695高效液相色譜儀:沃特世科技有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

毛油精煉工序包括脫膠、脫酸、脫色、脫臭和脫蠟。精煉各工序最佳溫度篩選在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

脫膠:毛油樣品(100 g)分別采用35、45、75℃ 3個(gè)溫度處理，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。處理后，每個(gè)樣品中加入12 mL的熱水，攪拌15 min(即水合脫膠)，然后將混合物保持3 h后過(guò)濾。脫膠率(%)的計(jì)算公式為(毛油的磷脂含量－成品油的磷脂含量)/毛油的磷脂含量［7］。收集樣品以備化學(xué)分析，其中最佳脫膠溫度得到的油品用于下一個(gè)工序試驗(yàn)。

脫酸:9個(gè)獨(dú)立的脫膠油樣品，每個(gè)樣品(100 g)中加入氫氧化鈉溶液，加堿量參照陳林杰等的方法確定［7］，45℃下靜置30 min，以除去游離脂肪酸等物質(zhì)?；旌衔镉?5 mL熱水洗滌，每3個(gè)樣品為一組，分別用45、65、85℃熱水?dāng)嚢柘礈臁Ｈ缓笸ㄟ^(guò)離心去除混合物中的沉淀物。脫酸率(%)的計(jì)算公式為(毛油的酸價(jià)－成品油的酸價(jià))/毛油的酸價(jià)［7］。收集樣品以備化學(xué)分析，其中最佳脫酸水洗溫度得到的油品用于下一個(gè)工序試驗(yàn)。

脫色:取9個(gè)獨(dú)立的脫酸油樣品。先將油樣加溫至80℃后在每個(gè)樣品中加入2 g的活性炭，然后每3個(gè)樣品為一組，3組樣品分別進(jìn)一步加溫到85、105、125℃，溫和攪拌下反應(yīng)60 min。將漿狀物趁熱抽濾并降溫到70℃，處理后的油樣在520 nm處測(cè)定吸光度。脫色率(%)的計(jì)算公式為(脫色前的吸光度－脫色后的吸光度)/脫色前的吸光度［7］。收集樣品以備化學(xué)分析，其中最佳脫色溫度得到的油品用于下一個(gè)工序試驗(yàn)。

脫臭:9個(gè)獨(dú)立的脫色油樣品，每份100 g，每3個(gè)樣品為一組。每組油樣(存于不銹鋼容器中)分別置于立式壓力蒸汽滅菌器改裝的小型脫臭機(jī)中，先加溫至85℃后抽真空到500 Pa左右，分別持續(xù)升溫至150、200、250℃，在指定壓力和溫度下持續(xù)1 h，此時(shí)油茶油中的揮發(fā)性成分與高真空下的水蒸氣混合。然后開啟改裝過(guò)的小量蒸汽釋放閥門，持續(xù)微量地釋放水蒸氣混合物，逐步冷卻降壓至常溫常壓。脫臭油按油茶籽油國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)相應(yīng)指標(biāo)。收集樣品以備化學(xué)分析，其中最佳脫臭溫度得到的油品用于下一個(gè)工序試驗(yàn)。

脫蠟:9個(gè)獨(dú)立的脫臭油樣品，每份100 g，每3個(gè)樣品為一組。每組油樣(存于不銹鋼容器中)分別置于冷卻水浴鍋中，分別冷卻至4、7、9℃，然后靜置48 h。過(guò)濾后收集過(guò)濾物，干燥稱量。脫蠟率(%)的計(jì)算方法為:把4℃時(shí)的過(guò)濾物質(zhì)量設(shè)定為脫蠟率100%，其他溫度脫蠟率為過(guò)濾物的質(zhì)量/4℃時(shí)的過(guò)濾物質(zhì)量。收集樣品以備化學(xué)分析。

