植物甾醇營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑在菜籽油中添加量的研究

周 玥，郭 華，肖麗飛

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410128）

植物甾醇（phytosterol）是一種普遍存在于植物體中的天然活性物質(zhì)，具有促進(jìn)動(dòng)物體內(nèi)蛋白質(zhì)合成，調(diào)節(jié)生長(zhǎng)、抗氧化、抗炎、抗癌、調(diào)節(jié)免疫力等生理功能[1]，并且在預(yù)防心血管疾病、降低人體血液中膽固醇濃度等方面有功效[2]。

油菜籽中含有一定量的植物甾醇，包括菜籽甾醇、菜油甾醇、β-谷甾醇、豆甾醇[3]等，油菜籽在制取菜籽油過(guò)程中，由于高溫與精煉而使其損失較大，導(dǎo)致菜籽油中甾醇含量降低，菜籽油的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值下降[4]。本試驗(yàn)通過(guò)研究在菜籽油中添加適量的植物甾醇，添加量以在油脂冷凍試驗(yàn)中不出現(xiàn)甾醇析出為準(zhǔn)，達(dá)到恢復(fù)并增加菜籽油中植物甾醇含量的目的，以期菜籽油的食用品質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

菜籽油由湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)油料研究所提供，為棕色的“雙低”脫膠菜籽油。植物甾醇A（白色固體粉末，陜西大田生物科技有限公司出品）；植物甾醇B（白色固體粉末，寶雞市方晟生物開(kāi)發(fā)有限公司出品）；植物甾醇C（白色固體粉末，陜西錦泰生物工程有限公司出品）；植物甾醇D（白色固體粉末，陜西森弗生物技術(shù)有限公司出品）。甾醇A、B由油料研究所提供，甾醇C、D自廠家購(gòu)買(mǎi)，它們的組成成分不同。

1.2 儀器與設(shè)備

數(shù)字熔點(diǎn)測(cè)定儀（WSR-2A，上海物理光學(xué)儀器廠），旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器（RE-52，上海亞榮生化儀器廠），恒溫低溫水浴槽（CKDC-0515，南京凡帝朗科技）；可見(jiàn)分光光度計(jì)（722S，上海棱光技術(shù)有限公司），0~200℃精密溫度計(jì)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 植物甾醇熔點(diǎn)的確定 將長(zhǎng)約12 cm、內(nèi)徑1 mm左右的玻璃管的一端加熱熔融后封口，將此玻璃管的開(kāi)口端向下插入甾醇中，再開(kāi)口向上令其從一兩頭開(kāi)口的玻璃管中垂直落下，重復(fù)直至管內(nèi)灌入約1 cm高的甾醇粉末。按照國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程JJG701-2008《毛細(xì)管法熔點(diǎn)測(cè)定儀檢定規(guī)程》所述[5]，將樣品置熔點(diǎn)測(cè)定儀中測(cè)定甾醇的熔點(diǎn)。

1.3.2 植物甾醇在菜籽油中的熔化范圍的確定 稱(chēng)取50.0 g菜籽油于100 mL燒杯中，一式4份，分別加入植物甾醇A、B、C、D各1.0 g，攪拌混合后置旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器的甘油浴中，從20℃開(kāi)始，調(diào)節(jié)升溫速度為1℃/min，緩慢攪拌并觀察各種甾醇在菜籽油中的熔化溫度。

1.3.3 植物甾醇在菜籽油中的溶解度曲線(xiàn)測(cè)定 稱(chēng)取100.0g菜籽油于200mL燒杯中，一式4份，置甘油浴中，從20℃開(kāi)始升溫，每隔5℃調(diào)節(jié)一次溫度，直至110℃，每個(gè)溫度下各停留5 min，并加入植物甾醇，觀察各溫度下甾醇的溶解情況，并補(bǔ)加直至出現(xiàn)不溶物，記錄甾醇的添加量，重復(fù)操作一次，取平均值，繪制每種甾醇的溶解度曲線(xiàn)。

1.3.4 植物甾醇添加量范圍的確定 在一系列100 mL燒杯中各稱(chēng)取50.0 g菜籽油，分別依次加入植物甾醇A、B、C、D 各 0.30、0.50、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 g，加熱溶解后，再自然冷卻至室溫（19~22℃），靜置24 h后，用分光光度計(jì)在波長(zhǎng)650 nm處，以蒸餾水為參照測(cè)定透光率，觀察是否有固形物析出，平行測(cè)定3次，取平均值。

