芝麻中塑化劑含量及其在制油過程中的遷移規(guī)律

劉玉蘭，劉 燕，胡愛鵬，馬宇翔，魏安池，徐彥輝

（1.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001；2.合肥燕莊食用油有限責(zé)任公司，安徽 合肥 231283）

鄰苯二甲酸酯類塑化劑（phthalatic acid esters，PAEs）是全球廣泛存在的環(huán)境污染物[1]，塑化劑的急性毒性很低，但長(zhǎng)期接觸塑化劑或者食用被塑化劑污染的食品，輕則會(huì)引起生殖系統(tǒng)的異常，重則可能致畸致癌[2-5]。植物油料包括芝麻在種植、生長(zhǎng)、收獲、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、加工等過程中均可能受到PAEs的污染[6-9]，而PAEs又屬于脂溶性物質(zhì)，芝麻原料中的PAEs會(huì)隨著制油過程進(jìn)入芝麻油中，因此芝麻原料是否含有PAEs及其含量水平必定會(huì)對(duì)所制取芝麻毛油中PAEs含量造成影響，也即原料芝麻中PAEs在制油過程中向毛油中發(fā)生遷移很可能是芝麻油受PAEs污染的重要成因。

張明明[10]、Shi Longkai等[11]的研究證實(shí)，植物油料（包括大豆、菜籽、玉米胚芽、芝麻等）中均不同程度的檢出鄰苯二甲酸二異丁酯（diisobutyl phthalate，DIBP）、鄰苯二甲酸二丁酯（dibutyl phthalate，DBP）和鄰苯二甲酸二（2-乙基）己酯（di(2-ethtlhexyl)phthalate，DEHP）等PAEs組分。而植物油料中的PAEs在制油過程中向植物毛油發(fā)生遷移很可能是食用植物油受PAEs污染的重要成因。同時(shí)，芝麻油大部分為芝麻香油[12]，為保持香味無法對(duì)其進(jìn)行完整的精煉，芝麻香油中的PAEs在加工過程中無法有效脫除。要想對(duì)芝麻油中PAEs進(jìn)行控制，首先要探討和明確其成因和來源，因此很有必要對(duì)芝麻原料中PAEs含量及遷移規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)的研究。

本實(shí)驗(yàn)通過對(duì)芝麻原料中PAEs含量的檢測(cè)分析，以及對(duì)不同芝麻油生產(chǎn)工藝（芝麻整籽取油、脫皮取油、壓榨取油、浸出取油）制取得到的芝麻油中PAEs含量的檢測(cè)分析，探討芝麻油生產(chǎn)中PAEs的成因和遷移規(guī)律，明確芝麻油生產(chǎn)中原料和制油工藝對(duì)芝麻油中PAEs含量的影響，為準(zhǔn)確制定PAEs風(fēng)險(xiǎn)防范和控制技術(shù)提供依據(jù)，以確保并提升芝麻油的品質(zhì)安全。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

原料：芝麻樣品20 個(gè)，均取自國(guó)內(nèi)芝麻油加工企業(yè)。

PAEs的8 種組分的標(biāo)準(zhǔn)品：鄰苯二甲酸二甲酯（dimethyl phthalate，DMP）、鄰苯二甲酸二乙酯（diethyl phthalate，DEP）、DBP、鄰苯二甲酸丁基芐基酯（butyl benzyl phthalate，BBP）、DEHP、鄰苯二甲酸正辛酯（di-n-octyl phthalate，DNOP）的標(biāo)準(zhǔn)品（純度≥98.0%） 美國(guó)Supelco公司；DIBP、鄰苯二甲酸二異壬酯（diisononyl ortho-phthalate，DINP）的標(biāo)準(zhǔn)品（純度99.0%） 美國(guó)Dr. Ehrenstorfer GmbH公司；7 種氘代同位素內(nèi)標(biāo)（D4-DMP、D4-DEP、D4-DIBP、D4-DBP、D4-BBP、D4-DEHP和D4-DNOP）（純度≥99%） 上海有機(jī)化學(xué)研究所；正己烷、丙酮、乙腈、二氯甲烷（均為色譜純） 美國(guó)生物VBS公司；實(shí)驗(yàn)所用水均為超純水（18.25 MΩ·cm）。

