精炼过程中微量成分的消长及其对食用油稳态化的影响

精炼过程中微量成分的消长及其对食用油稳态化的影响 精炼过程中微量成分的消长及其对食用油 稳态化的影响 2011年第36卷第6期中国油脂21 每碗簿- 精炼过程中微量成分的消长及其 对食用油稳态化的影响 金青哲,谢丹,张余权,王霞,王兴国, (1.江南大学食品科学与技术国家重点实验室,江苏无锡214122;2.江南大学食品学院, 江苏无锡214122;3.丰益(上海)研发中心有限公司,上海200137) 摘要:油脂精炼过程既可使油中各种天然微量成分损失,也可引入或产生其他多种微量成分,而这 些微量成分的消长对食用油的稳态化程度具有决定性影响.综述了油脂精炼各工序中微量成分的 消长规律以及其对食用油稳态化的影响,说明在油脂精炼工序应根据毛油品种,质量及成品油质量 选择合适的工艺,以便最大程度保留有益微量成分,减少有害微量成分的引入,做到适度精炼. 关键词:油脂精炼;微量成分;食用油稳态化 中图分类号:TS224;TS207.7文献标志码:A文章编号:1003—7969(2011)06—0021—04 Fluctuationoftheminorcompoundsinoilrefiningprocess anditseffectsonstabilityofedibleoil JINQingzhe,XIEDan,ZHANGYuquan., WANGXia.WANGXingguo (1.StateKeyLaboratoryofFoodScienceandTechnology,JiangnanUniversity,Wuxi21412 2,Jiangsu, China;2.SchoolofFoodScienceandTechnology,JiangnanUniversity,WuXi214122,Jiangsu,China; 3.WilmarR&D(Shanghai)CenterCo.,Ltd.,Shanghai200137,China) Abstract:Thereisareductionofsomenaturalminorcompoundsin0ilduringtherefiningprocess.Atthe sametime,eachrefiningstepmayintroduceorproducesomenewminorcompounds.Thefluctuationof minorcompoundsexertsadecisiveinfluenceonthesteadystateofedibleoil.Thegrowthanddeclinelaw oftheminorcompoundsanditseffectonthestabilityofedibleoilineachoilrefiningprocesswerere— viewedSOastoprovideevidenceforthedevelopmentandextensionofthemoderateoilrefininginour country. Keywords:oilrefining;minorcompounds;stabilityofedibleoil 油脂精炼过程中,体系与外界不断发生能量和 物质的交换,既可使油中各种天然的微量成分损失, 也可引入或产生多种其他微量成分,而这些微量成 分的消长对食用油的稳态化程度具有决定性影响. 近年来,我国油脂精炼过度趋势明显,其后果是有益 于食用油稳态化的微量成分大量损失,并引入或产 收稿日期:2010—10—25 基金项目:国家"863"项目(2010AA101504);"十一五"国家 科技支撑项目(2010BAD01B07) 作者简介:金青哲(1962),男,教授,博士,主要从事油脂化学教 学,研究和产品开发方面的工作(E?mail)jqz~arxi@163.COITI. 