光照法青豆油脫色工藝的探討與研究

王 霞 楊佳佳 陸慶明 鹿保鑫

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院1，大慶 163319）（九三集團(tuán)天津大豆科技有限公司2，天津 300461）

光照法青豆油脫色工藝的探討與研究

王 霞1楊佳佳1陸慶明2鹿保鑫1

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院1，大慶 163319）（九三集團(tuán)天津大豆科技有限公司2，天津 300461）

以青豆毛油為原料，脫色率和色度值為指標(biāo)，探討A、B、C 3個(gè)不同波段的紫外燈和高壓汞燈對(duì)青豆油脫色效果的影響，同時(shí)對(duì)影響光照脫色工藝的光照強(qiáng)度、光照時(shí)間、光照距離3個(gè)主要因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn)，得出該工藝的主要影響因素最佳操作條件。經(jīng)過試驗(yàn)，選擇高壓汞燈為光源，光照強(qiáng)度為450 W、光照時(shí)間18 h、光照距離2 cm。該條件下得到的青豆油最大脫色率為96.81%。羅維朋黃色值為32、紅色值為3.0，符合國家對(duì)二級(jí)大豆油色澤的規(guī)定。

青豆油 光照 脫色色度值

大豆在收獲季節(jié)時(shí)會(huì)含有不完全成熟的籽粒，俗稱青豆［1－2］。因青豆中含有葉綠素［3－6］，在油脂提取的過程會(huì)增加成品油中的葉綠素的含量，不僅使成品油的色澤變深，而且影響到油脂的保質(zhì)期，降低成品油質(zhì)量。目前工廠常用的白土脫色方法對(duì)去除綠色沒有明顯作用，研究有效的脫除油脂中葉綠素方法是油脂加工企業(yè)急需亟待解決的問題。

在生產(chǎn)實(shí)踐中，將豆油曝露在陽光之下，經(jīng)一段時(shí)間陽光的照射之后，油脂色澤發(fā)生變化，青灰色略微消失，這是因?yàn)楣馐怯绊懭~綠素穩(wěn)定性因子之一，在有氧條件下，葉綠素可進(jìn)行氧化產(chǎn)生自由基，造成卟啉環(huán)和吡咯鏈分解，從而使油脂的顏色褪去，因而可說明光照對(duì)油脂有一定的脫色作用［7－9］。為此，利用葉綠素對(duì)特定波長(zhǎng)的光敏感性，采用光照法脫去青豆油中的葉綠素，再利用吸附劑進(jìn)行二次脫色，脫除胡蘿卜素等其他色素，而且吸附劑還能除去油樣中的微量金屬、膠質(zhì)、殘留皂腳、某些臭味物質(zhì)以及消除氧化產(chǎn)物等雜質(zhì)［10－11］，最終得到符合國家標(biāo)準(zhǔn)的油脂色澤，提高工廠的效益。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

青豆毛油：自制；活性白土：天津市大茂化學(xué)試劑廠。

1.2 儀器設(shè)備

GYJ125、160、250、450高壓汞燈：上海亞飛照明電器有限公司；UVA、B、C紫外燈：北京譽(yù)郎諾科技有限公司；WSL－2羅維朋比色計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.3 研究方案

1.3.1 光照脫色的工藝路線

1.3.2 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取波段為A、B、C紫外燈和高壓汞燈為光源，進(jìn)行光照脫色，從而確定最佳脫色光源。選擇對(duì)脫色率和色度值有影響的3個(gè)主要因素：光照強(qiáng)度X1，光照時(shí)間X2，光照距離X3，以脫色率和色度值為雙重檢測(cè)指標(biāo)，進(jìn)行單因素試驗(yàn)。

1.3.3 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，采用L9（34）正交試驗(yàn)方法，以脫色率和色度值為雙重指標(biāo)為考核標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化選擇，探討各因素對(duì)這2種指標(biāo)的影響，并對(duì)優(yōu)化的脫色條件進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。

1.3.4 吸附脫色試驗(yàn)

將上述優(yōu)化得到的脫色油進(jìn)行吸附脫色，吸附劑為活性白土。最后進(jìn)行吸光度的測(cè)定。

1.3.5 油脂脫色率的計(jì)算

式中：A0為脫色前油的吸光度；A1為脫色后油的吸光度。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 光源對(duì)青豆油脫色效果的影響

分別選用A波段紫外燈（主波長(zhǎng)為365 nm）、B波段紫外燈（主波長(zhǎng)為305 nm）、C波段紫外燈（主波長(zhǎng)為245 nm）以及125 W高壓汞燈（主波長(zhǎng)為365 nm）進(jìn)行光照。將光源與試管的距離設(shè)為2 cm，光照時(shí)間分別設(shè)為 6、12、18、24、30、36、42、48 h。經(jīng) 2次照射，探討不同光源對(duì)青豆油脫色效果的影響，結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同光源以及每種光源在不同時(shí)間