1.2 儀器與設(shè)備

Trace1310-ISQ氣相色譜-質(zhì)譜法聯(lián)用儀、TG-5MS氣相毛細(xì)管色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）美國(guó)Thermo Fisher公司；ProElut N-正丙基乙二胺（N-(npropyl) ethylenediamine，PSA）固相萃取柱（1 g、6 mL） 上海安譜科學(xué)儀器有限公司；R-201 II旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海申順生物科技有限公司；MTN-2800W氮吹濃縮儀 天津奧特賽恩斯儀器有限公司；MVS-1旋渦混合器 北京金北德工貿(mào)有限公司；FW-100高速萬能粉粹機(jī) 北京永光明醫(yī)療儀器有限公司；LD5-10低速離心機(jī) 北京京立離心機(jī)有限公司；Molecular超純水器上海摩勒科學(xué)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 芝麻脫皮

實(shí)驗(yàn)室脫皮條件：取800 g左右清理干凈的芝麻于2 000 mL的玻璃燒杯中，用蒸餾水潤(rùn)濕至含水量10%，于105 ℃烘箱中烘至含水量6%，裝入干凈的棉布袋手搓脫皮后，用篩子篩分得到芝麻皮和脫皮芝麻仁。

工廠脫皮工藝條件：芝麻經(jīng)篩選、風(fēng)選和去石，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的熱堿液浸泡脫皮、脫水干燥得到脫皮芝麻仁和芝麻種皮。

1.3.2 壓榨法和浸出法提取芝麻油

壓榨法制油：分別稱取500 g不同的芝麻樣品（整籽芝麻、脫皮芝麻），粉碎，放入液壓榨油機(jī)榨膛中，在壓力40～60 MPa室溫壓榨，得到壓榨芝麻毛油。

浸出法制油：分別稱取200 g不同的芝麻樣品（整籽芝麻、脫皮芝麻），粉碎，置于2 000 mL燒杯中，加入1 000 mL正己烷，在45 ℃水浴中攪拌4 h完成萃取，抽濾將混合油與固體物料分離，濾液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)和真空干燥脫除溶劑，得到浸出芝麻毛油。

1.3.3 芝麻及其油脂中PAEs的含量測(cè)定

參照GB/T 5009.271—2016《食品中鄰苯二甲酸酯的測(cè)定》[13]，在此基礎(chǔ)上略有改進(jìn)。芝麻和芝麻油樣品中PAEs組分含量的檢測(cè)采用固相萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法[14-15]。

標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：DMP、DEP、DBP、DIBP 、BBP、DEHP、DNOP采用內(nèi)標(biāo)法定量測(cè)定，DINP采用外標(biāo)法定量測(cè)定。

氣相色譜條件：T G-5 M S氣相毛細(xì)管色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；進(jìn)樣口溫度300 ℃；程序升溫：60 ℃保持1 min，然后以20 ℃/min升至220 ℃，保持1 min，再以5 ℃/min升至280 ℃，保持4 min；脈沖不分流模式進(jìn)樣，進(jìn)樣量1.0 μL；載氣：氦氣（純度≥99.999%），恒流模式，流速1.0 mL/min。

質(zhì)譜條件：電子電離源；電子能量70 eV；離子源溫度300 ℃；傳輸線溫度300 ℃；燈絲電流25 μA。溶劑延遲6 min，全掃描定性，選擇離子掃描定量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

所有的實(shí)驗(yàn)至少進(jìn)行3 次重復(fù)，結(jié)果表示為 ±s，利用SPSS Statistics 22軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行ANOVA差異顯著性分析，P＜0.05，差異顯著。采用Xcalibur 3.0、Origin 9.0等軟件分析進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、圖表處理及圖譜分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同產(chǎn)地芝麻原料中PAEs的組分含量

2.1.1 芝麻原料中PAEs的組分含量

由表1可以看出，20 個(gè)芝麻原料樣品中均不同程度地檢出了PAEs。DMP、DEP、DIBP、DBP、BBP、DEHP、DNOP、DINP和Σ8PAEs的含量范圍分別為ND～0.060、ND～0.015、0.074～1.200、0.040～0.337、ND～0.043、0.085～1.971、ND～0.059、0.343～0.806 mg/kg和0.209～2.828 mg/kg，平均值為0.021、0.011、0.219、0.137、0.020、0.560、0.017、0.559 mg/kg和1.165 mg/kg。

DMP、DEP、DIBP、DBP、BBP、DEHP、DNOP和DINP的檢出率分別為40%（8/20）、45%（8/20）、100%（20/20）、100%（20/20）、88%（7/8）、100%（20/20）、88%（7/8）、100%（8/8）。

