精煉對大豆油和菜籽油中主要微量成分的影響研究

王瑛瑤 魏翠平 段章群 欒 霞 劉 京 陳 焱

（國家糧食局科學研究院，北京 100037）

食用植物油的主要成分是三酰甘油，此外，還含有對油脂品質和儲存穩(wěn)定性有重要影響的甾醇、生育酚、磷脂、游離脂肪酸、色素等微量物質。油脂精煉過程可以減少上述微量物質并產(chǎn)生新的微量物質，包括由于脂肪酸異構化產(chǎn)生的反式酸、甘油酯聚合產(chǎn)生的聚甘油酯等危害物。油脂精煉的目的是除去對油脂品質和食用安全有影響和危害的物質，并最大程度減少對有益組分的影響和降低油脂精煉損失。

當前，保留油脂中微量有益組分對消費者的積極作用已得到科學證實［1-2］，油脂產(chǎn)品的質量評價正從過去追求產(chǎn)品外在感官指標上升到多維度油脂品質的綜合評判上，合理控制油脂精煉程度已得到學術界和產(chǎn)業(yè)界的共同認可。在這個過程中，深入系統(tǒng)的研究油脂中對人體健康有益的微量類脂物（如生育酚、甾醇等）和有害物質（反式脂肪酸、聚甘油酯等）的種類、含量與精煉工序的關系，是建立合理精煉工序對應的產(chǎn)品質量控制指標、保障油品安全營養(yǎng)的基礎。同時，隨著冷榨［3］、水酶法［4］等低溫制油工藝在不同油料加工中應用研究的普及，研究掌握油脂品質隨精煉過程的變化規(guī)律，也有益于建立與低溫制油工藝相匹配的精煉工序，從整個加工鏈條上保障油脂食用安全性。

為此，本研究以我國消費量最大的大豆油和菜籽油為研究對象，研究其化學指標以及微量物質，尤其是其中有益組分各個單體以及危害物質與精煉過程的密切關系，以期為確定合理精煉程度和低溫制油工藝配套精煉工藝提供基礎數(shù)據(jù)和科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

同一批次毛油、堿煉中和油、脫色油和脫臭油取自同一企業(yè)，分析之前所有樣品在-18℃避光密封保存。

脂肪酸甲酯等標準品和色譜純試劑：sigmaaldrich公司。

1.2 測定方法

1.2.1 脂肪酸組成和反式脂肪酸含量的測定

取油脂樣品0.3 g溶于5 mL正己烷中，加入1 mL 1 mol／L甲醇鈉溶液，在50℃甲酯化10 min。甲酯化的樣品用國標GB／T 17377—2008測定脂肪酸組成，用國標GB／T 22507—2008測定反式脂肪酸含量。

1.2.2 氧化穩(wěn)定性計算值（Cox）

Cox＝［1（18∶1含量）+10.3（18∶2含量）+21.6（18∶3含量）］／100

1.2.3 測定方法

油脂過氧化值（PV）、酸價（AV）的測定按照國家標準 GB／T 5538—2005，GB／T 5530—2005；生育酚采用 ISO9936：2005；植物甾醇含量采用 GB／T 25223—2010；聚甘油酯的測定按照國家標準 GB／T 26636—2011；氧化穩(wěn)定性指數(shù) （OSI）按照 GB／T 21121—2007測定。

1.2.4 總酚含量（TP）的測定［5］

準確稱取2.500 0 g油加入2.5mL正己烷溶解，加入70℃預熱的80%甲醇溶液5 mL，立即移入70℃水浴中浸提10 min，冷卻至室溫后離心（3 500 r／min，5 min），取甲醇相置于 25 mL容量瓶中，下層再加入5 mL 80%甲醇液浸提，如此反復3次，合并甲醇相后旋轉去除甲醇，剩余部分用水定容至25 mL。從中精確取1 mL，加入5 mL10%的福林酚試劑，反應3～8 min，加入4 mL7.5%Na2CO3溶液，加水定容至50 mL，搖勻。室溫下放置60 min，在765 nm波長下檢測。以沒食子酸為標準品，水為測定空白，計算油脂中的總酚含量。