圖1中，當(dāng)光照時(shí)間一定時(shí)，高壓汞燈的脫色率最高，脫色率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于3個(gè)波段的紫外燈，即脫色效果最好；其次是A波段紫外燈、B波段紫外燈；C波段紫外燈的脫色效果較差，對(duì)青豆油的脫色幾乎不起作用。而且隨著脫色時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，經(jīng)高壓汞燈照射的油樣的脫色率上升速率較快，即在較短的時(shí)間內(nèi)就可以達(dá)到較好的脫色效果；經(jīng)A、B、C 3個(gè)波段紫外燈照射的油樣的脫色率上升較緩慢，這不符合實(shí)際生產(chǎn)中低能耗的要求。綜上所述，試驗(yàn)選用高壓汞燈作為青豆油脫色的光源。

2.1.2 光照強(qiáng)度對(duì)青豆油脫色效果的影響

采用高壓汞燈做為光源，分別選用125、160、250、450 W 4種功率的高壓汞燈進(jìn)行光照。將光源與試管的距離設(shè)為2 cm，光照時(shí)間設(shè)為18 h。經(jīng)2次照射，探討不同光源對(duì)青豆油脫色效果的影響，結(jié)果如圖2～圖3所示。

圖2 光照強(qiáng)度對(duì)脫色率的影響

圖3 光照強(qiáng)度對(duì)色澤的影響

圖2中隨著光照強(qiáng)度的增加，脫色率也隨之增加，且增加速率較快，450 W高壓汞燈照射18 h后脫色率可達(dá)到97.98%。由圖3可知，隨著光照強(qiáng)度的增加，羅維朋比色值黃色、紅色值都隨之降低，450 W高壓汞燈照射18 h后黃色值為30、紅色值為3.0，達(dá)到了國家對(duì)二級(jí)大豆油色澤的規(guī)定（羅維朋黃色值≤35、紅色值≤4.0）。綜上所述，光照強(qiáng)度為450 W時(shí)，脫色率較高，羅維朋比色值較低，即脫色效果較好。

2.1.3 光照時(shí)間對(duì)青豆油脫色效果的影響

選用450 W的高壓汞燈進(jìn)行光照。將光源與試管的距離設(shè)為2 cm，光照時(shí)間分別設(shè)為6、12、18、24、30、36 h。經(jīng)2次照射，探討不同光源對(duì)青豆油脫色效果的影響，結(jié)果如圖4～圖5所示。

圖4 光照時(shí)間對(duì)脫色率的影響

圖5 光照時(shí)間對(duì)色澤的影響

圖4中隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng)，脫色率上升速率很快，且不斷增加：當(dāng)光照時(shí)間為6 h時(shí)，脫色率就已經(jīng)達(dá)到了94.39%；之后光照時(shí)間雖繼續(xù)延長(zhǎng)，但脫色率增加速率較慢，幾乎趨于平穩(wěn)?？紤]到生產(chǎn)成本、能耗等，不宜選擇較長(zhǎng)的光照時(shí)間。圖5中隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng)，羅維朋比色值的黃色、紅色值都不斷降低：光照時(shí)間在6～18 h范圍內(nèi)時(shí)，黃色、紅色值降低較快；當(dāng)光照時(shí)間為18 h時(shí)，黃色值達(dá)到32，紅色值達(dá)到3.0，已達(dá)到了國家對(duì)二級(jí)大豆油色澤的規(guī)定（羅維朋黃色值≤35、紅色值≤4.0）；之后隨時(shí)間的繼續(xù)延長(zhǎng)，2個(gè)色度值變化不大，幾乎趨于平穩(wěn)。綜上所述，綜合考慮脫色率、色度值以及實(shí)際生產(chǎn)能耗等因素，將光照的最佳時(shí)間定為18 h。

2.1.4 光照距離對(duì)青豆油脫色效果的影響

選用450 W的高壓汞燈進(jìn)行光照。將光源與試管的距離分別設(shè)為0、2、4、6、8、10、12、14 cm，光照時(shí)間設(shè)為18 h。經(jīng)2次照射，探討不同光源對(duì)青豆油脫色效果的影響，結(jié)果如圖6～圖7所示。

圖6 光照距離對(duì)脫色率的影響

由圖6可知，光照距離在0～2 cm范圍內(nèi)，脫色率幾乎不發(fā)生變化；隨著距離的不斷增大，脫色率也隨之降低；當(dāng)距離大于10 cm時(shí)，脫色率下降速率較大。由圖7可知，羅維朋比色值黃色值、紅值隨著光照距離的增加讀數(shù)不斷增大：光照距離在0～2 cm范圍內(nèi)時(shí)，黃色值升高，但變化不大，紅色值降低，2個(gè)色度值都在國家二級(jí)大豆油色澤值的規(guī)定范圍內(nèi)（羅維朋黃色值≤35、紅色值≤4.0）；在4～8 cm范圍內(nèi)時(shí)，2個(gè)色度值上升速率較快；在8～14 cm范圍內(nèi)時(shí)，黃色值先是稍有增加，之后趨于平穩(wěn)，紅色值幾乎不變，也趨于平穩(wěn)，且在12 cm之后出現(xiàn)藍(lán)色值，即油脂色度已較深。綜上所述，將光照的最佳距離定為2 cm。

