米糠油脫色工藝的優(yōu)化

屈巖峰，錢鐳，王鑫，張智，于殿宇

（1黑龍江東方學(xué)院，哈爾濱，150086；2東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，哈爾濱，150030；3黑龍江省北大荒米業(yè)集團(tuán)有限公司，哈爾濱，150090）

米糠油脫色工藝的優(yōu)化

屈巖峰1，錢鐳1，王鑫2，張智3，于殿宇2

（1黑龍江東方學(xué)院，哈爾濱，150086；2東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，哈爾濱，150030；3黑龍江省北大荒米業(yè)集團(tuán)有限公司，哈爾濱，150090）

為米糠油的精深加工提供理論依據(jù)，研究了米糠油的脫色工藝，通過(guò)單因素試驗(yàn)與二次正交旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)對(duì)米糠油脫色的工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化條件為：脫色溫度102.6℃、白土添加量4.4%、脫色時(shí)間31.3min、攪拌速度220r／min。優(yōu)化后的米糠油脫色率達(dá)到95.9%，且酸值較低；脫色后產(chǎn)品的品質(zhì)得到了很好的保證。

脫色；米糠油；脫色率；酸值；優(yōu)化

研究表明［1］米糠雖然只占稻谷總質(zhì)量的6%～8%，但卻占有稻谷64%的重要營(yíng)養(yǎng)成分，富含蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、膳食纖維和礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)素，還含有生育酚、生育三烯酚、角鯊烯等多種天然抗氧化劑和生物活性物質(zhì)。米糠含油率約為16%～22%［2］，從米糠中所提取出的米糠油所含飽和脂肪酸占15%～20%，不飽和脂肪酸占80%～85%，還含有維生素、活性脂肪酶等成分，這些成分均對(duì)人體具有降血脂、防止心腦血管疾病等多種營(yíng)養(yǎng)保健功能［3－5］，也被譽(yù)為“天賜的營(yíng)養(yǎng)源”［6］。所以，米糠油的加工受到了重視。脫色是米糠油加工過(guò)程最重要的工序之一，是生產(chǎn)高質(zhì)量油脂所必需的工序，在此過(guò)程中可除去油脂中的色素、過(guò)氧化物、微量金屬和磷脂等，并可防止成品油的回色，提高貨架期［7］。脫色效果的好壞直接關(guān)系到米糠油產(chǎn)品的質(zhì)量，米糠油的脫色過(guò)程常常遇到諸多問(wèn)題。本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)脫色過(guò)程中各主要因素進(jìn)行考查與優(yōu)化，期望最終得到脫色率高和品質(zhì)好的米糠油產(chǎn)品。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)原料

米糠脫膠油，由北大荒米業(yè)集團(tuán)提供；活性白土，由北大荒米業(yè)集團(tuán)提供。

1.2 試驗(yàn)儀器

脫色反應(yīng)罐；SHB－III循環(huán)水式多用真空泵；DF－101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器；LD4－2A低速離心機(jī)；721分光光度計(jì)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)步驟

先將米糠脫膠油加入反應(yīng)釜中，加入定量白土，密封。在0.1MPa抽真空條件下，放入恒溫磁力攪拌器中充分?jǐn)嚢?，定溫加熱反?yīng)。反應(yīng)達(dá)到設(shè)定時(shí)間后，打開(kāi)反應(yīng)釜，將油土混合物在4000r／min下離心10min，分離出脫色后的米糠油。降溫，待測(cè)。

1.3.2 脫色率測(cè)定［8］

用721分光光度計(jì)測(cè)定米糠油脫色前后的吸光度計(jì)算脫色率，檢測(cè)光波長(zhǎng)為665nm，1cm比色皿，以蒸餾水作參比。脫色率（%）＝（A0－A1）／A0×100%，A0為米糠油的吸光度，A1為脫色后油脂的吸光度。

1.3.3 酸值的測(cè)定

按照GB／T5530進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 脫色時(shí)間對(duì)脫色效果的影響

