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大豆毛油磷脂組成對磷脂酶A1深度脫膠的影響

發布日期:2019-03-21 14:38來源:中國油脂網作者:未知點擊次數:
 俞 樂,黃健花,王興國,金青哲
(江南大學 食品學院,江蘇 無錫214122)
 
 
摘要:為確保后續精煉的順利進行,大豆毛油需先進行脫膠處理將含磷量降至10 mg/kg以下。就磷脂酶A1(PLA1,Lecitase Ultra)對22種不同來源大豆毛油的深度脫膠效果進行了研究。結果表明:大豆毛油的磷脂組成對PLA1深度脫膠效果存在一定影響;PA占比與PLA1深度脫膠油含磷量呈極顯著正相關(p<0.01),PC占比與PLA1深度脫膠油含磷量呈顯著負相關(p<0.05),PA與PC的比例與PLA1深度脫膠油含磷量呈極顯著正相關(p<0.01);PA含量較高、PC含量較低的大豆毛油PLA1深度脫膠效果相對較差;但大多數情況下,PLA1深度脫膠能夠使大豆毛油的含磷量降至10 mg/kg以下,滿足后續精煉要求。
關鍵詞:大豆毛油;磷脂組成;磷脂酶A1;脫膠
中圖分類號:TS225.1;TS224.6   文獻標識碼:A
文章編號:1003-7969(2018)12-0018-04
 
Influence of phospholipids composition in crude soybean oil on 
phospholipase A1 deep degumming
YU Le, HUANG Jianhua, WANG Xingguo, JIN Qingzhe
(School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, Jiangsu, China)
 
 
Abstract:In order to ensure a smooth operation for following refining, the phosphorus content in crude soybean oil should be reduced below 10 mg/kg by degumming. The deep degumming effect of 22 kinds of crude soybean oils from different origins with phospholipase A1 (PLA1) was studied. The results showed that the phospholipids composition in crude soybean oil had influences on the effect of PLA1 deep degumming. The phosphatidic acid (PA) ratio had a remarkable and positive correlation with phosphorus content in PLA1 deep degummed oil(p<0.01). The phosphatidylcholine(PC) ratio had a negative correlation with phosphorus content in PLA1 deep degummed oil(p<0.05). The ratio of PA to PC had a remarkable and positive correlation with phosphorus content in PLA1 deep degummed oil(p<0.01). The degumming effect of the crude soybean oil with higher content of PA and lower content of PC was relatively poor. However, the phosphorus contents in PLA1 deep degummed oil were ordinarily below 10 mg/kg to satisfy the requirements of following refining.
Key words:crude soybean oil; phospholipids composition; phospholipase A1; degumming

以大豆為原料制取的大豆毛油中一般含有11%~3.5%的磷脂[1]。磷脂的存在對多道油脂精煉工序造成不良影響,進行后續精煉工序前,大豆毛油必須先經過脫膠,將含磷量降至10mg/kg以下。
 
與傳統脫膠方法相比,酶法脫膠具有反應條件溫和、酸堿消耗少、油脂得率高等優點[2]。磷脂酶A是目前酶法脫膠中使用較多的磷脂酶之一[3]。磷脂酶A1(PLA1)是一種作用于磷脂Sn-1位的羧酸酯水解酶,水解生成溶血磷脂,副產物為游離脂肪酸。PLA1能有效地水解植物毛油中的4種主要磷脂——磷脂酰膽堿(PC)、磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰肌醇(PI)和磷脂酸(PA)[4]。目前,使用最為廣泛的商品化PLA1是A/SNovozymes開發的LecitaseNovo和LecitaseUltra?,F有研究表明,添加適量檸檬酸結合去除金屬離子的深度脫膠條件下,采用PLA1對多種植物毛油進行脫膠,脫膠油含磷量通常能降至10mg/kg以下[5-6]。但由于磷脂酶只能在水油界面與磷脂發生作用[7],不同磷脂單體因結構不同,水化速率有所差異[8],毛油的磷脂組成可能對PLA1脫膠效果造成一定影響。
 
本文就PLA1(LecitaseUltra)對22種不同來源大豆毛油的深度脫膠效果進行了研究,探討磷脂組成對PLA1深度脫膠效果的影響,以期為實際生產過程中脫膠方法的選擇提供參考。
 
