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精煉工藝對玉米油微量成分變化的影響

發布日期:2019-04-01 10:24來源:中國油脂網作者:未知點擊次數:
 李 鵬1,張桂雨1,2,陳永軍1,李龍成1
(1.山東凱斯達機械制造有限公司,山東 濟寧272073; 2.江南大學 食品學院,江蘇 無錫214122)
 
 
摘要:以在超級脫膠結合白土預脫色-復脫色以及雙塔脫臭脫酸工藝生產線上取樣的玉米毛油、脫膠油、脫蠟油、脫色油、脫臭油為研究對象,對其游離脂肪酸、磷、金屬離子、色素、生育酚含量及過氧化值進行測定,考察精煉工藝對玉米油微量成分變化的影響。結果表明:雙塔脫臭脫酸工藝可以明顯降低玉米油中游離脂肪酸含量;超級脫膠工藝可去除玉米油中約95%的磷脂;脫膠和脫色可明顯降低金屬離子含量;大部分色素在脫色工段被去除;經脫臭后,成品油中總生育酚損失19.9%;脫膠使玉米油過氧化值升高,脫色和脫臭可使過氧化值明顯降低。說明應根據玉米毛油品質選擇合適的精煉工藝,以最大限度地保留有益微量成分,去除有害成分,做到適度精煉。
關鍵詞:玉米油;精煉工藝;微量成分
中圖分類號:TS225.1;TQ644.4   文獻標識碼:A
文章編號1003-7969(2018)11-0010-04
 
Effects of refining process on trace components in corn oil
LI Peng1, ZHANG Guiyu1,2, CHEN Yongjun1, LI Longcheng1
(1.Shangdong ChemSta Machinery Manufacturing Co., Ltd., Jining 272073, Shandong, China;
2.School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, Jiangsu, China)
 
 
Abstract:With corn oil samples including crude oil, degummed oil, dewaxed oil, bleached oil and deodorized oil from production line of super degumming combined with pre-bleaching-re-bleaching, deodorization and deacidfication using twin towers as research subjects, the contents of free fatty acid, phosphorus, metal ions, pigment and tocopherol, and peroxide value were determined in order to investigate the effects of refining process on trace components in corn oil. The results showed that free fatty acid content decreased obviously after deodorization and deacidification using twin towers. about 95% phospholipids were removed after super degumming. The contents of metal ions decreased obviously after degumming and bleaching. Most pigment was removed after bleaching. After deodorization, 19.9% tocopherol was lost. The peroxide value increased after degumming, but it significantly decreased after deodorization and bleaching. Therefore, suitable refining process should be selected according to the quality of crude oil. In this way, benefit minor compounds could be reserved, simultaneously, harmful minor compounds were removed, and moderate refining was achieved.
Key words:corn oil; refining process; trace component
 
玉米毛油必須經過精煉加工,去除其中的游離脂肪酸、色素、油脂氧化產物及蠟質等影響油脂品質的組分,才能得到成品油。玉米毛油色澤深、游離脂肪酸含量高、含有0.01%~0.04%的蠟質,采用傳統的精煉工藝很難使其色澤和酸值達到理想的效果,采用Unilever開發的超級脫膠結合白土預脫色-復脫色以及雙塔脫臭脫酸工藝對玉米毛油進行精煉,得到的精煉玉米油品質較高。該工藝具有以下優點:采用磷酸對毛油進行調質,在低于膠粒凝聚溫度下加入一定量的絮凝劑使液晶態的磷脂絮凝,反應結束后升溫進行離心分離膠質成分,脫膠玉米油磷含量可降至18mg/kg以下,整個脫膠工序無皂腳產生,節省了油脂洗滌水用量,減少了生產污水的排放;采用結晶溢流罐組,實現結晶、養晶自動化連續生產脫蠟,成品玉米油冷凍試驗達到30h,高于國家標準;預脫色-復脫色工藝與一次脫色工藝比較,在同樣的脫色效果下可使白土用量減少20%~50%,脫色油的紅值在2.0以下;在傳統蒸餾脫酸的基礎上采用雙塔脫臭脫酸工藝,不僅降低了成品油色澤、游離脂肪酸和反式脂肪酸含量,而且最大限度地保留了成品油中生育酚的含量。本文對超級脫膠結合白土預脫色-復脫色以及雙塔脫臭脫酸工藝生產線各工序進行取樣,分析各個工序中微量成分的消長規律及其對玉米油品質的影響,說明玉米油精煉應根據毛油品質選擇合適的工藝,以便最大限度地保留有益微量組分,去除有害成分,做到適度精煉。
 
1材料與方法
 
1.1實驗材料
 
玉米毛油、脫膠油、脫蠟油、脫色油、脫臭油,取樣自超級脫膠結合白土預脫色-復脫色以及雙塔脫臭脫酸工藝生產線。
 
α-、β-、γ-、δ-生育酚混和標準樣品,Sigma公司;氫氧化鉀、甲醇、氯化鈉、無水乙醚、無水乙醇、無水硫酸鈉、三氯甲烷,均為分析純;三氯化硼、乙醚,均為化學純;正己烷、異丙醇,均為色譜純;高純氮氣、高純氫氣,純度99.999%;基準物質:高純金屬銅和高純金屬鐵;濃硝酸。
 