表1 芝麻原料中8 種PAEs組分含量 Table 1 Concentrations of PAEs in sesame samples mg/kg

對(duì)照國(guó)標(biāo)DBP≤0.3 mg/kg、DEHP≤1.5 mg/kg、DINP≤9.0 mg/kg的限量要求[16]，20 個(gè)芝麻樣品DINP均不超標(biāo)，1 個(gè)芝麻樣品DEHP超標(biāo)（超標(biāo)率5%），2 個(gè)芝麻樣品DBP超標(biāo)（超標(biāo)率為10%）。

根據(jù)前期的研究[6,17-18]，不僅芝麻，幾乎所有的植物油料樣品中均不同程度檢測(cè)出PAEs。這可能與植物油料生長(zhǎng)的環(huán)境受塑化劑污染因素有關(guān)，據(jù)報(bào)道[19-22]，土壤、河流等均檢測(cè)出塑化劑。植物油料會(huì)通過生物富集作用將環(huán)境中的PAEs富集到種子中，導(dǎo)致植物油料中存在PAEs。植物油籽中的PAEs也可能與植物油料在收獲、運(yùn)輸、儲(chǔ)存過程中受PAEs污染有關(guān)，譬如塑料包裝材料等因素造成植物油料中PAEs含量增加[23]。受檢芝麻樣品中DBP、DEHP與DINP的含量約占8 種PAEs總量的70%～96%，這與文獻(xiàn)[24]報(bào)道的大氣、水體及土壤中PAEs污染物主要為DBP、DEHP和DINP相一致。受檢芝麻樣品中短碳鏈的PAEs組分如DMP、DEP含量相對(duì)較低，可能緣于這些短碳鏈的PAEs組分有較高的水溶性和較小的辛醇分配系數(shù)，容易被微生物分解或經(jīng)其他途徑分解，最終富集或遷移到植物油料中的含量較低[25]。

總體上看，芝麻原料中DBP和DEHP的超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)不高，GB 19641—2015《食用植物油料》[26]中也沒有對(duì)PAEs作出限量要求。但芝麻既可以直接食用又可以用于提取食用油，直接食用時(shí)PAEs風(fēng)險(xiǎn)不能忽視，而做為食用油原料，PAEs良好的脂溶性很可能使其隨制油過程富集至食用油脂中，因此芝麻原料的塑化劑風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)該引起足夠重視和防范，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)芝麻乃至所有植物油料中塑化劑在制油過程向油脂中遷移程度的研究。

2.1.2 不同產(chǎn)地原料芝麻中PAEs的含量

表2 不同產(chǎn)地的芝麻中4 種PAEs及Σ8PAEs含量Table 2 Concentrations of PAEs in sesame samples collected from different production areasmg/kg

檢測(cè)來自河南、安徽、山東、新疆、山西、四川產(chǎn)地的8 個(gè)芝麻樣品中的DIBP、DBP、DEHP、DINP和Σ8PAEs含量進(jìn)行分析，結(jié)果見表2。單因素方差結(jié)果（P＜0.05）表明8 個(gè)產(chǎn)地芝麻樣品中的DIBP、DBP、DEHP、DINP和Σ8PAEs含量存在顯著性差異，且差異性水平也有所不同，表明產(chǎn)地對(duì)原料芝麻中PAEs含量存在顯著性影響。究其原因，可能是：1）不同產(chǎn)地土壤和周圍環(huán)境中的PAEs含量不同，芝麻在生長(zhǎng)過程中從土壤和周圍環(huán)境吸收富集的PAEs不同，最終富集到芝麻籽粒中的PAEs不同[27-28]；2）產(chǎn)地不同，芝麻生長(zhǎng)的氣候環(huán)境也會(huì)有所差異，而氣候因素對(duì)芝麻的成熟度及含油量會(huì)產(chǎn)生一定的影響，不同成熟度的芝麻籽粒，蛋白和粗纖維的含量差異較大[29]，特別是癟芝麻，皮占整籽的比重較大，而皮中PAEs含量相對(duì)種仁較高，造成芝麻籽粒中PAEs含量差異。

2.1.3 芝麻不同部位PAEs含量分析

表3 芝麻整籽、種仁和皮中PAEs含量 Table 3 Concentrations of PAEs in sesame seeds, kernels and hulls mg/kg