1.3 最佳溫度組合試驗(yàn)。

各工序最佳溫度組合后，在浙江常山富而康油茶籽油有限公司進(jìn)行精煉中試，以傳統(tǒng)的油茶籽油精煉工藝為對(duì)照。設(shè)3次重復(fù)，每次約1 000 kg毛油。傳統(tǒng)精煉工序采用的溫度分別為脫膠75℃、脫酸85℃、脫色120℃、脫臭250℃及脫蠟4℃。精煉過(guò)程中，除溫度以外的其他條件如時(shí)間、壓力、投料比例等參數(shù)統(tǒng)一按傳統(tǒng)精煉方法進(jìn)行。收集精煉油樣品以備測(cè)試分析。

1.4 化學(xué)和物理測(cè)試

酸價(jià)按GB 5530—2005測(cè)定，碘價(jià)按GB 5532—1995測(cè)定，過(guò)氧化值按GB 5538—2005測(cè)定，皂化值按GB 5534—1995測(cè)定，磷脂含量按GB 5537—1985測(cè)定，折光系數(shù)按GB 5527—2010測(cè)定，水分和揮發(fā)物按GB 5528—2008測(cè)定，BHA和BHT含量按GB/T 5009.19—2008測(cè)定，透明度、色澤、氣味和滋味按GB 5525—2008和GB/T 22460—2008測(cè)定，加熱試驗(yàn)按GB 5531—1985進(jìn)行，定性試驗(yàn)按 GB 5539—1985進(jìn)行。其他參照GB 11765—2003進(jìn)行。

氣相色譜法測(cè)定油茶籽油中的甾醇含量，方法參照參考文獻(xiàn)［8］。測(cè)定條件為色譜柱規(guī)格30 m×0.32 mm ×0.25 μm;柱溫初始溫度250 ℃;進(jìn)樣口和檢測(cè)器溫度均為300℃。氣相色譜法測(cè)定油茶籽油中的角鯊烯含量，方法參照參考文獻(xiàn)［9］。測(cè)定條件為色譜柱規(guī)格為 30 m ×0.32 mm ×0.25 μm;柱溫初始溫度150℃;進(jìn)樣口和檢測(cè)器溫度均為300℃。高效液相色譜法測(cè)定油茶籽油中VE的含量，方法參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5009.82—2003進(jìn)行，色譜分析條件參照NY/T 1598—2008進(jìn)行;LC－MS法測(cè)定油茶籽油中的VD3含量，方法參照參考文獻(xiàn)［10］。主要的理化參數(shù)采用鄧肯氏統(tǒng)計(jì)學(xué)方法統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 脫膠溫度對(duì)油茶籽油活性成分的影響

表1可以看出，油茶毛油中的大部分磷脂在加熱水化脫膠過(guò)程中被除去，35、55、75℃ 3個(gè)脫膠溫度的脫膠率分別為87.55%、87.96%和 88.11%，脫膠油的磷脂含量均極顯著低于毛油。不同脫膠溫度脫膠油的磷脂含量隨著脫膠溫度的升高而略有降低(從35℃至75℃)，但統(tǒng)計(jì)分析表明3個(gè)溫度的脫膠率之間并沒(méi)有顯著差異，3個(gè)溫度脫膠油的酸價(jià)和過(guò)氧化值等其他基本質(zhì)量指標(biāo)也沒(méi)有顯著差異。此外，不同溫度脫膠油中活性物質(zhì)甾醇、角鯊烯、VE和VD3的含量與毛油均沒(méi)有顯著差異。3個(gè)供試溫度均能有效地除去油茶籽油中的膠質(zhì)，同時(shí)又可以最大程度地保留油茶籽油中的活性成分，說(shuō)明傳統(tǒng)工序的75℃脫膠溫度偏高。所以，選擇35℃脫膠油進(jìn)入下一個(gè)精煉工序。

