不同方法脫除米糠蠟糊中膠質(zhì)的對(duì)比研究

陳小軍,李桂華＊,劉振韜

(1.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院,河南鄭州 450052;2.信陽(yáng)供電公司生產(chǎn)技術(shù)部,河南信陽(yáng) 464000)

不同方法脫除米糠蠟糊中膠質(zhì)的對(duì)比研究

陳小軍1,李桂華1＊,劉振韜2

(1.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院,河南鄭州 450052;2.信陽(yáng)供電公司生產(chǎn)技術(shù)部,河南信陽(yáng) 464000)

以米糠蠟糊為原料,采用 4種方法對(duì)米糠蠟糊進(jìn)行脫膠研究.單因素分析表明,采用單純加入蒸餾水對(duì)米糠蠟糊脫膠效果較差,20%磷酸溶液與 10%檸檬酸溶液對(duì)米糠蠟糊的脫膠效果差別不明顯,DG-吸附劑對(duì)脫除米糠蠟糊中的膠質(zhì)具有較好的效果.DG-吸附劑在脫膠時(shí)間 70 min,脫膠溫度 80℃,脫膠劑用量 9%的條件下可以使米糠蠟糊中的磷脂由 3.61%降至0.16%,并且減輕了后續(xù)脫色的負(fù)擔(dān).

米糠蠟糊;脫膠;磷脂含量

0 前言

米糠蠟是水稻生長(zhǎng)過(guò)程中生化合成的天然脂質(zhì),是由高級(jí)脂肪酸和高級(jí)一元醇所組成的酯類混合物,和油脂等一起共存于稻谷皮層中,在米糠榨油或溶劑浸出制油過(guò)程中,隨同油脂分離出來(lái)[1].

米糠蠟糊的膠質(zhì)主要是磷脂,其他膠質(zhì)還有蛋白質(zhì)及其分解產(chǎn)物、黏液質(zhì)以及膠質(zhì)與多種微量金屬 (Ca、Mg、Fe、Cu)形成的配位化合物和鹽類.脫膠的主要目的是去除磷脂、微量重金屬、蛋白質(zhì)、糖類和一些熱敏性色素.水化法脫除米糠蠟糊中的膠質(zhì),是利用磷脂與水接觸凝聚成膠團(tuán),然后進(jìn)行分離的方法.酸化法與水化法相似,在脫膠過(guò)程中加入的是含有磷酸或檸檬酸的水溶液,利用檸檬酸和磷酸可以使非水化磷脂轉(zhuǎn)化成水化磷脂,能更好地脫除米糠蠟糊中的磷脂.DG-吸附劑脫除米糠蠟糊中膠質(zhì)的方法為本實(shí)驗(yàn)室的方法.DG-吸附劑是采用對(duì)膠體具有吸附特性的膨潤(rùn)土和硅酸鹽、促使非水化磷脂轉(zhuǎn)化成水化磷脂的檸檬酸、具有助濾作用的珍珠巖按一定比例配制而成.DG-吸附劑對(duì)米糠蠟糊中的磷脂具有一定的吸附作用,在一定條件下形成吸附與解吸的平衡狀態(tài),然后進(jìn)行離心分離.

國(guó)內(nèi)外對(duì)于米糠蠟的脫膠研究較少.日本有專利報(bào)道[2],在利用乙醇精制米糠蠟的過(guò)程中,利用部分磷脂溶于乙醇的特性,可以脫除米糠蠟中的部分磷脂.浙江糧食科學(xué)研究所[3]采用酸化法對(duì)米糠蠟進(jìn)行脫膠研究,100 g米糠蠟 (丙酮可溶物 42%)可以脫除膠質(zhì) 5.3 g.

作者采用蒸餾水、20%磷酸溶液、10%檸檬酸溶液、DG-吸附劑 4種方法對(duì)米糠蠟進(jìn)行脫膠研究.探討時(shí)間、溫度、用量 3個(gè)因素對(duì)脫膠效果的影響,并對(duì) 4種脫膠方法進(jìn)行對(duì)比.

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)原料

米糠蠟糊:山東安康制藥有限公司提供,理化指標(biāo)見(jiàn)表1.