對(duì)河南駐馬店的白芝麻同一原料工廠取樣和實(shí)驗(yàn)室自制的2 個(gè)芝麻樣品的整籽、脫皮種仁、芝麻皮中的PAEs含量進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表3所示。1號(hào)芝麻的3 個(gè)樣品，其脫皮種仁中PAEs含量比整籽芝麻含量有一定程度降低，而芝麻皮中PAEs顯著高于芝麻整籽和芝麻種仁（分別是整籽的3.76 倍和種仁的4.39 倍）。2號(hào)芝麻的3 個(gè)樣品，其脫皮種仁和芝麻皮中的DIBP、DBP、DEHP、DINP和Σ8PAEs含量明顯高于芝麻全籽含量。分析2 個(gè)芝麻樣品PAEs的含量差別，其原因可能是：2號(hào)芝麻在工廠采用淡堿水浸泡脫皮過程中所使用的水、燒堿等加工助劑可能向芝麻中二次引入了PAEs[30]，導(dǎo)致脫皮種仁和芝麻皮中PAEs含量均高于未經(jīng)脫皮加工的芝麻原料；而1號(hào)芝麻是在實(shí)驗(yàn)室用人工干法脫皮得到的脫皮種仁和芝麻皮，脫皮過程未采用任何加工助劑。1號(hào)芝麻經(jīng)脫皮處理其種仁中DBP含量較整籽降低20.0%，DEHP含量降低6.8%，DINP含量降低53.0%，Σ8PAEs含量降低14.3%。

上述研究結(jié)果明確了芝麻原料含有PAEs的普遍性和客觀規(guī)律性。不同產(chǎn)地的芝麻樣品中PAEs含量有顯著性差異，并且芝麻皮中含量高于芝麻種仁。雖然芝麻原料中PAEs風(fēng)險(xiǎn)較低，但為確保并提升芝麻及其加工產(chǎn)品的安全，還是需要對(duì)芝麻原料進(jìn)行PAEs的風(fēng)險(xiǎn)防范，通過對(duì)芝麻原料產(chǎn)地和芝麻原料品質(zhì)的優(yōu)選和監(jiān)控，以及基于PAEs防范和控制的芝麻脫皮工藝技術(shù)的應(yīng)用，確保和提升芝麻及加工制品的質(zhì)量安全。

2.2 芝麻中PAEs在不同制油工藝向油脂中的遷移規(guī)律

壓榨法取油和溶劑浸出法取油是當(dāng)前油脂工業(yè)應(yīng)用最為廣泛的植物油制取工藝技術(shù)。研究已經(jīng)證實(shí)植物油料中幾乎均含有PAEs組分。但油料種子中的PAEs在制油過程向毛油遷移性及制油工藝是對(duì)PAEs遷移的影響鮮見報(bào)道。對(duì)于油脂中塑化劑的脫除，最有效的方法是利用水蒸氣蒸餾脫臭時(shí)脫除[31-32]，但芝麻香油不能采用蒸餾脫臭的方法脫除塑化劑，因?yàn)槊摮魰?huì)將芝麻香油的香味幾乎完全脫除。為此對(duì)芝麻原料和制油過程也即從源頭進(jìn)行PAEs的風(fēng)險(xiǎn)防范和控制是非常必要也是科學(xué)合理的。實(shí)驗(yàn)通過對(duì)不同制油工藝所得芝麻油中PAEs的檢測(cè)分析，研究芝麻中PAEs在不同制油工藝過程向芝麻毛油中的遷移規(guī)律，以確定不同芝麻毛油的PAEs風(fēng)險(xiǎn)并根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)程度精準(zhǔn)制定PAEs的脫除技術(shù)。

2.2.1 不同制油工藝所得芝麻毛油中PAEs含量分析

由圖1可以看出，芝麻種仁中DBP、DEHP、DINP含量及Σ8PAEs均高于其整籽；芝麻種皮中DBP、DEHP、DINP含量及Σ8PAEs均高于其整籽和種仁。芝麻皮中DBP、DEHP、DINP含量及Σ8PAEs分別是芝麻整籽的2.4、7.4、1.8 倍和3.8 倍；脫皮處理后的芝麻種仁中DBP、DEHP、DINP含量及Σ8PAEs比其在整籽中含量分別下降20.2%、6.8%、13.4%和14.3%。這說明脫皮可以有效降低芝麻中的PAEs含量。

圖1 不同芝麻樣品及不同制油工藝所得油脂中PAEs含量Fig. 1 Concentrations of PAEs in sesame oil samples produced by different methods

圖1 也清晰顯示出芝麻原料中的PAEs會(huì)隨著制油過程向毛油中遷移富集，毛油中PAEs含量明顯高于其對(duì)應(yīng)芝麻原料。無論是浸出還是壓榨，整籽芝麻毛油中DIBP、DBP、DEHP、DINP和Σ8PAEs含量均高于脫皮芝麻毛油，脫皮芝麻毛油中PAEs含量比整籽芝麻毛油含量降低約20%。無論是整籽芝麻還是脫皮芝麻，其浸出毛油中DIBP、DBP、DEHP、DINP和Σ8PAEs含量均高于壓榨毛油，浸出毛油中PAEs含量約是壓榨毛油1.2 倍。也即浸出毛油比壓榨毛油的PAEs風(fēng)險(xiǎn)更大，這是由于浸出法取油所用的正己烷對(duì)PAEs有更好的溶解能力所致[33]。