表1 脫膠溫度對(duì)油茶籽油脫膠效果及活性成分的影響

2.2 脫酸水洗溫度對(duì)油茶籽油活性成分的影響

由表2可以看出，脫膠油中的大部分游離脂肪酸在堿煉脫酸過(guò)程中被除去，45、65、85℃ 3個(gè)脫酸水洗溫度的脫酸率分別為 89.12%、91.55%和93.61%，脫酸油的酸價(jià)均極顯低于脫膠油。不同脫酸水洗溫度脫酸油的酸價(jià)隨著脫酸水洗溫度的升高而降低(從45℃至85℃)，但統(tǒng)計(jì)分析表明3個(gè)溫度的脫酸率之間并沒(méi)有差異，3個(gè)溫度脫酸油的酸價(jià)和過(guò)氧化值等其他基本質(zhì)量指標(biāo)沒(méi)有顯著差異。通過(guò)對(duì)不同脫酸水洗溫度下脫酸油中活性物質(zhì)甾醇、角鯊烯、VE和VD3含量的檢測(cè)，85℃處理的脫酸油中甾醇、VE和VD3的含量顯著低于其他2個(gè)溫度處理和脫膠油，角鯊烯的含量與65℃脫酸油沒(méi)有顯著差異，但顯著低于45℃脫酸油和脫膠油，而45℃處理的脫酸油中4種活性物質(zhì)的含量則與未進(jìn)行脫酸處理的脫膠油無(wú)顯著差異(表2)。因此，3個(gè)供試溫度均能有效地除去油茶籽油中的游離脂肪酸，其中45℃處理可以最大程度地保留油茶籽油中的活性成分，說(shuō)明傳統(tǒng)工序的85℃脫酸水洗溫度偏高。故45℃脫酸油進(jìn)入下一個(gè)精煉工序。

表2 脫酸水洗溫度對(duì)油茶籽油脫酸效果及活性成分的影響

2.3 脫色溫度對(duì)油茶籽油活性成分的影響

脫色過(guò)程可以去除脫酸油中的大部分油脂顏色(各種色素)，由表3可以看出，85、105、125℃ 3個(gè)脫色溫度下油脂的脫色率分別為81.2%，82.1%和85.6%，脫色油的顏色均顯著淺于脫酸油，雖然脫色油的顏色隨著脫色溫度的升高而更趨淺色(從85℃至125℃)，但3個(gè)脫色溫度之間的脫色率沒(méi)有顯著差異，脫色油的色澤、外觀等質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。3個(gè)溫度脫色油的酸價(jià)極顯著高于脫酸油，但3個(gè)溫度脫色油之間沒(méi)有差異。3個(gè)溫度脫色油的過(guò)氧化值極顯著低于脫酸油，而且3個(gè)溫度脫色油之間也存在極顯著差異，其原因是脫色劑具有極強(qiáng)的吸附過(guò)氧化物的作用。

不同溫度脫色油中活性物質(zhì)甾醇、角鯊烯、VE和VD3的含量有顯著差異，105℃和125℃脫色油的4種活性成分的含量均顯著低于脫酸油和85℃脫色油，其中VE和VD3的含量極顯著下降;125℃脫色油中甾醇和角鯊烯的含量均極顯著低于105℃脫色油，而VE和VD3的含量與105℃脫色油之間沒(méi)有顯著差異。85℃脫色油的4種活性成分的含量與脫酸油之間沒(méi)有顯著差異(表3)。由上述結(jié)果可以看出，3個(gè)供試溫度均能有效地除去色澤，而且相關(guān)理化指標(biāo)均符合國(guó)家油茶籽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，但只有85℃脫色溫度不影響油茶籽油中的活性成分，說(shuō)明傳統(tǒng)工序的125℃脫色溫度偏高。所以，85℃脫色油進(jìn)入下一個(gè)精煉工序。