1.3.5 常溫條件下植物甾醇添加量UL最大值的確定根據(jù)1.3.3確定的植物甾醇的添加量范圍進(jìn)行進(jìn)一步試驗(yàn)，確定植物甾醇在常溫條件下的添加量UL最大值。在一系列100 mL燒杯中各稱(chēng)取50.0 g菜籽油，加熱至95℃后，分別依次加入植物甾醇A、B、D各0.50、0.60、0.70、0.80、0.90、1.00 g，待甾醇溶解后，再將油自然冷卻至室溫（19~22℃），靜置24 h，用分光光度計(jì)在波長(zhǎng)650 nm處，以蒸餾水為參照，測(cè)定透光率，并觀察是否有固形物析出，平行測(cè)定3次，取平均值。

1.3.6 冷凍試驗(yàn)確定最終添加量與添加方法 根據(jù)國(guó)家食用油標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行0℃、5.5 h冷凍試驗(yàn)，確定植物甾醇在菜籽油中的添加量，并根據(jù)甾醇在油中的溶解溫度與添加量，確定甾醇的添加方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 植物甾醇熔點(diǎn)范圍的測(cè)定結(jié)果

用熔點(diǎn)測(cè)定儀測(cè)得植物甾醇A、B、C、D熔點(diǎn)范圍見(jiàn)表1。從表1數(shù)據(jù)可知，四種植物甾醇在菜籽油中的熔點(diǎn)在135～149℃之間，從熔點(diǎn)范圍看它們可能是β-谷甾醇、菜籽甾醇或兩者的混合物。其中植物甾醇B的熔化溫度最低，植物甾醇C的熔化溫度最高，由于熔點(diǎn)的高低與物質(zhì)的內(nèi)部吸引力有關(guān)，因此可以推斷植物甾醇B在油脂中的溶解度可能高于植物甾醇C。

表1 不同種類(lèi)植物甾醇熔點(diǎn)范圍及其在菜籽油中的熔點(diǎn)比較Table 1 The melting points of different kinds of phytosterol and those of them in rapeseed oil

2.2 植物甾醇在菜籽油中的熔化溫度的確定

在恒功率狀態(tài)下加熱攪拌菜籽油，得到植物甾醇A、B、C、D在菜籽油中的熔點(diǎn)范圍見(jiàn)表1。結(jié)果表明，添加量為2%時(shí)，四種植物甾醇在菜籽油中完全熔化的溫度在85～95℃之間，其中植物甾醇B在菜籽油中的熔化溫度為85～87℃，是四種甾醇中熔化溫度最低的，而植物甾醇C的熔化溫度是最高的，試驗(yàn)結(jié)果亦表明植物甾醇B在油脂中的溶解度可能高于植物甾醇C。

2.3 植物甾醇在菜籽油中的溶解度曲線(xiàn)測(cè)定結(jié)果

4種甾醇在菜籽油中的溶解度測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖1。由圖1數(shù)據(jù)可知，這4種植物甾醇在油溫50℃時(shí)溶解度在0.1%左右，80℃時(shí)的溶解度仍低于1%，但在85℃以上時(shí)溶解度迅速上升。至90℃時(shí)甾醇B與D均達(dá)到3.5%以上，到110℃時(shí)甾醇B的溶解度達(dá)到16.9%，而甾醇D達(dá)到14.8%。相比之下甾醇C的溶解度較低，在90℃時(shí)的溶解度為1.82%,到110℃時(shí)為8.66%。試驗(yàn)結(jié)果表明，甾醇微溶于50℃菜籽油，能溶于85℃菜籽油，易溶于110℃菜籽油。也就是說(shuō)，若要將1%以上的甾醇添加至菜籽油中，需將菜籽油加熱至85℃以上。

有句俗話(huà)“百聞不如一見(jiàn)”，體現(xiàn)著人們客觀認(rèn)識(shí)實(shí)物的一種規(guī)律。情境教學(xué)可以利用這種規(guī)律，巧妙地將兒童的認(rèn)識(shí)活動(dòng)和情感活動(dòng)相結(jié)合。當(dāng)展示一個(gè)相對(duì)陌生抽象的知識(shí)點(diǎn)時(shí)，實(shí)物展示更容易被小學(xué)生所接受，這符合他們?cè)诶斫馍系囊?guī)律，只有看見(jiàn)實(shí)物才能叫做認(rèn)識(shí)。這樣的方法會(huì)讓學(xué)生更加明白事理，也是調(diào)動(dòng)學(xué)生進(jìn)取內(nèi)驅(qū)力的有效途徑，益于激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