脫色時(shí)間對(duì)脫色效果的影響結(jié)果見(jiàn)圖1。

由圖1可知：隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，脫色率逐漸升高，當(dāng)時(shí)間為30min時(shí)達(dá)到最大值，之后脫色率開(kāi)始逐漸下降。這主要是因?yàn)椋?0min之前脫色處于初始階段，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，米糠油與脫色劑充分接觸，脫色率提高明顯；而30min后，脫色劑的吸附能力逐漸達(dá)到飽和，且由于脫色劑的存在，脫色過(guò)程始終伴隨著對(duì)油脂的催化氧化，導(dǎo)致油色加深，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)反而不利于脫色進(jìn)行，并使得酸值升高。故脫色時(shí)間控制在30min較為適宜。

圖1 脫色時(shí)間對(duì)脫色效果的影響Fig.1Effects of time on bleaching efficiency

2.1.2 脫色溫度對(duì)脫色效果的影響

脫色溫度對(duì)脫色效果的影響結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知：隨著脫色溫度的增加，米糠油脫色率先升高，在100℃時(shí)達(dá)到最大值，而后逐漸降低。隨著溫度的升高，米糠油的黏度逐漸降低，更有利于脫色劑的吸附，脫色率隨之升高。當(dāng)脫色溫度過(guò)高時(shí)，反而不利于吸附，并引起油脂回色，而且溫度過(guò)高，白土對(duì)游離脂肪酸的吸附能力下降，酸值升高。故脫色溫度為100℃較為適宜。

圖2 脫色溫度對(duì)脫色效果的影響Fig.2Effects of temperature on bleaching efficiency

2.1.3 攪拌速度對(duì)脫色效果的影響

攪拌速度對(duì)脫色效果的影響結(jié)果見(jiàn)圖3。

由圖3可以看出：隨著攪拌速度的加快，脫色率逐漸升高，達(dá)到220r／min后，脫色率升高緩慢。這主要是由于米糠油粘度較大，攪拌有利于降低粘度，增加白土與油中色素的碰撞，提高吸附脫色速率。而攪拌速度對(duì)酸值的影響并不明顯。故攪拌速度選擇220r／min較為適宜。

圖3 攪拌速度對(duì)脫色效果的影響Fig.3Effects of stirring speed on bleaching efficiency

2.1.4 白土添加量對(duì)脫色效果的影響

白土添加量對(duì)脫色效果的影響結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知：隨著脫色劑用量的增大，米糠油的脫色率逐漸升高，當(dāng)脫色劑用量達(dá)到4%時(shí)，脫色率的升高開(kāi)始緩慢，用量為6%時(shí)的脫色率反而降低。

脫色過(guò)程對(duì)過(guò)氧化值起降低作用［9］，可能是由于油脂氧化形成的醛、酮、酸、醇、酯等化合物，相對(duì)于油脂及色素類物質(zhì)具有更強(qiáng)的極性，被脫色白土優(yōu)先吸附。隨著油脂氧化程度的加深，脫色率降低。同時(shí)，酸值隨著白土添加量的增加而逐漸降低，因?yàn)榧尤胍欢康拿撋淄量商岣咂鋵?duì)游離脂肪酸的吸附效果［10］。

故綜合考慮成本因素，脫色劑用量選擇4%較為適宜。

圖4 白土添加量對(duì)脫色效果的影響.4Effects of quantity of decolorant on bleaching efficiency

2.2 二次正交旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)

通過(guò)對(duì)單因素試驗(yàn)結(jié)果的分析，考慮到試驗(yàn)規(guī)模，故在二次正交旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)中攪拌速度不作為考察的試驗(yàn)因素，攪拌速度選擇為220r／min。選出影響分離效果的主要因素，即脫色溫度、白土添加量、脫色時(shí)間。

通過(guò)SAS軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多項(xiàng)回歸方程擬合。試驗(yàn)因素水平見(jiàn)表1，二次回歸旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)和脫色率見(jiàn)表2。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表Tab.1Factors and Levels of Orthogonal Tests

表2 二次回歸旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)表和脫色率Tab.2Quadratic rotary combination design and test results

通過(guò)SAS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到米糠油脫色的脫色率對(duì)脫色溫度、白土添加量及脫色時(shí)間的多元回歸方程為：