表3 脫色溫度對(duì)油茶籽油脫色效果及活性成分的影響

2.4 脫臭溫度對(duì)油茶籽油活性成分的影響

脫臭過(guò)程可以有效去除脫色油中的不良?xì)馕逗筒贿m口味，由表4可以看出，150、200、250℃ 3個(gè)脫臭溫度的脫臭效果均十分良好，脫臭油的氣味、不適口味等均優(yōu)于脫色油。3個(gè)溫度脫臭油的酸價(jià)和過(guò)氧化值等其他基本質(zhì)量指標(biāo)沒(méi)有顯著差異。

表4 脫臭溫度對(duì)油茶籽油脫臭效果及活性成分的影響

測(cè)定不同脫臭溫度脫臭油中活性物質(zhì)甾醇、角鯊烯、VE和VD3的含量，分析表明150℃脫臭油的甾醇和角鯊烯2種活性成分的含量與脫色油之間沒(méi)有顯著差異;而VE和VD3的含量均顯著低于脫色油。200℃和250℃脫臭油的4種活性成分的含量均極顯著低于脫色油和150℃脫臭油，250℃脫臭溫度脫臭油的4種活性成分的含量均極顯著低于200℃脫臭油(表4)。3個(gè)供試溫度均能有效地除去不良?xì)馕逗涂谖?，而且相關(guān)理化指標(biāo)符合國(guó)家油茶籽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，但只有150℃脫臭溫度對(duì)油茶籽油中的活性成分影響較小，說(shuō)明傳統(tǒng)工序的250℃脫臭溫度過(guò)高。所以，150℃脫臭油進(jìn)入下一個(gè)精煉工序。

2.5 脫蠟溫度對(duì)油茶籽油活性成分的影響

脫臭油中的大部分高融點(diǎn)蠟與高融點(diǎn)固體脂通過(guò)脫蠟工序中的冷卻結(jié)晶從油茶籽油中析出，若把4℃時(shí)的脫蠟率按照100%計(jì)算，7℃和9℃ 2個(gè)脫蠟溫度的脫蠟率分別為96.8%和29.0%。4℃和7℃脫蠟溫度的脫蠟率沒(méi)有顯著差異，其析出物多，脫蠟油的透明度明顯優(yōu)于脫臭油。而9℃脫蠟溫度的脫蠟率極顯著低于4℃和7℃時(shí)的脫蠟率(表5)，9℃脫蠟溫度脫蠟油的透明度差于4℃和7℃脫蠟油。3個(gè)溫度脫蠟油的酸價(jià)和過(guò)氧化值等其他基本質(zhì)量指標(biāo)沒(méi)有顯著差異。

表5 脫蠟溫度對(duì)油茶籽油脫蠟效果及活性成分的影響

測(cè)定不同脫蠟溫度脫蠟油中活性物質(zhì)甾醇、角鯊烯、VE和VD3的含量，分析表明各個(gè)溫度脫蠟油與脫臭油之間，以及不同溫度之間均沒(méi)有差異(表2)。其中4℃和7℃ 2個(gè)脫蠟溫度均能有效地除去油茶籽油中的固體脂和蠟，卻又可最大程度地保留油茶籽油中的活性成分，說(shuō)明可以適當(dāng)提高傳統(tǒng)工序的脫蠟溫度(4℃)。本研究的結(jié)果認(rèn)為7℃脫蠟溫度比較合理。

2.6 低溫精制工藝工廠化生產(chǎn)對(duì)活性成分的影響

各工序最佳溫度組合后，按工廠化生產(chǎn)工序進(jìn)行油茶籽油精煉中試。經(jīng)檢測(cè)，低溫組合精制油茶籽油與傳統(tǒng)精制油茶籽油一樣，理化指標(biāo)全面符合GB 11765—2003油茶籽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，其他指標(biāo)也符合 GB 2716—2005，GB 2763—2005，GB 2760—2007和GZ 13310101—2012等食用植物油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。由于精煉溫度的降低，組合精制油茶籽油保留了大量的活性和有益成分(表6)。與毛油相比，低溫組合精制油茶籽油中甾醇、角鯊烯、VE和VD3的損失率分別為 18.5%、23.7%、14.5% 和 17.8% ，而傳統(tǒng)精制油茶籽油的損失率分別為77.7%、78.0%、70.7%和85.6%，低溫組合精制油茶籽油中4種活性物質(zhì)的保留率分別提高了 59.2%、54.3%、56.2% 和67.8%。