1材料與方法
 
1.1實驗材料
 
22種大豆毛油由益海嘉里集團提供;氘代氯仿、99.5%一水合氫氧化銫,由AldrichChemicalCompany提供;PLA1(LecitaseUltra)由諾維信(中國)生物技術有限公司提供;其他試劑均為分析純。
 
BrukerAscend400型超導核磁共振波譜儀,瑞士布魯克拜厄斯賓有限公司;HeraeusMultifugeX3臺式通風型離心機,賽默飛世爾科技;Carousel6Plus型平行反應器,英國Radleys公司;IKAT25型高速剪切機,德國IKA公司。
 
1.2實驗方法
 
1.2.1大豆毛油中的磷脂組成測定[9]
 
稱取80~90mg油樣(精確到1mg),加入5μL磷酸三甲酯(TPP)氯仿稀釋液(體積比1∶50)為內標。依次加入氘代氯仿,甲醇,pH為8.5、濃度為02mol/L乙二胺四乙酸-銫(EDTA-Cs)各600μL,混勻后加入核磁共振管。
 
分析條件:31PNMR工作頻率600MHz;檢測探頭為PABBONMR;溫度25℃;脈沖寬度11.2μs;脈沖延遲時間2s;掃描次數16;31PNMR的譜寬64102Hz;采樣點數65536。
 
采用內標法定量計算毛油中磷脂各組分的含量以及各磷脂組分在毛油的總磷脂中的占比。
 
1.2.2PLA1深度脫膠
 
準確稱取30g油樣,預熱至55℃。參考諾維信提供的最適脫膠條件,添加42.6μL50%的一水合檸檬酸溶液結合去除金屬離子進行深度脫膠,10000r/min剪切1.5min。然后在55℃、400r/min條件下反應30min。
 
加入37.5μL16%的氫氧化鈉溶液,再加入PLA1,PLA1的添加量為50mg/kg。最后補加去離子水,使水的添加量至油樣的2.5%,10000r/min剪切1.5min。剪切完成后,體系在55℃、400r/min條件下反應4h。反應結束后,升溫至85℃,維持10min。隨后樣品迅速以10000g離心10min,取上層油層檢測含磷量。
 
1.2.3含磷量測定
 
參照國標GB/T5537—2008測定含磷量。
 
1.2.4數據處理
 
采用Mintab16.2.3進行顯著相關性、顯著差異性分析,相關性分析采用Person分析(p<0.05),差異性分析采用ANOVA分析(p<0.05)。
 
2結果與分析
 
2.122種大豆毛油的磷脂組成及含量
 
大豆毛油中的磷脂組成受大豆品種、生長環境、制油工藝和儲運條件等多種因素的影響。本實驗中涉及到的22種毛油,使用了來自4個不同國家的大豆,由益海嘉里下屬位于全國不同地區的8家工廠提供。
 
根據水化能力的差異,植物毛油中的磷脂可分為水化磷脂和非水化磷脂,非水化磷脂主要由PA的鈣鎂鹽組成[10]。非水化磷脂的脫除是毛油脫膠的難點所在,非水化磷脂即使經過16次水洗也無法被完全去除[11]。表1為4個不同國家大豆制取毛油的磷脂含量以及磷脂組成。
 
 
 
由表1可知,4個不同國家大豆制取的毛油的磷脂含量沒有顯著差異,但PA和PC在磷脂中的占比存在一定差異。與其他樣品相比,使用巴西大豆制取的毛油,PA在總磷脂中的占比偏高而PC在總磷脂中的占比偏低。使用美國和阿根廷大豆制取的毛油,PA在總磷脂中的占比偏低。使用美國大豆制取的毛油PC在總磷脂中的占比高于其他樣品。非水化磷脂主要由PA的鈣鎂鹽組成,PA含量較高的毛油,非水化磷脂含量也可能較高。因此,使用巴西大豆制取的毛油,非水化磷脂的含量可能高于其他產地大豆制取的毛油。
 
本實驗涉及的22個樣品中,有4個樣品使用了中國大豆為制取原料。其中的2個樣品分別使用了同一批次的正常、變質兩類大豆為原料。正常大豆制取的毛油磷脂含量為1721.63mg/100g,PA占比為22.67%;變質大豆制取的毛油磷脂含量為2237.14mg/100g,PA占比為28.00%。變質大豆制取毛油的磷脂含量和PA占比均明顯高于正常大豆制取的毛油,這可能是因為大豆在變質過程中,組織結構被破壞,內含磷脂酶水解其他磷脂單體,使得磷脂含量和PA占比升高。
 