圖7 光照距離對(duì)色澤的影響

2.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果

2.2.1 試驗(yàn)結(jié)果

脫色條件對(duì)脫色率的影響較大，因此對(duì)青豆油光照脫色條件進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表1～表2。方差分析以及多重比較的結(jié)果見表3～表6。

表1 因素水平表

表2 正交試驗(yàn)安排以及試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表2中所顯示的極差R值的大小，對(duì)各因素影響程度進(jìn)行比較，在試驗(yàn)所選定的水平范圍內(nèi)，A、B、C 3個(gè)因素對(duì)青豆油脫色效果的影響順序?yàn)椋篈光照強(qiáng)度＞B光照時(shí)間＞C光照距離。

根據(jù)表3中方差分析的結(jié)果表明：A因素的F值為119.63，大于在0.01水平上的F值，因此因素A（光照強(qiáng)度）對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響極為顯著；B因素的F值為25.08，大于在0.05水平上的F值，因此因素B（光照時(shí)間）對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響顯著；而C因素的F值為10.65，小于在0.05水平上的F值，因此因素C（光照距離）對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響為不顯著。最后將顯著因素A和因素B進(jìn)行多重比較。

表3 方差分析表

表4 多重比較SSR及LSR值表

表5 A因素多重比較

根據(jù)表4～表5可知，A因素K3－K2＝10.533＞LSR0.05＝3.756，所以 A3，A2差異顯著。而 K2－K1＝2.034＜LSR0.05＝3.756，所以 A1，A2差異不顯著。綜上所述，A因素中的A3最好。

表6 B因素多重比較

根據(jù)表4、表6可知，B因素 K2－K3＝3.144＜LSR0.05＝3.756，所以 B2、B3差異不顯著。而 K2－K1＝6.177＞LSR0.05＝3.756，所以 B2、B1差異顯著。綜上所述，B因素中的B3最好。

因素C對(duì)試驗(yàn)影響較小，由圖5～圖8可知，光照距離為2 cm時(shí)油樣的色澤值為最佳，因此選擇的光照距離是2 cm。經(jīng)多重比較分析，得出最佳的工藝參數(shù)為A3B3C2，即：青豆油脫色的光照強(qiáng)度為450 W，光照時(shí)間為24 min，光照距離為2 cm。

2.2.2 驗(yàn)證試驗(yàn)

采用上述正交試驗(yàn)得出的最佳工藝條件進(jìn)行3組平行驗(yàn)證試驗(yàn)，以脫色率和色度值為雙重指標(biāo)，平均脫色率為96.81%，羅維朋黃色值為32、紅色值為3.0，且重復(fù)3次試驗(yàn)的相對(duì)偏差不超過2%，說明試驗(yàn)條件重現(xiàn)性良好。

2.3 吸附脫色結(jié)果

由圖8可知，光照脫色油經(jīng)活性白土吸附脫色后，羅維朋黃色值30，紅色值降至2.5。說明活性白土對(duì)油脂中的葉黃素、胡蘿卜素等色素有較好的吸附作用。吸附后的色澤值仍符合國家對(duì)二級(jí)大豆油色澤的規(guī)定。

圖8 吸附脫色前后色度值

3 結(jié)論

通過光照法對(duì)青豆油進(jìn)行脫色處理，利用單因素試驗(yàn)以及正交試驗(yàn)，確定了其最佳脫色條件。根據(jù)試驗(yàn)研究與理論分析得到青豆油最佳的脫色工藝為：光源采用高壓汞燈，光照強(qiáng)度為450W，光照時(shí)間為18 h，光照距離為2 cm。在此條件下光照得到的青豆油脫色率為96.81%，羅維朋色度值黃色值為32、紅色值為3.0，符合國家對(duì)二級(jí)大豆油色澤的規(guī)定。通過吸附試驗(yàn)后，得到羅維朋色度值黃色值為30、紅色值為2.5的脫色油。

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The Discussion and Research on Decoloring Process of Green Bean Oil by Illumination Method

Wang Xia1Yang Jiajia1Lu Qingming2Lu Baoxin1
（College of Food Science，Heilongjiang Bayi Agricultural University1，Daqing 163319）（Jiusan Group Tianjin Soya Science and Technology Co.，Ltd.2，Tianjin 300461）

In order to investigate the decolourization effects with ultraviolet lamp in three different wave band（A，B and C）and high－pressuremercury lamp，the crude green bean oil was used as raw material and the decolourization ratio and chromatic value were adopted as indexes.The single factor experiment and orthogonal experiment were carried outwith three main factors affecting the illumination decoloration process，which included illumination intensity，illumination time and illumination distance.The main operating conditions which influenced the process were concluded.After the experiment，high－pressuremercury lamp was selected as light source and the illumination intensity was450W，the illumination timewas18 h and the illumination distance was2 cm.Under these conditions，the largest decolourization ratio for green bean oil reached 96.81%，lovibond yellow value was 32 and red value was 3.0，which conforms to the color and lustre regulations of secondary soybean oil in China.

green bean oil，illumination，decoloration，chromatic value

TS221

A

1003－0174（2015）08－0074－05

2014－03－05

王霞，女，1971年出生，副教授，農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