表1 米糠蠟糊的理化指標(biāo)

1.2 試劑與儀器裝置

10%檸檬酸溶液、20%磷酸溶液、DG-吸附劑 (膨潤(rùn)土、硅酸鈉、珍珠巖、檸檬酸混合配制而成)、鉬酸鈉、鹽酸、硫酸、氧化鋅、氫氧化鉀、磷酸二氫鉀、硫代硫酸鈉、硅酸鈉、韋氏試劑以及常用指示劑,以上試劑除特別說(shuō)明外均為分析純.

DZF—6050真空干燥箱:上海申賢恒溫設(shè)備廠;CSCL—3型智能恒溫磁力攪拌器:上海豫康科教儀器設(shè)備有限公司;BS210—S電子天平:北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司;TU—1800PC紫外可見(jiàn)分光光度計(jì):北京普析通用儀器有限公司.

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 原料理化性質(zhì)的測(cè)定

酸價(jià)測(cè)定 (GB/T 5530-2008);丙酮不溶物含量測(cè)定 (SN/T0802.2-1999);磷脂含量的測(cè)定(GB/T 5537-2005);水分及可揮發(fā)物含量測(cè)定(GB/T 5529-2008).

1.3.2 米糠蠟糊脫膠的方法

水化法、20%磷酸溶液法、10%檸檬酸溶液法:準(zhǔn)確稱取 50 g米糠蠟糊于攪拌加熱裝置中升高至指定溫度,按米糠蠟糊質(zhì)量加入一定百分量的溶液 (所加入的溶液應(yīng)加熱至反應(yīng)溫度),在恒溫?cái)嚢钘l件下進(jìn)行一定時(shí)間后,放入保溫箱中靜置 24 h分層,上層為脫膠米糠蠟糊,下層為磷脂與水的絮凝產(chǎn)物.

DG-吸附劑脫膠方法:準(zhǔn)確稱取 50 g米糠蠟糊于攪拌加熱裝置中升高至指定溫度,按米糠蠟糊質(zhì)量加入一定百分量的 DG-吸附劑,在恒溫?cái)嚢钘l件下進(jìn)行一定時(shí)間后,進(jìn)行離心分離,離心分離后上層為脫膠后的米糠蠟糊,下層為吸附了磷脂的DG-吸附劑.

脫膠后米糠蠟糊按照 GB/T 5537-2005測(cè)定磷脂含量來(lái)評(píng)價(jià)脫膠效果.

1.3.3 磷含量測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)曲線

利用磷酸二氫鉀配制系列濃度的溶液,依據(jù)不同濃度在 650 nm下的吸光度繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,見(jiàn)圖1.

圖1 磷含量標(biāo)準(zhǔn)曲線

由圖 1可得磷含量標(biāo)準(zhǔn)曲線公式為 y=5.811 4x+0.000 4,其中 R2=0.999 2,此公式線性關(guān)系良好,可作為磷含量標(biāo)準(zhǔn)曲線公式.

2 結(jié)果與分析

2.1 脫膠時(shí)間對(duì)脫膠效果的影響

按脫膠溫度 70℃,蒸餾水用量 7%,20%磷酸溶液用量 7%,10%檸檬酸溶液用量 7%,DG-吸附劑用量 7%分別進(jìn)行試驗(yàn).設(shè)定時(shí)間分別為10、30、50、70、90 min.

