稻米油加工過程營養(yǎng)成分及有害物質(zhì)變化趨勢研究

曹 健，趙 菁，雷芬芬，鄭竟成，羅 質(zhì),2，何東平,2

（1.武漢輕工大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430023；2.大宗糧油精深加工教育部重點實驗室（武漢輕工大學(xué)），湖北 武漢 430023）

稻米油營養(yǎng)豐富，脂肪酸組成合理，含豐富的谷維素、VE、植物甾醇、角鯊烯等天然生物活性物質(zhì)，是消費者主要的食用油之一。根據(jù)稻米油的組成特性，工業(yè)精煉工藝主要采用水化脫膠、低溫脫蠟、物理蒸餾脫酸、高溫活性白土脫色、真空脫臭及脫脂 6個步驟[1]。油脂精煉會對油脂中微量成分造成一定影響，除營養(yǎng)成分流失，還會生成 BaP、3-MCPD等有害物質(zhì)，進而影響成品食用油的品質(zhì)。為研究稻米油加工過程營養(yǎng)成分及有害物質(zhì)的變化，對工廠各精煉工段稻米油樣品中兩種污染物（BaP、3-MCPD）和三種營養(yǎng)物質(zhì)（VE、谷維素、甾醇）進行檢測，以探究其變化趨勢，為稻米油適度加工提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

采集A、B、C三個工廠各精煉工段的稻米油樣品（即稻米油毛油、脫膠油、脫蠟油、脫酸油、脫色油和脫脂油）各3個批次。

氘代氯仿：AldrichChemical；3-氯-1,2-丙二醇標準品、D5-3-氯-1,2-丙二醇標準品：德國 o2si公司；QuEChERS混合填料：德國 CNW公司；其余標準品由上海安譜實驗科技股份有限公司提供。實驗試劑為國產(chǎn)色譜純。

1.2 儀器與設(shè)備

7010型三重四極桿氣質(zhì)聯(lián)用儀[配 DBEUPAH 專用色譜柱（20 m×0.18 mm，0.14 μm）]：安捷倫公司；DK-98萬分之一電子天平：南京曉曉儀器設(shè)備有限公司；TD5A-WS臺式離心機：湖北省凱達科學(xué)儀器有限公司；Li Chro CART Si60（250 mmol/L×4 mmol/L，5 μm）色譜柱：賽默飛世爾科技公司；HP-5（20 m×0.18 mm×0.18 μm）：安捷倫公司等。

1.3 方法

1.3.1 稻米油中BaP的含量測定

（1）樣品前處理

稱取約1 g油脂樣品于50 mL離心管中，加入1 ng/ mL的混合氘代內(nèi)標溶液1 mL，依次加入5 mL正己烷和 5 mL二甲基亞砜，震蕩后于4 500 r/min離心3 min，取下層至另一50 mL離心管中，依次加入5 mL超純水和5 mL正己烷，搖勻、于4 500 r/min離心3 min，取上層至8 mL樣品瓶中，氮氣緩慢吹干，加入0.2 g QuEChERS混合填料和1 mL乙腈，渦旋震搖1 min以上，5 000 r/min離心5 min，取上清液至氣相瓶中，待上機檢測。

（2）色譜條件

程序升溫過程為 45 ℃保持 0.8 min，以45 ℃/min升至 200 ℃，再以 2.5 ℃/min升至225 ℃，再以3 ℃/min升至245 ℃，隨后以0.5 ℃/min升至247 ℃，再以6 ℃/min升至 300 ℃，最后以10 ℃/min升至320 ℃，保持4.5 min；進樣口溫度：280 ℃；進樣方式：PTV不分流進樣，進樣量為5 μL；載氣為氦氣，恒流模式；碰撞氣為氬氣。