數顯恒溫水浴鍋;離心機;超聲波清洗器;Waters1525高效液相色譜儀;Ice3500AAS原子吸收光譜儀;超高效液相色譜串聯四級桿質譜聯用儀,美國Waters公司;高溫馬弗爐。
 
1.2實驗方法
 
1.2.1精煉各工序玉米油的取樣
 
依次抽取3批不同批次的玉米毛油、脫膠油、脫蠟油、脫色油、脫臭油作為檢測樣品。取各檢測值的平均值進行結果分析。
 
1.2.2玉米油指標分析
 
參照GB/T5530—2005進行酸值的測定,游離脂肪酸含量與酸值的關系采用公式FFA=AV×M/(56.1×1000)×100%換算,其中FFA、AV、M分別表示游離脂肪酸含量、酸值及游離脂肪酸的平均相對分子質量;參照GB/T5538—2005進行過氧化值的測定;參照GB5009.87—2016進行磷含量的測定;采用超聲波萃取-原子吸收光譜法進行金屬離子銅離子和鐵離子含量的測定[1];采用液相色譜-質譜聯用法進行胡蘿卜素、葉黃素和葉綠素含量的測定[2-4];采用高效液相色譜法進行生育酚含量的測定[5]。
 
2結果與分析
 
2.1精煉工藝對游離脂肪酸含量的影響
 
未經精煉的玉米毛油中含有一定量的游離脂肪酸,其含量高低與油料的成熟度、制油工藝及儲藏條件等有關。成品油中游離脂肪酸含量高會使煙點降低,影響其食用品質,所以在油脂精煉過程中要盡可能地去除游離脂肪酸。圖1為不同精煉工序對玉米油游離脂肪酸含量的影響。
 
 
由圖1可以看出,脫膠玉米油游離脂肪酸含量從2.55%降至2.34%,變化不大,僅有少量的游離脂肪酸被一些極性的膠溶性雜質吸附除去。脫蠟油的游離脂肪酸含量幾乎沒有變化,因為蠟質主要是高級羧酸與高級醇形成的非極性酯類,對游離脂肪酸沒有吸附作用。采用兩段式脫色工藝進行吸附處理后的脫色油中游離脂肪酸含量降至1.83%,因為玉米油主要的游離脂肪酸為亞油酸,亞油酸的不飽和性決定了其極易氧化分解生成不飽和的醛、酮等物質,所以隨著脫色時間的延長水解生成的游離脂肪酸在白土活性位點的催化作用下進一步生成了二級氧化產物,造成游離脂肪酸含量的降低。在脫色工藝中,游離脂肪酸含量一般隨著白土用量的增加呈現微弱的上升趨勢,可能是因為白土及油脂中微量的水分在高溫條件下促使了油脂的水解。對于酸值高的油脂,物理脫酸較堿煉脫酸精煉效率高。通過雙塔脫臭脫酸后的玉米油游離脂肪酸含量降至0.04%,達到一級玉米油國家標準。
 
2.2精煉工藝對磷含量的影響
 
植物油中的磷脂分為水化磷脂和非水化磷脂,研究發現玉米油中的非水化磷脂主要以磷脂酸的形式存在[6]。磷脂酸容易與鈣、鎂等金屬離子結合從而將較多的金屬離子帶入植物油中催化加速油脂的氧化酸敗,所以在油脂精煉過程中應盡可能地去除磷脂。圖2為不同精煉工序對玉米油磷含量的影響。
 
 
由圖2可以看出,玉米毛油經磷酸調質,在低于磷脂水化臨界溫度下加入一定量的絮凝劑使液晶態的磷脂絮凝,反應結束后升溫進行離心分離,通過此工藝處理的脫膠玉米油磷含量可降至18mg/kg,油脂中約95%的磷脂在脫膠工序被除去。油脂低溫結晶形成的蠟質組分能吸附少量的膠質,脫蠟油中磷含量降低至16.05mg/kg。經后續的脫色脫臭工藝,磷含量降到1mg/kg左右,達到一級玉米油國家標準。
 
2.3精煉工藝對金屬離子含量的影響
 
油脂中的金屬離子主要是鐵離子和銅離子,其來源一是油料作物生長期間受土壤環境、施肥狀況等因素的影響;二是油脂在加工及運輸過程中帶入。這些微量的金屬離子能催化油脂的氧化酸敗。圖3為不同精煉工序對玉米油金屬離子含量的影響。
 
 
 