1.2.5 縮水甘油酯的測定［6］

1 g油脂樣品用tert-butyl甲基醚／乙酸乙酯溶解后，經(jīng)C18和Silica固相微萃取柱前處理和富集后，室溫下氮氣吹干，用定量甲醇／異丙醇（1∶1，體積比）溶解后進HPLC-MS系統(tǒng)。

2 結果與分析

2.1 大豆油和菜籽油的脂肪酸組成

本研究所用的大豆毛油和低芥酸菜籽毛油的脂肪酸組成見表1，兩種油脂都含有較高含量的油酸（C18∶1）、亞油酸（C18∶2）和亞麻酸（C18∶3），其中大豆油中多不飽和脂肪酸質量分數(shù)為60.95%，高于菜籽油中多不飽和脂肪酸質量分數(shù)（28.94%），因而大豆毛油的Cox值低于菜籽毛油，這與2種毛油OSI值差異性一致。

2.2 大豆油和菜籽油精煉過程中化學指標與微量物質變化

大豆油、菜籽油經(jīng)過各道精煉工序以后，PV、AV，微量有益組分生育酚和植物甾醇，以及有害物質反式酸、聚甘油酯和縮水甘油酯的變化見表2。

表2 油脂精煉過程中化學指標和微量物質的變化

大豆毛油和菜籽毛油均為取樣廠家外購毛油，由于運輸存儲等過程的影響，毛油的PV值都超過4 mmol／kg油。精煉過程中，中和過程使大豆油PV有所上升，Eggers等［7］研究不同油脂精煉過程 PV變化，也得出中和過程使油脂中PV上升的結論。大豆油的PV在脫色階段下降幅度達到63.27%，而菜籽油中PV在脫色階段下降幅度為93.07%。從不同廠家取精煉工序中的大豆油、菜籽油樣品，分析均發(fā)現(xiàn)PV在脫色階段急劇降低。Reza等［8］在研究菜籽油精煉過程氧化產(chǎn)物變化中也發(fā)現(xiàn)類似的趨勢。

油脂酸價是衡量油脂質量的一個重要指標，大豆毛油和菜籽毛油的AV均可在中和階段大幅下降，達到我國現(xiàn)行國家食用植物油一級成品油標準（≤0.2 mgKOH／g油）。雖然脫色過程使酸價略有上升，但經(jīng)過脫臭以后仍可滿足國家標準一級油的質量指標。此外，國際食品法典委員會在CODEX-STAN 210中限定精煉食用油的AV≤0.6 mgKOH／g油，印度國標中限定食用植物油的AV≤0.5 mgKOH／g油。

高溫高真空的脫臭過程，雖通過降低油脂中小分子物質和揮發(fā)性物質，達到降低PV和AV的目的，但同時使油脂中微量有害物含量增加，兩種油脂中的反式酸含量、聚甘油酯以及縮水甘油酯含量都在脫臭后有較大幅度的增加。其中脫臭油脂中的反式脂肪酸質量分數(shù)分別為1.38%和1.52%。

聚甘油酯是油脂中極性化合物的一種，可以用于衡量油脂熱過程的品質變化。在精煉過程中，其含量主要與脫臭溫度和油脂脂肪酸不飽和程度有關。大豆毛油含有微量的聚甘油酯，這可能是因為大豆油中含多不飽和脂肪酸含量高、致使在浸出脫溶過程受溫度影響，產(chǎn)生部分聚甘油酯。