表6 全程低溫精制工藝工廠化生產(chǎn)精制油的質(zhì)量指標(biāo)

3 討論與結(jié)論

除了不飽和脂肪酸之外，生物活性物質(zhì)含量豐富也是油茶籽油被認(rèn)為是高檔食用油的重要原因。油茶籽油中的主要活性成分有甾醇、VE、角鯊烯、VD3以及多酚等。大量研究證明這些活性成分具有較強(qiáng)的抗氧化活性，對(duì)人體健康十分有益，但它們均對(duì)溫度十分敏感，在高溫下會(huì)迅速被降解。目前，市場(chǎng)上對(duì)油茶籽油的加工采用的是同菜籽油等食用油相同的加工工藝，這種傳統(tǒng)工藝在整個(gè)加工過(guò)程中，尤其是脫色和脫臭兩個(gè)步驟中采用的加工溫度較高，造成了油茶籽油中活性成分的大量流失。有報(bào)道認(rèn)為，油茶籽油傳統(tǒng)精煉工序中VE、甾醇、角鯊烯等活性成分主要在脫臭精煉過(guò)程中損失，損失率分別為52.1%，34.5%和55.4%［9］，試驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)了這一結(jié)論(表4)。因此，對(duì)傳統(tǒng)加工工藝進(jìn)行改進(jìn)是十分必要的。

油茶籽油加工工序一般分為5個(gè)步驟:脫膠、脫酸、脫色、脫臭以及脫蠟。關(guān)于加工工序?qū)τ筒枳延椭舅岢煞旨盎钚猿煞值挠绊懙难芯恳呀?jīng)有較多的報(bào)道［11－13］，但關(guān)于降低油茶籽油單項(xiàng)工序精煉溫度的研究，尤其是每個(gè)工序最適溫度組合應(yīng)用的效果鮮有報(bào)道［14］。本研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)降低加工各環(huán)節(jié)的溫度，如脫膠溫度(從75℃到35℃)，脫酸水洗溫度(從85℃到45℃)，脫色溫度(從125℃到85℃)和脫臭溫度(從250℃到150℃)，可以在不影響油茶籽油精煉效果的基礎(chǔ)上最大程度地保留茶油中的生物活性物質(zhì)。此外，由于油茶毛油中含有比其他植物性食用油更多的雜質(zhì)，油茶油的傳統(tǒng)脫蠟工藝一般采用較低的脫蠟溫度，浙江等地的許多企業(yè)采用的脫蠟溫度為4℃，低溫脫蠟的能耗較大。研究發(fā)現(xiàn)提高脫蠟溫度到7℃并不影響脫蠟效果，雖然這個(gè)溫度仍然高于其他植物性食用油的脫蠟溫度，但可以顯著地減少加工能耗。

經(jīng)過(guò)工廠化驗(yàn)證，全面降低各工序加工溫度能把甾醇、角鯊烯、VE和VD3等活性成分的加工損失率分別降低到 18.5%、23.7%、14.5% 和 17.8%，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)工藝的 77.7%、78%、70.7% 和 85.6%，精煉效果十分明顯，產(chǎn)品質(zhì)量完全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。低溫精煉的方法在達(dá)到精煉目的的同時(shí)，能最大程度地保留油茶籽油中的營(yíng)養(yǎng)活性成分，研究的核心工藝已獲得國(guó)家發(fā)明專利授權(quán)［15］。同時(shí)，由于降低了精制溫度，還可以達(dá)到節(jié)能、降低生產(chǎn)成本、提高精煉油得率和增加精煉容器容量的目的。

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