圖2 脫膠時(shí)間對(duì)脫膠效果的影響

由圖 2可知,隨著脫膠時(shí)間的延長(zhǎng),米糠蠟糊中的磷脂含量逐漸降低.加入蒸餾水與加入檸檬酸溶液脫膠 50 min后,米糠蠟糊中的磷脂含量變化微弱.加入磷酸溶液脫膠與加入 DG-吸附劑脫膠 70 min后,米糠蠟糊中的磷脂含量變化趨于平緩.磷脂具有強(qiáng)的吸水性,與水相遇能快速水合,同時(shí)非水化磷脂與磷酸或檸檬酸反應(yīng)而轉(zhuǎn)化為水化磷脂.由于米糠蠟糊較黏稠,與水、磷酸溶液和檸檬酸溶液接觸比表面積較小,所以在反應(yīng)初期米糠蠟糊中的磷脂含量呈逐漸降低的趨勢(shì),而隨著時(shí)間的延長(zhǎng),米糠蠟糊中磷脂與水、磷酸和檸檬酸溶液的反應(yīng)趨于平衡.DG-吸附劑對(duì)米糠蠟糊進(jìn)行脫膠,因其是固體顆粒,較難與米糠蠟糊充分混勻,70 min前并未達(dá)到吸附平衡,70 min后與米糠蠟糊中的膠質(zhì)形成了吸附與解吸的平衡.綜合以上分析,米糠蠟糊在上述條件下的最佳水化脫膠時(shí)間為 50 min、磷酸溶液脫膠時(shí)間為 70 min、檸檬酸溶液脫膠時(shí)間為 50 min、DG-吸附劑脫膠時(shí)間為 70 min.

2.2 脫膠溫度對(duì)脫膠效果的影響

按水化脫膠時(shí)間 50 min、用量 7%,20%磷酸溶液脫膠時(shí)間 70 min、用量 7%,10%檸檬酸溶液脫膠時(shí)間 50 min、用量 7%,DG-吸附劑脫膠時(shí)間70 min、用量 7%分別進(jìn)行試驗(yàn).設(shè)定脫膠溫度分別為 50、60、70、80、90 ℃.

圖3 脫膠溫度對(duì)脫膠效果的影響

由圖 3可知,加入蒸餾水、磷酸溶液、檸檬酸溶液對(duì)米糠蠟糊進(jìn)行脫膠,在 70℃前隨著溫度的不斷升高,米糠蠟糊中磷脂含量逐漸降低,溫度達(dá)到 70℃時(shí),磷脂在米糠蠟糊中的含量達(dá)到最低,溫度超過(guò) 70℃時(shí)磷脂在米糠蠟中含量有明顯的回升.磷脂與水凝聚形成膠粒的過(guò)程是可逆的,當(dāng)溫度高于形成膠粒的臨界溫度時(shí),已凝聚的膠粒會(huì)重新分散,從而使米糠蠟糊中的磷脂含量回升.DG-吸附劑對(duì)米糠蠟糊進(jìn)行脫膠,在 80℃前隨著溫度的降低,米糠蠟糊中的磷脂含量逐漸降低.80℃時(shí)米糠蠟糊中的磷脂含量降到最低.當(dāng)溫度升高到 90℃時(shí)米糠蠟糊中的磷脂含量又升高.DG-吸附劑與磷脂在一定溫度下達(dá)到吸附解吸平衡,當(dāng)溫度高于臨界溫度時(shí),DG-吸附劑與磷脂不再吸附,而是進(jìn)行解吸的過(guò)程.綜上所述,米糠蠟糊在上述條件下的最佳水化脫膠溫度為70℃、磷酸溶液脫膠溫度為 70℃、檸檬酸溶液溫度為 70℃、DG-吸附劑脫膠溫度為 80℃.

2.3 用量對(duì)脫膠效果的影響

按水化脫膠時(shí)間 50 min、脫膠溫度 70℃;20%磷酸溶液脫膠時(shí)間 70 min、脫膠溫度 70℃;10%檸檬酸溶液脫膠時(shí)間 50 min、脫膠溫度 70℃;DG-吸附劑脫膠時(shí)間 70 min、脫膠溫度 80℃分別進(jìn)行試驗(yàn).設(shè)定用量分別為 3%、5%、7%、9%、11%.

圖4 用量對(duì)脫膠效果的影響

由圖 4可知,隨著蒸餾水、磷酸溶液、檸檬酸溶液用量的增加,米糠蠟糊中磷脂含量逐漸降低,但是在用量超過(guò) 7%時(shí),磷脂在米糠蠟糊中的含量又逐漸升高.米糠蠟糊中含有大量的油脂,當(dāng)所加入的溶液超過(guò)一定的量時(shí),水與油形成了局部的水、油或油、水乳化現(xiàn)象而難于分離,致使米糠蠟糊中的磷脂含量又逐漸升高.DG-吸附劑對(duì)米糠蠟糊進(jìn)行脫膠,隨著加入量的增加,吸附的磷脂越多,當(dāng)用量超過(guò) 9%時(shí),米糠蠟糊中的磷脂含量降低趨勢(shì)不再明顯.綜上所述,米糠蠟糊在上述條件下的最佳水化脫膠蒸餾水用量為 7%、磷酸溶液用量為 7%、檸檬酸溶液用量為 7%、DG-吸附劑用量為 9%.