生了多种不利于油品质量安全的微量成分,因此大 力开发和推广油脂的适度精炼工艺技术势在必行. 油脂的适度精炼,应根据油脂种类,毛油质量和精炼 油品的等级,力求取得最高的除杂效果和最低的中 性油损耗与天然微量营养素损失,以获得稳态化的 油品.本文对油脂精炼各工序中微量成分的消长规 律及其对食用油稳态化的影响进行了综述,以期为 油脂的适度精炼提供依据. 1脱胶 油中残磷量常作为衡量脱胶效果的一个关键指 标,因为磷脂会加速食用油的不稳定化,不利于油品 储存,加工,故必须尽量除去.油脂经不同脱胶 22CHINA0IIJSANDFATS 后,其残磷量在10—30mg/kg之间,一般要求脱胶 油中残磷量低于20mg/kg…,好的脱胶方法可将油 脂的残磷量降至10mg/kg以下. 非水化磷脂对油脂精炼有很大影响,非水化磷 脂含量较多的植物油中往往伴随着较多的金属离 子,易导致食用油酸败,使产品回味.另外,油脂中 的磷脂或与蛋白质,糖类,金属离子等形成复合物而 呈现很深的颜色,或氧化分解呈色,出现色素固定及 回色,影响油脂色泽.成品油含磷量大于5mg/kg 时,油脂极容易出现返色.含磷量高的植物油在高 温条件下蒸馏脱酸易发生炭化,使油品色泽加深或 发暗.因此,降低含磷量,会提高成品油的烟点及热 稳定性.通常成品油含磷量应低于1mg/kg. Zhang等研究发现,大豆膨化加工后毛油中 磷含量(958mg/kg)比传统方法加工的毛油中磷含 量(890mg/kg)稍高,但经水化脱胶后,前者的磷含 量减少了93.2%,而后者只减少78.6%,这表明膨 化工艺得到的毛油中的磷脂比采用传统工艺得到的 毛油中的磷脂更易水化而被去除. 以钙,镁盐形式存在的非水化磷脂可以通过在 中和前向70,90?的油中加入0.25%的磷酸而除 去J,也可以通过加入碱液和碳酸钠的混合物精炼 除去.用磷酸处理有助于除去油中的金属离子,也 能够减少精炼损失.Ohlson等分别用乙酸,草 酸,硼酸和硝酸作为添加物对脱胶过程进行了研究, 结果发现草酸效果最好,用草酸脱胶,油中磷含量比 用磷酸脱胶还要低,而且减少了磷酸处理时对水的 污染. Lunde等研究了油中存在的金属离子(以钙, 镁为主)的螯合作用与磷脂含量的关系,发现螯合 作用随磷脂含量的升高而增强,当磷脂含量在3, 60mg/kg时,螯合作用达到最大.这提示选用合适 的离子交换剂可以使非水化磷脂转化为水化磷脂而 除去.Jung等研究发现,精炼过程中磷,铁的去除 量之间有很大的相关性,其方程为:Y=197.74X一 62.35,r=0.99,式中y和分别为油脂中磷和铁的 含量,mg/kg.磷含量的降低也保证了金属铁的去除. 2碱炼脱酸 碱炼是精炼工序中导致中性油损失最大的一 步,同时,它对成品油的色泽,氧化稳定性和存储性 等有显着影响.大豆油如果未经合适的碱炼,则后 续脱色,脱臭效果均将受到影响,成品油不能达标或 影响稳态化. 表面上碱炼的主要目的是降低油脂的酸值,但 实质上是进一步去除磷脂,特别是非水化磷脂,同 时,由于金属元素大多与磷脂结合,去除磷脂的同时 也有效地除去了金属元素.据报道,碱炼对铁,铜, 锰,铅,锌,砷等重金属的去除率可达50%以上,这 种去除作用部分归因于皂对其结合或吸附作用,有 时,皂脚可吸附多于90%的金属离子.