影響油菜籽毛油脫膠因素的研究

張 紅，王鳳霞，劉美霞，劉黔霞，吳雪君

（1.中低品位磷礦及伴生資源高效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽 550016；2.甕福（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550000）

油料經(jīng)炒制后直接以壓榨或浸出方式所得第一道油稱為毛油。由于毛油中有大量磷脂、色素、游離脂肪酸、抗?fàn)I養(yǎng)因子、天然毒素、磷脂、蛋白質(zhì)等，因此需進(jìn)行脫膠、堿煉、脫色、脫臭[1-2]等工序精煉后才能食用。脫膠作為油脂精煉最重要的一步，若脫膠不徹底會(huì)影響后續(xù)精煉效果、加重工藝負(fù)擔(dān)以及油的品質(zhì)與質(zhì)量。目前，脫膠方法有水化脫膠、酸法脫膠、過濾膜脫膠、酶法脫膠、微生物脫膠、吸附脫膠[3]等。酸法脫膠因其工藝簡單易行，成為目前國內(nèi)油脂加工廠普遍使用的植物油精煉脫膠方法。毛油中的膠質(zhì)主要是磷脂，磷脂既含有易與水結(jié)合的極性較強(qiáng)的親水基團(tuán)（如膽堿、乙醇胺、肌醇、絲氨酸），也含有易與油結(jié)合的極性較弱的疏水基團(tuán)，因此可分為水化磷脂 （HP）和非水化磷脂（NHP）。非水化磷脂含有極性較弱的基團(tuán)，主要形式為磷脂酸（PA）和溶血磷脂酸的鈣鎂鹽[4-5]。一般油中的非水化磷脂即使經(jīng)過多次水洗也不能脫除（有資料顯示，經(jīng)水洗16次后的毛油中磷脂含量還是未能降低），因此需要磷酸將非水化磷脂轉(zhuǎn)化為水化磷脂，再進(jìn)行水化處理。未脫膠的菜籽毛油中磷脂含量為 1.5%～2.5%[6]，因此菜籽毛油需進(jìn)行脫膠后方可食用。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，影響毛油脫膠的因素有毛油加熱溫度、加酸量、加酸攪拌時(shí)間（酸化時(shí)間）、加水量、加水?dāng)嚢钑r(shí)間（水化時(shí)間）。為此本文設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，對(duì)以上五個(gè)影響因素在菜籽毛油的脫膠效果進(jìn)行探討。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料及試劑

原材料：油菜籽毛油由貴陽市白云區(qū)艷山紅陳氏油坊采用壓榨方式制取。

磷酸：食品添加劑磷酸（濕法）（85%），甕福（集團(tuán)）有限責(zé)任公司生產(chǎn)。

試劑：鹽酸，濃硫酸、氧化鋅、氫氧化鉀、鉬酸鈉、硫酸聯(lián)氨、磷酸二氫鉀等，以上試劑均為分析純。

1.2 主要儀器和設(shè)備

精密天平、恒溫水浴鍋、電動(dòng)攪拌器、高速離心機(jī)（TDL-5-A）、石墨加熱板（DB-XAB）、馬弗爐（可控溫度主要使用溫度在550～600℃）、紫外可見分光光度計(jì)（PELambda）。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 毛油脫膠單因素實(shí)驗(yàn)

具體操作步驟：取500g植物毛油于1000mL燒杯中，將燒杯放入預(yù)先設(shè)定好溫度的水浴中進(jìn)行攪拌，待溫度達(dá)到水浴溫度后，往燒杯中加入一定量85%磷酸溶液并持續(xù)攪拌一定時(shí)間，隨后向燒杯中加入一定量的同溫蒸餾水，繼續(xù)攪拌一段時(shí)間后，取出進(jìn)行離心分離，取上層油樣進(jìn)行分析。

單因素試驗(yàn)：采用以上脫膠操作方法，1）考察毛油加熱溫度 （50、60、70、80、90℃）對(duì)脫膠率的影響，固定反應(yīng)條件為加酸量0.2%、酸化時(shí)間20min、加水量4%、水化時(shí)間30min；2）考察加酸量 （油重0.1、0.3、0.5、0.7、0.9%）對(duì)脫膠率的影響，固定反應(yīng)條件為毛油加熱溫度70℃、酸化時(shí)間20min、加水量4%、水化時(shí)間30min；3）考察酸化時(shí)間 （10、30、60、90、120min）對(duì)脫膠率的影響，固定反應(yīng)條件為水化溫度70℃、加酸量0.2%、酸化時(shí)間20min、加水量4%、水化時(shí)間30min；4）考察加水量（油重2、4、6、8、10%）對(duì)脫膠率的影響，固定反應(yīng)條件為加熱溫度70℃、酸化時(shí)間20min、加水量4%、水化時(shí)間30min；5）考察水化時(shí)間（20、40、60、80、100min）對(duì)脫膠率的影響，固定反應(yīng)條件為水化溫度70℃、加酸量0.2%、酸化時(shí)間20min、加水量4%。每組試驗(yàn)設(shè)3個(gè)重復(fù)，以脫膠率作為脫膠效果的衡量指標(biāo)。