2.2大豆毛油磷脂組成對PLA1深度脫膠的影響
 
對22種大豆毛油進行PLA1深度脫膠,結果發現大多數情況下PLA1深度脫膠的脫膠效果良好。22個油樣中,有18個油樣經PLA1深度脫膠后,含磷量降至10mg/kg以下,其中14個樣品含磷量降至5mg/kg以下。4個含磷量大于10mg/kg的油樣中,有3個樣品使用了來自巴西的大豆為原料,另一個樣品的原料為來自中國的變質大豆。
 
2.2.1磷脂單體占比及PA含量對PLA1深度脫膠的影響
 
磷脂酶只能在水油界面與磷脂發生反應。不同磷脂單體的結構不同,水化絮凝成膠束的速度以及臨界膠束濃度有所差異,因而凝聚到水油界面的難易程度也有區別。毛油中4種主要磷脂的水化速率,從高到低依次為PC、PI、PE、PA[8]。水化速率較高的磷脂臨界膠束濃度較低,水化速率較低的磷脂臨界膠束濃度較高[12]。毛油的磷脂組成不同,可能對PLA1深度脫膠效果造成一定影響。不同磷脂單體的占比與PLA1深度脫膠油含磷量的相關系數見表2。
 
 
由表2可知,大豆毛油磷脂中PA和PC的占比對PLA1深度脫膠效果存在一定影響。PA的占比與PLA1深度脫膠油含磷量呈極顯著正相關關系,相關系數為0.585(p<0.01)。水化速率較慢、臨界膠束濃度較高的PA占比越高,脫膠油含磷量越高,脫膠效果越差。PC的占比與PLA1深度脫膠油含磷量呈顯著負相關關系,相關系數為-0.511(p<0.05)。水化速率較快、臨界膠束濃度較低的PC占比越高,脫膠油含磷量越低,脫膠效果越好。
 
非水化磷脂主要由PA的鈣鎂鹽組成,因此PA在毛油中的絕對含量也可能對PLA1深度脫膠效果造成影響。大豆毛油中PA含量與PLA1深度脫膠油含磷量的關系見圖1。
 
 
深度脫膠油含磷量的關系
 
對圖1中PA含量與深度脫膠油含磷量進行相關性分析,發現大豆毛油中PA含量與經PLA1深度脫膠后的脫膠油含磷量間存在極顯著正相關關系,相關系數為0.710(p<0.01)。PA含量越高,PLA1深度脫膠油含磷量越高,因而毛油中PA含量較高可能不利于脫膠進行。
 
2.2.2磷脂比例對PLA1深度脫膠的影響
 
Kanamoto等[12]通過實驗發現,臨界膠束濃度較低磷脂的存在能夠促使臨界膠束濃度較高磷脂的臨界膠束濃度降低,使其更易凝聚至水油界面。因此,大豆毛油的磷脂比例也可能對PLA1深度脫膠效果造成一定影響。PA與其他磷脂組分的比例與PLA1深度脫膠油含磷量的相關系數見表3。
 
 
 
由表3可知,PA與其他磷脂組分組成比例對PLA1深度脫膠油含磷量存在一定影響。其中PA與PC的比例與PLA1深度脫膠油含磷量間具有相關系數最高的極顯著正相關性(p<0.01),PA/PI的影響次之,PA與PE的比例與PLA1深度脫膠油含磷量間不存在顯著關聯。這可能是由于臨界膠束濃度最低的PC能夠最大幅度地降低PA的臨界膠束濃度,使得PA更容易凝聚到水油界面與酶發生反應。PI效果次之,PE幾乎沒有效果。
 
3結論
 
研究大豆毛油磷脂組成對磷脂酶A1深度脫膠的影響。結果表明,PA占比與PLA1深度脫膠油含磷量呈極顯著正相關(p<0.01),PC占比與PLA1深度脫膠油含磷量呈顯著負相關(p<0.05),PA與PC的比例與PLA1深度脫膠油含磷量呈極顯著正相關(p<0.01)。大多數情況下,PLA1深度脫膠能夠使得大豆毛油的含磷量降至10mg/kg,甚至5mg/kg以下,滿足后續精煉工藝的要求。但對于部分PA含量較高或是PA在毛油磷脂中占比較高的毛油,經PLA1深度脫膠后,仍需進行進一步處理才能使含磷量降至10mg/kg的精煉要求。

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