但碱炼过程 使用的加工辅料——工业级氢氧化钠会将少量重金 属带人油脂体系,给食用油的稳态化带来危害. Verleyen等对大豆油精炼过程中的酯化甾醇 和游离甾醇进行了研究,发现碱炼是造成甾醇损失 的主要步骤之一,但酯化甾醇几乎没有损失,游离甾 醇形成胶束进人皂脚,碱炼前后损失27%左右.有 研究表明,由于碱液和皂脚的吸附,12%左右的生育 酚在碱炼工序中损失_8J.Pestana等研究发现,碱 炼是造成米糠油中一谷维素损失的主要工序,使 其含量低至毛油的4%. 3脱色 脱色在于改善油脂色泽,提高油脂品质和为进 一 步脱臭提供合格的原料油.碱炼油水洗后,油中 仍存在少量水不溶性皂,如钙皂,镁皂等,以及来自 油脂加工设备的微量铁,铜,这些物质均须在脱臭之 前除去,以确保油脂稳定性. 一 些加工色素体如类胡萝b素,棉酚的氧化产 物往往使油脂呈现黄褐色或棕褐色,脱色可去除与 残磷,残皂相结合的加工色素和金属类衍生物色素. 脱色工段对去除大豆油叶绿素起到主要作用.有研 究表明,叶绿素在毛油和碱炼油中含量分别为 0.30mg/kg和0.23mg/kg,脱色油降至0.08mg/kg. 实际上,有些情况下脱色对色泽的降低并没有 明显的效果.大豆油色泽较浅,因此脱色处理主要 不是为了去除色素,而是要脱除色素以外的其他杂 质,为下一步脱臭工序提供合格的原料油.大豆油 的脱色工序是不可或缺的,即使毛油色泽很浅,脱色 也不能马虎.与色素类物质相比,活性白土会优先 吸附皂类物质,而皂类对磷脂又有夹带作用.因此, 在脱色阶段,白土的主要作用实际上是吸附残磷和 残皂,从而保证进入脱臭塔的油品只含极其微量的 ,由此确保不对塔板产生不良影响(糊 残皂,残磷 化),或加深精炼油的色泽. 活性白土对油脂中其他一些微量成分也有吸附 和破环作用.如甾醇被吸附的同时还会被脱水而生 成碳氢化合物_】.不过脱色对这些微量物的影响 并不大,如甾醇,角鲨烯和V的脱色损失量仅在 5%以内. 白土对Ot一生育酚和6一生育酚的影响很小,而 一 生育酚能部分被吸收和氧化.在脱色过程中,若 油温较高,一部分一生育酚会转化成—TDE(5一 2011年第36卷第6期中国油脂23 [tocopheryloxy]一y—tocophero1).在油品储藏过程 中,由于温度降低,这种无色的前体物质又经某些反 应,重新变成有色物质,使油品颜色加深.储藏时间 越长,油色变得越深.这是目前对于大豆油返色 现象的一种解释.目前,尚不能准确地说明是哪一 种或哪几种因素造成油脂返色,但认为与白土作用 过度而使油脂及其微量成分的化学结构不稳定(降 解或异构化)有直接关系. 活性白土如果活性较高,会导致脱色油酸值上 升,一般白土用量增加1%,脱色油的酸值上升约 0.212].这种现象的发生,一方面是由于白土表面的 质子酸对游离脂肪酸有催化作用,另一方面与白土本 身内表面的酸性点及一些无法洗脱的酸性盐提供酸性 成分有关?.白土活性度越大,脱色油中的二级氧化 产物就越多,若脱臭不净,就会影响到油品的烟点_1. 脱色还能有效地除去微量重金属,重多环芳烃, 残留农药以及黄曲霉毒素,对3,4一苯并芘的去除 效率更可达90%,同时白土吸附可将黄曲霉毒素含 量降至安全的痕量水平. 采用混合油脱色法可改善油脂的稳定性.为了 消除大豆油中多不饱和脂肪酸氧化产生的劣变气味 与滋味(主要是各种氧化产物),采用非极性溶剂 (如浸出溶剂)制备得到的混合油,使其通过装填硅 胶吸附剂的柱子,在油脂渗滤过程中,脱除油中的氧 化产物,然后再脱去溶剂.结果不仅获得具有较高 感官稳定性的优质大豆油,而且延缓了大豆油的氧 化劣变速率,从而延长其货架寿命?. 4脱臭 脱臭基本上是一个高温,高真空水蒸气蒸馏过 程,亦是改善油脂品质最为关键的步骤,特别是对色 素的最终去除起决定性作用(例如,油脂色泽可从 脱臭前的R4Y40降至R0.7Y7),另外还可将油中的 游离脂肪酸含量降至最低,提高烟点.