（3）質(zhì)譜條件

電子轟擊離子源；傳輸線溫度為320 ℃；離子源溫度為260 ℃；接收極電流50 μA；溶劑延遲時間10.0 min；碰撞氣體為氬氣。

1.3.2 稻米油中3-MCPD的含量測定

（1）樣品前處理

準確稱取油樣100 mg于A、B兩個2 mL離心管中，后精確加入100 μL內(nèi)標物，加入300 μL叔丁基甲醚，渦旋震蕩后加入200 μL氫氧化鈉-甲醇，3.5 min后，向A中加入600 μL酸化氯化鈉溶液，向B中加入600 μL酸化溴化鈉溶液，立刻渦旋震蕩后加入 600 μL異己烷，將樣品靜置5 min以上，棄去上層有機相，加入600 μL乙醚-乙酸乙酯，渦旋震蕩后靜置5 min以上，吸取上層有機相到新的 2 mL離心管中（向管中提前加入2 mL無水硫酸鈉），重復(fù)兩遍乙醚-乙酸乙酯萃取過程，將三次萃取獲得的上層有機相都收集在同一2 mL離心管中，加入100 μL苯硼酸混勻，靜置5 min以上，移取上層清液到新的2 mL離心管中，氮氣吹干，準確加入 400 μL正己烷，4 500 r/min離心3 min，吸取上清液，準備進樣。

（2）標準曲線的繪制

吸取3-MCPD標準工作液（1 mg/L）0.01、0.05、0.1、0.2、0.4、0.8、1.6 mL 和 3-MCPD 標準中間液（10 mg/L）0.32 mL于密閉性好的適當體積（5 mL或10 mL）的透明具塞（蓋）玻璃管中，分別加入D5-3-MCPD標準工作液（10 mg/L）20 μL，加正己烷至2 mL，配制成含3-MCPD質(zhì)量分別為 10、50、100、200、400、800、1 600、3 200 ng系列標準工作液，其中D5-3-MCPD的質(zhì)量均為200 ng。臨用現(xiàn)配。

（3）色譜條件

進樣量：2μL，不分流進樣；載氣：氦氣99.999%。升溫程序：85 ℃，保持 0.5 min，6 ℃/min 至 150 ℃，12 ℃/min 至 180 ℃，180 ℃至280 ℃，保持7 min。

（4）質(zhì)譜條件

質(zhì)譜檢測器：電子轟擊（EI）；掃描方式：選擇離子監(jiān)測模式（SIM）；電離能量：70 eV；離子源溫度：250 ℃；傳輸線溫度：280 ℃。

1.3.3 稻米油中谷維素的含量測定方法[2]

制備谷維素標準曲線[2]：取谷維素標準樣品約30 mg，置于50 mL容量瓶中，加三氯甲烷溶解，震蕩搖勻，用無水乙醇定容，作為標準溶液備用；分別取 0.5、1、1.5、2、2.5 mL，置于 50 mL容量瓶中，加正庚烷定容，以無水乙醇為空白液，在327 nm的波長處測定吸光度。

樣品測定：準確稱取1～2 g稻米油樣，置于50 mL容量瓶中，加4 mL三氯甲烷溶解，定容。在327 nm的波長處測定吸光度。

式中：C為由標準曲線所得谷維素濃度，μg/mL；B為樣品稀釋體積，mL；W為樣品質(zhì)量，g。

1.3.4 稻米油中維生素E的測定

（1）標準溶液配制

精確稱量γ-生育酚標準品4 mg、δ-生育酚標準品4 mg、混標30 mg、β-生育酚標準品100 μL用正己烷溶解稀釋后，分別定容至10 mL棕色容量瓶中，置于-8 ℃冰箱冷藏備用，分別取上述標準品溶液1 mL定容至10、25、50、100、250 mL。以生育酚和生育三烯酚的濃度（μg/mL）為橫坐標，峰面積為縱坐標，繪制標準曲線，并計算其回歸方程。

（2）樣品處理

稱取1 g植物油于10 mL試管中，加入5 mL正己烷為分散劑，超聲波提取 10 min，轉(zhuǎn)移至10 mL容量瓶中，用正己烷定容至刻度，過0.45 μm的有機系微濾膜后進HPLC分析，根據(jù)含量峰面積標準曲線進行定量分析。

（3）色譜條件

采用色譜柱為 Li Chro CART Si60（250 mmol/L×4 mmol/L，5 μm），檢測波長為292 nm；柱溫為 30 ℃；流動相為正己烷與異丙醇（體積比為 99.5∶0.5）；流速為 0.8 mL/min；進樣量為25 μL，采用外標法定量。

1.3.5 稻米油中甾醇的測定[3]

（1）樣品前處理過程

取 β-膽甾烷醇 1000 μL，氮吹后加入 0.20 g稻米油，加入4 mL KOH-乙醇溶液，在55 ℃烘箱中反應(yīng)1 h，其中每隔20 min震搖一次，共3次。反應(yīng)結(jié)束后，加入1 mL蒸餾水，5 mL正己烷，以3 500 r/min離心1 min，氮氣吹干，加入2 mL硅烷化試劑，在105 ℃烘箱中反應(yīng)15 min后，將樣品裝入樣品瓶，準備上機。