縮水甘油脂肪酸酯（GE）是油脂中新近發(fā)現(xiàn)的潛在有害物，其在一定條件下會轉化為致癌性物質3-氯-1，2-丙二醇（3-MCPD）和縮水甘油。試驗表明［9］，食用油中10%～60%的3-MCPD酯是通過GE途徑生成的，因此，對食用油脂中GE進行監(jiān)測分析具有重要意義。從表2可看出，油脂脫酸后，能檢出GE含量，脫臭后，GE含量都有一定幅度的增加。因此，可以推斷GE的產(chǎn)生與脫酸、脫臭密切相關。

油脂中的生育酚具有抗氧化作用，常溫下，α、β、γ-生育酚抗氧化性能接近，加熱到100℃時，其抗氧化能力順序為α＜β＜γ＜δ，生理作用則正相反，α-生育酚最強。從圖1可知，菜籽毛油中生育酚含量高于大豆毛油，兩種油中都以γ-生育酚單體含量最高。大豆油中δ-生育酚含量其次，α和β-生育酚含量較低，這與前人的研究結果一致［10］。菜籽油中α-生育酚含量其次，β和δ-生育酚含量較低。

大豆油在精煉過程中，生育酚精煉損失主要在脫臭階段，損失率為17.34%，在脫酸、脫色階段的損失很少。4種單體在脫臭階段的損失，與上道工序（脫色）比，損失率分別為5.88%，20%，17.03%和20%。

菜籽油在精煉過程中，生育酚精煉損失率達到56.68%，其中脫酸、脫色和脫臭階段菜籽油中生育酚與上道工序比，損失率分別為11.01%，14.03%和43.4%。4種單體中，絕對量下降最大的是抗氧化能力較強的γ-生育酚和δ-生育酚，γ-生育酚的損失主要在脫臭階段，損失率達到51.13%，δ-生育酚損失主要在脫酸階段，損失率為74.07%。α-生育酚的損失主要在脫色階段。筆者對另外6家不同廠家的樣品進行分析，規(guī)律基本相似。

因此，為了盡可能的保留油脂中天然生育酚含量，控制脫臭條件是關鍵，但對于菜籽油而言，改進脫酸和脫色工序也具一定的意義。

表3 生育酚單體隨油脂精煉過程的變化

圖1 生育酚單體隨油脂精煉過程的變化

植物甾醇具有預防心血管疾病等多種重要生理功能，植物油脂是日常膳食中植物甾醇的重要攝入來源，每天至少攝入1.3 g植物甾醇酯或3.4 g植物甾烷醇酯可起到降低膽固醇功效。由表4～表5可以看出，大豆油中植物甾醇種類主要為蕓薹（菜籽）甾醇、豆甾醇和谷甾醇，菜籽油中主要為菜油甾醇、蕓薹（菜籽）甾醇和谷甾醇，其甾醇含量比大豆油中的高。

表4 大豆油中植物甾醇含量及種類隨精煉過程的變化（mg／100 g）

表5 菜籽油中植物甾醇含量及種類隨精煉過程的變化（mg／100 g）

精煉過程中，每道精煉工序都會在一定程度上減少大豆油和菜籽油中植物甾醇的含量。甾醇損失最大的是脫酸環(huán)節(jié)，損失率分別為49.33%和69.77%，這可能是由于甾醇形成膠束進入皂腳；脫臭環(huán)節(jié)的損失分別為10.45%和21.45%。Ferrari等［10］研究大豆油精煉過程植物甾醇含量變化時，也發(fā)現(xiàn)脫酸環(huán)節(jié)損失嚴重，但對于菜籽油，主要損失是在脫臭環(huán)節(jié)。

大豆油中3種主要甾醇在精煉過程中的下降比例基本同步，而菜籽油精煉過程中，損失最為嚴重的是菜籽甾醇，精煉前后損失率達95.7%，有生理活性的谷甾醇損失率為41.8%，顯著低于菜籽甾醇。