2.2.2 芝麻原料中PAEs向毛油中遷移率的分析

表4 河南的13號(hào)芝麻原料及其毛油中PAEs的含量 Table 4 Concentration of PAEs in sesames and crude sesame oil samples obtained by different methods mg/kg

由表4可知，采用壓榨法取油時(shí)，整籽芝麻壓榨毛油中的DIBP、DBP、DEHP、DINP以及Σ8PAEs含量分別是整籽芝麻中含量的1.10、1.18、1.04、1.11 倍和1.09 倍；脫皮芝麻仁壓榨毛油中DIBP、DBP、DEHP、DINP以及Σ8PAEs含量分別是脫皮芝麻仁中的1.06、1.14、1.03、1.05 倍和1.04 倍；脫皮芝麻仁壓榨毛油是整籽芝麻壓榨毛油的0.82、0.91、0.96、0.92 倍和0.90 倍。采用浸出法取油時(shí)，整籽芝麻浸出毛油中的DIBP、DBP、DEHP、DINP以及Σ8PAEs含量分別是整籽芝麻含量的1.28、1.71、1.29、1.31 倍和1.41 倍；脫皮芝麻仁浸出毛油中的DIBP、DBP、DEHP、DINP以及Σ8PAEs含量分別是脫皮芝麻仁中含量的1.22、1.28、1.25、1.17 倍和1.23 倍。這清楚的說明，芝麻中的PAEs會(huì)在制油過程向油脂中遷移，致使芝麻毛油中PAEs含量明顯高于芝麻原料，在芝麻原料中PAEs含量不超標(biāo)時(shí)，所制取毛油中PAEs含量有可能超標(biāo)。

從整體分析，DIBP、DBP、DEHP、DINP及Σ8PAEs在芝麻浸出毛油中的平均含量分別為0.327、0.426、0.774、0.936 mg/kg和2.586 mg/kg，在芝麻壓榨毛油中的平均含量分別為0.273、0.326、0.629、0.813 mg/kg和2.074 mg/kg，浸出毛油中的平均含量分別是壓榨毛油中的1.20、1.31、1.23、1.15 倍和1.25 倍。DBP較其他組分在芝麻毛油中的超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)更大。

對(duì)芝麻原料進(jìn)行脫皮處理，可以使芝麻毛油中的DIBP含量降低20.3%～24.8%，DBP含量降低22.3%～40.0%，DEHP含量降低7.9%～10.0%，DINP含量降低17.9%～23.1%以及Σ8PAEs含量降低17.6%～25.8%。

3 結(jié) 論

芝麻與其他植物油料一樣不同程度地含有塑化劑，國(guó)標(biāo)限量控制的DBP、DEHP、DINP的檢出率均為100%，3 種組分和Σ8PAEs含量的平均值分別為 0.137、0.560、0.559 mg/kg和1.165 mg/kg，DBP超標(biāo)率為10%，DEHP超標(biāo)率為5%。不同產(chǎn)地芝麻樣品中塑化劑含量呈現(xiàn)顯著性差異，芝麻皮中塑化劑含量高于種仁；芝麻中的塑化劑會(huì)伴隨制油過程向毛油中遷移富集，DBP、DEHP、DINP和Σ8PAEs在壓榨芝麻毛油中的平均含量分別是芝麻中的1.16、1.03、1.11 倍和1.07 倍，在浸出芝麻毛油的平均含量分別是芝麻中的1.49、1.27、1.24 倍和1.33 倍；脫皮處理可以使芝麻毛油中DBP、DEHP、DINP和Σ8PAEs含量分別降低20.3%～24.8%、22.1%～40.4%、7.9%～10.0%、17.9%～23.1%、17.6%～25.8%；無論是芝麻整籽還是脫皮芝麻種仁，浸出毛油中PAEs含量明顯高于壓榨毛油。研究結(jié)果明確了芝麻油生產(chǎn)中原料和制油工藝對(duì)芝麻油PAEs風(fēng)險(xiǎn)的影響，可為芝麻油生產(chǎn)的PAEs風(fēng)險(xiǎn)防范和控制提供一定的參考依據(jù)。