唐萍华?刮研 究发现,精炼大豆油的游离脂肪酸含量与烟点呈线 性相关,其方程为:Y=233.39,374.67X,式中】/为 烟点,?;为游离脂肪酸含量,%. 脱臭能有效去除油中小分子的多环芳烃,残留农 药.经脱臭处理,油中残留溶剂量可降至痕量水平. 脱臭会造成油中某些微量成分严重损失,Desai 等对巴西南部大豆油的研究结果表明,脱胶及碱 炼对大豆油V的损失很少(6%),但脱臭损失22% 的V. 脱臭也会明显产生一定数量新的有害物,主要 是不饱和脂肪酸的异构体和低聚物等,其程度随脱 臭器结构和操作条件(如温度,时间)等因素而异. H6nona等ll副研究多不饱和脂肪酸异构化模型发 现,脱臭温度高于220?或230?时,亚麻酸异构化 加剧,亚油酸在240cI=以上时异构化也会加剧. Evans等对抑制大豆油氧化的最佳生育酚含 量进行研究时发现,抑制大豆油氧化的最佳含量取 决于天然生育酚混合物的比例和各单体的含量,天 然生育酚混合物的最佳含量在340—660mkg之 间.当生育酚含量超过其最佳抑制含量时,抗氧化 活性会明显降低,消失,甚至会产生促氧化的行为. DeGreyt等研究结果表明,脱臭阶段V的保留率 主要受压力,操作温度及搅拌蒸汽的影响,在一定工 艺条件下,脱臭时间对其没有显着的影响. 张骊等通过Lurgi公司半连续不锈钢5层脱 臭塔研究大豆油脱臭温度与聚合物生成量之间的关 系,当温度从脱臭塔第1层190?升至第4层240? 时,二聚体或低聚体含量仅从0.5%增至0.9%,但 当塔板第4层温度升高到270?时,二聚体或低聚 体含量有明显升高,从0.5%增至I.5%左右. 武丽荣报告,230?脱臭4h,大豆油中近 1%亚油酸发生反式化或异构化,而几乎50%的亚 麻酸发生反式化或异构化.目前,我国脱臭大豆油 中反式酸总量高者可达2%,4%,有些品种的油脂 甚至更高;聚甘油酯的含量则达到0.4%,1.0%. 2006年以来,对脱臭过程形成的三氯丙醇酯 (3一MCPD)的研究引起重视.Svejkovska等研 究测定了100多个各精炼工序的葵花仁油和菜籽油 样品中的3一MCPD含量,结果表明:毛油平均小于 0.1mg/kg;脱臭油最小值小于0.2mg/kg,最大值 21.5mg/kg,平均为0.9mg/kg. 表1,表2分别为盘式与填料式脱臭塔脱臭油 中反式酸及V保留率的比较.可以看出,填料 式脱臭油反式酸含量比盘式低,同时在V保留上也 占优势. 表1盘式与填料式脱臭塔脱臭油中反式酸含量 表2盘式与填料式脱臭塔脱臭油中V保留率 CHINA0ILSANDFATS2011V0l_36No.6 5结束语 油脂精炼过程中微量成分的消长对食用油的稳 态化具有决定性影响,根据毛油的品种和质量情况, 拟定合适的油脂精炼工艺流程,尽量去除对食用和 健康有害的物质,最大程度地保留有益的物质,提高 食用油的稳态化,是油脂精炼的主要目的.近年来, 我国油脂精炼过度趋势明显,其后果是有益于食用 油稳态化的微量成分大量损失,并引入或产生了多 种不利于油品稳态化的微量成分,为此,应大力倡导 食用油适度精炼工艺和技术.同时,适度精炼是个 系统工程,油品稳态化程度的改善,工艺效果的好 坏,不完全取决于某个单一工序,而是要靠前后道工 序密切配合,适度精炼贯穿于整个油脂精炼过程. 参考文献: [1]ORTHOEFERF.大豆油的脱胶和精炼[J].中国油脂, 2003,28(3):79—80. 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