2.3 大豆油和菜籽油的氧化穩(wěn)定性

不同精煉工序處理后的菜籽油的OSI值高于大豆油，這表明菜籽油具有比大豆油更好的氧化穩(wěn)定性，這一方面與菜籽油脂肪酸組成（多不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸的含量、Cox值）有關，另一方面可能與兩者之間天然抗氧化物質以及過氧化物、游離脂肪酸等含量差異有關。大豆油在脫酸工藝中OSI值下降顯著，菜籽油在脫酸和脫色階段OSI值都有顯著下降，脫酸階段OSI值降低與油脂中微量磷脂以及酚類物質脫除有關系［7］。最終精煉油的OSI值與脫膠毛油的OSI值接近。

圖2 大豆油和菜籽油精煉過程中OSI值變化

3 結論與展望

本研究表明：1）油脂精煉過程中，游離脂肪酸等極性化合物含量主要是在脫酸過程中得到降低，同時隨著脫酸過程中油脂中固有酚類物質的流失，引起OSI值的下降；脫色處理可大幅降低油脂中的PV；2）油脂中植物甾醇隨精煉程度深化而降低，其中脫酸工序是油脂中甾醇損失最為嚴重的環(huán)節(jié)；γ-生育酚是油脂中生育酚的主要單體，油脂中生育酚含量損失主要在脫臭環(huán)節(jié)；3）脫臭處理可以進一步降低油脂中的游離脂肪酸和PV，但也是產(chǎn)生有害物質反式脂肪酸、聚甘油酯以及縮水甘油酯的主要環(huán)節(jié)。

后續(xù)的研究中，需要進一步按照《食用植物油衛(wèi)生標準》要求綜合分析脫色油脂與脫臭油脂在重金屬、農(nóng)藥殘留等限量指標中的差異，并結合油脂貨架期數(shù)據(jù)，再行從“保障油脂品質安全的同時提升油脂天然有益組分含量”的角度，思考現(xiàn)行食用植物油國家標準中質量指標更改的可行性與合理空間，從而切實避免油脂精煉過程中的過度加工，促進產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

［1］Serafina S，Lucilla A，Benedetto RD，et al.Micronutrient-Enriched Rapeseed Oils Improve the Brain Oxidant／Antioxidant System in Rats Fed a High-Fat Diet［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2011，59，4483-4488

［2］Jiqu Xu，Xiaoqi Zhou，Qianchun Deng，et al.Rapeseed oil fortified with micronutrients reduces atherosclerosis risk factors in rats fed a high-fat diet［J］.Lipids in Health and Disease，2011，10：96-102

［3］胡立志，王世讓，王玉，等.冷榨法制取全脂小麥胚芽油的工藝研究［J］.食品科學，2010，31（8）：116-120

［4］劉倩茹，趙光遠，王瑛瑤，等.水酶法提取油茶籽油的工藝研究［J］.中國糧油學報，2011，26（8）：36-40

［5］Szyd?owska CA，Dianoczki C，Recseg K，et al.Determination of antioxidant capacities of vegetable oils by ferric-ion spectrophotometricmethods［J］.Talanta，2008，76，899-905

［6］Blumhorst MR，Venkitasubramanian P，Collison MW.Direct Determination of Glycidyl Esters of Fatty Acids in Vegetable Oils by LC-MS［J］，Journal of the American Oil Chemists’Society.2011，88：1275-1283

［7］ZacchiP，Eggers R.High-temperature pre-conditioning of rapeseed：polyphenol-enriched oil and the effect of refining［J］.European Journal of Lipid Science and Technology，2008，110，111-119

［8］Reza Farhoosh，Soodabeh Einafshar，Parvin Sharayei.The effect of commercial refining steps on the rancidity measures of soybean and canola oils.Food Chemistry，2009（115）933-938

［9］楊嬌，金青哲.食用植物油中3-氯丙醇酯的研究進展［J］.中國油脂，2011，36（9）：1-4

［10］Ferraria RA，Schulte E，Estevesc W，et al.Minor Constituents of Vegetable Oils During Industrial Processing［J］.Journal of the American Oil Chemists’Society，1996，73：587-591.