圖1 甾醇在菜籽油中的溶解度曲線(xiàn)Fig.1 The solubility curves of phytosterol in rapeseed oil

2.4 植物甾醇添加量范圍的確定

添加不同量的植物甾醇于熱菜籽油中，令甾醇熔化后，再將菜籽油冷卻至室溫，靜置24 h后測(cè)定油脂的透光率，結(jié)果如表2所示，甾醇析出情況如表3所示。從表2數(shù)據(jù)可知，菜籽油的透光率隨著甾醇添加量的增加而迅速下降，原因是隨著油溫的降低，甾醇以晶體形式析出，使油脂變得渾濁。表3中數(shù)據(jù)表明，植物甾醇A、B、D的添加量可大于1%，而植物甾醇C因其熔點(diǎn)較高而添加量需低于0.6%。此結(jié)果也印證了2.1的推斷。由于植物油中甾醇含量可達(dá)到1%~2%[6]，故選取植物甾醇A、B、D進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

2.5 常溫條件下植物甾醇添加量UL值

將植物甾醇A、B、D加入熱的菜籽油中，溶解后再在常溫條件下冷卻靜置，結(jié)果如表4所示。表4結(jié)果表明，添加1.2%左右植物甾醇A及1.6%左右植物甾醇B、D，在冷卻至常溫時(shí)仍可以全部溶于菜籽油，根據(jù)這一結(jié)果進(jìn)行下一步冷凍試驗(yàn)。

2.6 冷凍試驗(yàn)結(jié)果與甾醇添加方法

將添加1.2%植物甾醇A及1.6%植物甾醇B、D的油菜籽油進(jìn)行0℃靜置5.5 h的冷凍試驗(yàn)，結(jié)果是只有添加1.6%植物甾醇B的油樣中沒(méi)有固形物析出，而其它兩組試驗(yàn)均出現(xiàn)針狀晶體。表明植物甾醇B在菜籽油中的溶解度較大，更適合作為營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑用于菜籽油。

表2 添加不同比例植物甾醇后菜籽油的透光率Table 2 The light transmittance of rapeseed oil after adding different proportions of phytosterols

表3 添加不同比例植物甾醇后甾醇析出情況Table 3 The phytosterol precipitation after adding different proportions of phytosterols to rapeseed oil

表4 室溫靜置條件下植物甾醇添加量結(jié)果Table 4 The phytosterol additive amount by standing at room temperature

植物甾醇A、B、C、D在加熱條件下易溶于菜籽油中，但冷卻靜置后，超出溶解度那部分將被析出；利用這一特性，可先將植物甾醇預(yù)先溶解于少量熱的菜籽油中，然后再按比例混入需營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化的菜籽油中，使其濃度低于UL值即可。另外，在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)菜籽油的溫度高于100℃時(shí)，植物甾醇在溶解過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的氣泡，可能是甾醇粉末表面吸附的氣體與水分蒸發(fā)或者是甾醇發(fā)生部分分解所致，因此在生產(chǎn)應(yīng)用上，預(yù)溶解時(shí)的溫度應(yīng)控制在95℃以下，并伴有適度的攪拌，增加攪拌軸上攪拌葉的數(shù)量及寬度，使粉狀植物甾醇能充分的溶解并混合均勻。另外，應(yīng)避免暴沸及過(guò)度攪拌造成的空氣氧化問(wèn)題。

3 結(jié)論

（1）植物甾醇微溶于50℃以上的菜籽油，溶于85℃以上的菜籽油，易溶于110℃以上的菜籽油，但當(dāng)油脂冷卻至室溫后，將有部分甾醇以結(jié)晶形式析出。

（2）根據(jù)幾種植物甾醇的熔點(diǎn)、在油脂中的溶解度曲線(xiàn)、常溫添加量UL值及冷凍試驗(yàn)結(jié)果，得出植物甾醇B更適于作為營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑用于菜籽油。

（3）植物甾醇在加熱溶解時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的氣泡，在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中注意控制預(yù)溶解溫度在95℃以下，應(yīng)邊添加甾醇邊適當(dāng)攪拌，并注意防止暴沸及過(guò)度攪拌造成的空氣氧化問(wèn)題。

[1]左 玉.植物甾醇研究與應(yīng)用[J].糧食與油脂，2012，25(7)：1-4.

[2]宋文生，王宏雁，夏 萍，等.植物甾醇應(yīng)用技術(shù)研究進(jìn)展[J].糧食與油脂,2013,26(10)：1-5.

[3]何勝華，馬 鶯，李海梅，等.菜籽植物甾醇的分析鑒定及其標(biāo)準(zhǔn)品的制備[J].分析檢測(cè)，2005，26(10)：172-174.

[4]謝 丹，金青哲，王興國(guó).精煉對(duì)菜籽油品質(zhì)的影響[J].中國(guó)油脂，2012，37(1)：1-5.

[5]卞亞婷.熔點(diǎn)測(cè)定儀測(cè)量能力 (CMC)的評(píng)估[J].工業(yè)計(jì)量，2012，(S1)：216-217.

[6]趙陳勇，王常青，許 潔，等.富含甾醇小米谷糠油提取工藝研究[J].中國(guó)油脂，2011，36(7)：12-14.