式（1）中：Y是脫色率；X1是脫色溫度；X2是白土添加量；X3是脫色時(shí)間。

回歸方程的方差分析結(jié)果見(jiàn)表3和表4。

由表3可知：該模型極顯著（P＝0.0003＜0.01），差異不顯著，表明回歸模型與實(shí)際情況擬合得很好，可以用該模型預(yù)測(cè)米糠油脫色實(shí)際脫色情況。

表3 脫色試驗(yàn)結(jié)果的方差分析（回歸方程）Tab.3The variance analysis of test results（regression equation）

表4顯示：各因素的對(duì)結(jié)果影響程度按脫色溫度、白土添加量、脫色時(shí)間依次降低，最優(yōu)條件及包埋率見(jiàn)表5，即脫色溫度102.6℃、白土添加量4.4%、脫色時(shí)間31.3min，在此參數(shù)下產(chǎn)品的脫色率達(dá)到95.9%。

表4 脫色試驗(yàn)結(jié)果的方差分析（回歸系數(shù)）Tab.4The variance analysis of test results（regression coefficient）

表5 最優(yōu)條件下優(yōu)化值及最優(yōu)條件下的脫色率Tab.5Optimal condition value and the bleaching ratio

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)米糠油脫色過(guò)程中各主要工藝參數(shù)的研究和對(duì)其工藝條件的優(yōu)化，提高了米糠油脫色產(chǎn)品的品質(zhì)。優(yōu)化后的最佳工藝條件為：脫色溫度102.6℃、白土添加量4.4%、脫色時(shí)間31.3min、攪拌速度220r／min。產(chǎn)品脫色率達(dá)到95.9%。

［1］鈕廣安，張富強(qiáng)，王群學(xué)，等.米糠資源的綜合利用糧油加工［J］.2009，（10）：104－107.

［2］歐陽(yáng)建勛.米糠油資源開(kāi)發(fā)應(yīng)用探討［J］.糧食科技與經(jīng)濟(jì)，2011，36（3）：24－26.

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［5］Marlene M Most，Richard Tulley，Silvia Morales，et al.Rice bran oil，not fiber，lowers cholesterol in humans［J］.American Journal of Clinical Nutrition，2005，81（1）：64－68.

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［8］孫鳳霞，杜紅霞，周展明.油脂色澤測(cè)定方法研究進(jìn)展［J］.中國(guó)油脂，2002，27（2）：7－9.

［9］王興國(guó)，毛弘毅.油脂精煉過(guò)程中影響脫色效果因素的探討［J］.中國(guó)油脂，1997，22（1）：14－16.

［10］劉悅，劉元法，王興國(guó).油脂脫色過(guò)程對(duì)游離脂肪酸影響研究［J］.中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2006，21（4）：91－96.

Optimization of Technology for Rice Bran Oil Bleaching

QU Yanfeng1，WANG Xing2，YU Dianyu2，ZHANG Zhi3，QIAN Lei1
（1Heilongjiang East College，Harbin 150086，China；2School of Food Science and Technology，Northeast Agricultural University，Harbin 150030，China；3Heilongjiang Beidahuang Rice Group Co Ltd，Haerbin 150090，China）

Study on bleaching technology of rice bran oil.Optimize the technology of rice bran oil bleaching based on single－factor experiments and Quadratic Rotary experiments，the optimized processing parameters were determined：bleaching temperature 102.6℃，decolorant dosage 4.4%，bleaching time 31.3min，stirring speed 220rpm.The bleaching ratio of decoloring rice bran oil was 95.9%.The acid value was low.The quality of rice bran oil was ensured well after bleaching.This study provides a theoretical foundation for refining rice bran oil.

Bleaching；Rice bran oil；Bleaching ratio；acid value；optimization

TS224

A

1007－7383（2012）01－0074－04

2011－08－26

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2009BADB9B08）

屈巖峰（1983－），男，助教，從事農(nóng)產(chǎn)品精深加工研究；e－mail：quyanfeng＠yahoo.com.cn。

于殿宇（1964－）男，教授，從事農(nóng)產(chǎn)品精深加工研究。