1.3.2 毛油脫膠正交實(shí)驗(yàn)

正交試驗(yàn)：參照單因素試驗(yàn)結(jié)果，在毛油加熱溫度、加酸量、加酸攪拌時(shí)間（酸化時(shí)間）、加水量、加水?dāng)嚢钑r(shí)間（水化時(shí)間）五個(gè)因素中進(jìn)行選擇，并以此為影響因素，進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，并以脫膠率作為脫膠效果衡量指標(biāo)。每組試驗(yàn)設(shè)3個(gè)重復(fù)，以脫膠率作為脫膠效果的衡量指標(biāo)。

1.3.3 檢測(cè)方法

參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5537-2008《糧油檢驗(yàn) 磷脂含量的測(cè)定》第一法鉬藍(lán)比色法，對(duì)毛油以及脫膠油的磷脂含量進(jìn)行檢測(cè)。

2.1 結(jié)果與分析

2.1.1 菜籽毛油脫膠單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 菜籽毛油脫膠單因素試驗(yàn)

由表1可知：1）溫度對(duì)菜籽油的脫膠率的影響比較顯著，在50～60℃時(shí)達(dá)到最大值：溫度繼續(xù)升高后，脫膠率呈下降趨勢(shì)。這可能是由于溫度較低時(shí)，溫度的升高有利于膠體的凝聚，當(dāng)溫度升高到一定程度，超過了膠體凝聚的“臨界溫度”，凝聚的膠體又重新分散開，使得脫膠率降低。2）磷酸添加量在0.1%～0.3%時(shí)脫膠率隨著磷酸添加量的增加而顯著增加，這是由于磷酸的加入，非水化磷脂轉(zhuǎn)化成水化磷脂，一起通過水化脫膠被除去；當(dāng)加入量超過0.3%之后脫膠率隨磷酸的增加不再有顯著增加，說明0.3%的磷酸已將油中大部分非水化磷脂轉(zhuǎn)化成了水化磷脂，加過多的磷酸對(duì)脫膠效果并沒有太大改善。3）延長酸化時(shí)間，對(duì)菜籽毛油的脫膠率并沒有顯著提升。4）加水量對(duì)菜籽毛油脫膠油明顯影響。加水量為4%～6%時(shí)，隨著加水量的增加，脫膠率明顯；而加水量達(dá)8%時(shí)，脫膠率隨著水的增加呈下降趨勢(shì)，這是因?yàn)榧铀螅字蛎涀兊酶菀啄墼谝黄?，利于離心分離；然而加水過量后，磷脂發(fā)生乳化，不利于磷脂分離，使脫膠率下降。5）水化時(shí)間過短，脫膠率較低；隨著水化反應(yīng)時(shí)間的延長，脫膠率顯著提高，40min后脫膠率無明顯變化。這可能是因?yàn)榱字坌枰欢ǖ臅r(shí)間，時(shí)間太短凝聚不完全；反應(yīng)時(shí)間過長，則容易發(fā)生油脂乳化。由此可知：在毛油脫膠過程，毛油加熱溫度、加酸量、加酸攪拌時(shí)間（酸化時(shí)間）、加水量、加水?dāng)嚢钑r(shí)間（水化時(shí)間）五個(gè)影響因素中，對(duì)脫膠影響較大的為：毛油加熱溫度、加酸量、加水量、水化時(shí)間。

2.1.2 毛油脫膠正交實(shí)驗(yàn)與分析

由單因素試驗(yàn)結(jié)果設(shè)計(jì)菜籽毛油脫膠正交試驗(yàn)方案（表2），使用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)助手軟件進(jìn)行四因素三水平正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，并分析結(jié)果（表3）。

表2 脫膠實(shí)驗(yàn)因素水平表

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果

正交試驗(yàn)結(jié)果看出，影響極差R大小的主次順序：A(毛油加熱溫度)>B（磷酸加入量）>C（加水量）>D（水化時(shí)間），最佳組合為：

A1B2C2D2，即油溫50℃、磷酸加入量為 0.3%，加水量為6%，水化時(shí)間為30min。

3 結(jié)論

根據(jù)單因素的試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)以上幾個(gè)因素采用L9(34)正交表設(shè)計(jì)，進(jìn)行了正交實(shí)驗(yàn)，對(duì)脫膠工藝進(jìn)行了優(yōu)化。確定菜籽油脫膠工藝的最佳參數(shù)為：溫度 50℃，磷酸添加量 0.3%，加水量6%，水化時(shí)間30min，在此脫膠條件下，脫膠效果最好，脫膠率可達(dá)為97.69%。