磷脂水化形成的液態晶囊會束縛一定量的金屬離子,使其以水化油腳的形式除去[7]。由圖3可以看出,脫膠油中鐵離子和銅離子含量分別由3.74、0.49mg/kg降至0.1、0.17mg/kg。油脂脫蠟過程中加入一定量的硅藻土或珍珠巖作助濾劑,其中含有少量的Fe2O3,以致脫蠟油中鐵離子含量升高至4.75mg/kg。脫蠟油中殘存的一些磷脂、游離脂肪酸與鐵離子作用生成深色的鐵皂及某些金屬類衍生色素會被活性白土吸附除去[8],因此脫色油中銅離子和鐵離子含量分別降低至0.02、0.11mg/kg。經高溫脫臭后成品油中的銅離子幾乎完全被去除,而鐵離子含量有微量的增加,其含量為0.17mg/kg??赡茉蛴校和ㄈ氲闹苯诱羝泻幸欢康蔫F離子;脫臭設備某個部位的生銹腐蝕對油脂的污染;填料塔中金屬填料對油脂造成的金屬污染[9]。因此,在油脂脫臭過程中,要提高蒸汽的品質,做好對脫臭設備的保養維護、定期更換填料。
 
2.4精煉工藝對色素含量的影響
 
存在于玉米毛油中的天然色素主要有胡蘿卜素、葉黃素和葉綠素,加工色素主要是油脂氧化聚合反應、蛋白質與還原糖在高溫下發生美拉德反應生成的色素。天然色素一般可以通過物理吸附去除。一部分的熱敏性加工色素可在高溫脫臭工序通過熱分解去除。圖4為不同精煉工序對玉米油色素含量的影響。
 
 
由圖4可以看出,玉米毛油中主要色素成分是葉黃素,約4.5mg/kg,這也是玉米油呈現紅色的主要原因,其次是胡蘿卜素和葉綠素,分別為1.3mg/kg和1.0mg/kg左右。葉黃素、胡蘿卜素和葉綠素經過脫膠和脫蠟工序后,去除率分別達到333%、308%和40.0%左右。經過活性白土的吸附作用,大部分色素在脫色工段中被去除,去除率分別達到77.8%、80.8%和60%。脫臭過程中,3種色素在高溫下進一步分解為小分子物質,使油脂色澤進一步變淺達到并優于國家標準。
 
2.5精煉工藝對生育酚含量的影響
 
玉米毛油中維生素E含量高達600~1000mg/100g,其中80%左右為γ-生育酚,其次為α-和δ-生育酚,也有少量的生育三烯酚[10]。生育酚對熱、酸穩定,對堿敏感,200℃不會分解。有研究表明,油脂堿煉工段中會有10%左右的生育酚損失[11],脫色過程中如果油溫較高,γ-生育酚會被白土催化氧化,造成油脂的回色[12],在同樣的脫臭條件下,填料塔比板式塔有較高的維生素E保留率[6]。圖5為不同精煉工序對玉米油生育酚含量的影響。
 
由圖5可以看出,玉米毛油經脫膠工序后,總生育酚損失很少,只有10mg/kg左右;經過脫蠟以后總生育酚損失在7.6%左右,說明經過低溫絮凝作用,少量生育酚隨著蠟質成分被去除;經過脫色之后,總生育酚損失在8.8%左右,說明脫色劑對生育酚有一定的吸附作用,脫色玉米油中α-生育酚含量有所增加,而β+γ、δ-生育酚含量均減少,這可能與γ-生育酚甲基轉移酶有關系,它能催化γ-生育酚發生甲基化反應生成α-生育酚[13-14],但其在脫色工序中的反應機理還有待研究。經脫臭以后,成品油中總生育酚損失19.9%,一部分生育酚隨著真空進入脫臭餾出物中,這部分生育酚可以通過其他方式從脫臭餾出物中提取作為油脂精煉的副產品,從而提高整個油脂精煉工藝的附加值。
 
 
2.6精煉工藝對過氧化值的影響
 
圖6為不同精煉工序對玉米油過氧化值的影響。
 
 
由圖6可以看出,經脫膠以后,玉米油的過氧化值從17.59meq/kg升至21.02meq/kg。這可能是油脂在脫膠過程中高溫所致,所以要適當控制脫膠溫度,降低其對油脂品質的影響。脫蠟油的過氧化值僅有微弱的降低,因為脫蠟是物理過程,對油脂的氧化幾乎沒有作用。脫色油過氧化值從20.86meq/kg降低至8meq/kg,油脂脫色是復雜的物理化學變化,一方面會催化油脂的氧化,另一方面活性白土對油脂的氧化產物有吸附作用。經高溫脫臭后,成品油的過氧化值達到一級玉米油國家標準。
 
3結論
 
本文考察了超級脫膠結合白土預脫色-復脫色以及雙塔脫臭脫酸工藝對玉米油微量成分變化的影響。結果表明,雙塔脫臭脫酸工藝可以明顯降低玉米油中游離脂肪酸含量;采用超級脫膠工藝可去除玉米油中約95%的磷脂;脫膠和脫色可明顯降低金屬離子含量,脫蠟過程中鐵離子含量升高;大部分色素在脫色工段被去除;經脫臭后,成品油中總生育酚損失19.9%;脫膠使玉米油過氧化值升高,脫色和脫臭可使過氧化值明顯降低。實際生產過程中,要根據玉米毛油的品質、精煉深度、客戶要求以及市場定位選擇合適的精煉工藝。此外,最大限度地分離有價值的油脂伴隨物,例如磷脂、維生素E、甾醇也是油脂精煉的任務。

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