2.4 最佳條件下的脫膠效果(表1)

表1 最佳條件下的脫膠效果

由于米糠蠟糊中存在一定量的非水化磷脂,單純的水化脫膠對(duì)米糠蠟糊的脫膠效果較差.20%磷酸溶液與 10%檸檬酸溶液對(duì)米糠蠟糊的脫膠效果差別不明顯,加入的磷酸溶液與檸檬酸溶液與米糠蠟中的非水化磷脂作用,使非水化磷脂轉(zhuǎn)化為水化磷脂[4],并且采用 20%磷酸溶液脫膠后,加重了米糠蠟后續(xù)加工過(guò)程中脫色的負(fù)擔(dān).DG-吸附劑對(duì)米糠蠟蠟糊的脫膠效果較顯著,由于DG-吸附劑中含有水溶性硅酸鹽,在米糠蠟糊中吸附少量水分后比表面積增加,它對(duì)微量金屬、磷脂有很高的選擇性吸附活性[5],在最佳條件下使米糠蠟糊中的磷脂含量降到了0.16%.同時(shí),DG-吸附劑中含有的膨潤(rùn)土可以起到吸附色素的作用,可以有效地去除米糠蠟糊中的色素類物質(zhì),有利于改善米糠蠟的外觀顏色.

3 結(jié)論

水化脫除米糠蠟糊中的磷脂效果最差,20%磷酸溶液脫膠效果要比水化脫膠效果好,10%檸檬酸溶液脫膠效果比 20%磷酸溶液脫膠效好一點(diǎn),DG-吸附劑脫除米糠蠟糊中的磷脂效果最佳,可以使米糠蠟糊中的磷脂含量由 3.61%降到0.16%.

[1] 李桂華,錢向明.精制糠蠟的制取工藝研究[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào),2003,18(5):58-61.

[2] Nakamura Hiroatsu.Method for producing purified ricewax:Japan,2006274247[P].2006-10-12.

[3] 許仁溥.米糠蠟制備和開(kāi)發(fā)[J].糧食與油脂,2005,19(4):35-37.

[4] 鐘海雁,張余權(quán),孫漢洲,等.茶油水化脫膠工藝研究 [J].經(jīng)濟(jì)林研究,2004,22(1):29-31.

[5] 黃顯慈.國(guó)外食用油脂脫色的新概念與新方法[J].中國(guó)油脂,2003,28(9):64.

COMPAR ISON OF DEGUMM ING EFFECTS OF R ICE BRAN WAX BY D IFFERENTMETHODS

CHEN Xiao-jun1,L I Gui-hua1,L IU Zhen-tao2
(1.School of Food Science and Technology,Henan University of Technology,Zhengzhou450052,China;2.Production Technology D ivision,Xinyang Power Com pany,X inyang464000,China)

The paper studied the degumming effectsof rice bran wax by fourmethods.The single factor experiments showed that the method had poor degumming effect by adding distilled water only;the method had no remarkable degumming effect by adding 20%phosphoric acid and 10%citric acid;and the method usingDG-adsorber had the best degumming effect.The method usingDG-adsorber could reduce the content of phospholipids in the rice bran wax from 3.61%to 0.16%under the conditions of degumming time 70 minutes,degumming temperature 80℃,and the amount of the degumming agent 9%,thereby reducing the burden of the following decoloring step.

rice bran wax;degumming;phospholipids content

TS201.2

B

1673-2383(2011)01-0014-04

2010-10-25

陳小軍 (1986-),男,內(nèi)蒙古通遼人,碩士研究生,研究方向?yàn)榧Z食油脂與植物蛋白.

＊通信作者