（2）色譜條件

采用色譜柱為安捷倫 HP-5（20 m×0.18 mm×0.18 μm）進樣體積1.0 μL，載氣為高純He；載氣原始壓力為 10.52 psi；分流比 50∶1；進樣口溫度 300 ℃；檢測器溫度 360 ℃；氫氣流量為40 mL/min；空氣流量為400 mL/min；氮氣流量為40 mL/min；升溫程序：200 ℃保持0.5 min，然后以2 ℃/min升溫至300 ℃。

1.3.6 稻米油中其他理化指標測定方法

酸值的測定參照GB/T 5530-2005。

1.3.7 數(shù)據(jù)處理

本實驗樣品檢測重復(fù)3次，采用origin 9.1，Excel 2013及SPSS對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學(xué)分析，相關(guān)性分析采用 Person分析（P＜0.05），差異性分析采用ANOVA分析（P＜0.05），均值比較使用Duncan法。

2 結(jié)果與分析

2.1 精制過程稻米油BaP變化趨勢

BaP是一種常見的高活性間接致癌物，稻米油中BaP主要來源于原料污染，在精煉過程中的脫酸、脫色以及脫臭都可以在一定程度上降低油脂中BaP的含量。在油脂加工中，BaP因其強親脂性而易富集在油脂中[4]，我國《GB 2762-2012食品中污染物限量》規(guī)定油脂及其制品中BaP含量≤10 μg/kg，歐盟 ECRegulation835/2011 規(guī)定油脂中BaP含量不得超過2 μg/kg。對工廠各批次稻米油中的BaP進行檢測，結(jié)果如圖1所示。

圖1 精制過程稻米油BaP變化趨勢

三家工廠制取的稻米油毛油中BaP含量均超過17 μg/kg，其原因可能是工廠浸出過程中溶劑里存在多環(huán)芳烴類物質(zhì)，在高溫脫溶時與溶劑反應(yīng)生成 BaP，并于油相富集；且油脂在高溫下也可能氧化聚合產(chǎn)生BaP[5]。

經(jīng)脫膠、脫蠟、脫酸、脫色后，稻米油中BaP的含量降低了97.61%±0.01%，其中脫色過程使用了物理脫色劑，使該階段 BaP脫除率達到84.08%±0.03%。稻米油脫色后BaP含量已達到我國標準GB 2762-2017規(guī)定，即不高于10 μg/kg。脫脂后成品油達到了歐盟標準，即BaP含量不高于 2 μg/kg。

精煉對降低植物油中BaP含量有重要作用，目前對稻米油加工過程BaP產(chǎn)生的原因文獻研究較多，但如何建立關(guān)鍵控制點以及如何有效控制BaP的產(chǎn)生還需進一步研究。

2.2 精制過程稻米油3-MCPD變化趨勢

油脂精煉對油脂中微量組分會造成一定的影響，甚至生成痕量食品污染物，進而影響成品食用油的品質(zhì)，其中3-MCPD就是一種比較典型食品污染物。3-MCPD容易在油脂及油脂食品熱加工及油脂精煉中形成，但其形成機制尚未明確[4]，但普遍認為氯離子、水分和精煉溫度對油脂中3-MCPD的形成有一定影響[6]。

對精制過程稻米油中 3-MCPD含量進行測定，結(jié)果如圖2所示，由圖可知稻米毛油本身含有一定量的 3-MCPD。A廠經(jīng)脫膠處理之后3-MCPD含量有一定程度地增加，這可能是由于脫膠過程中水相體系的引入。A、B、C三廠在脫色階段，3-MCPD含量大幅減少，平均減少率為80.47%，說明白土和活性炭等物理吸附劑對3-MCPD有吸附作用；經(jīng)脫臭處理后，3-MCPD含量波動較小，說明高溫能促使油樣中形成新的3-MCPD，同時脫臭溫度過高又會使部分3-MCPD分解。

圖2 精制過程稻米油3-MCPD變化趨勢

稻米油中3-MCPD在精煉過程含量整體呈減少趨勢，我國對于油脂中3-MCPD的含量限定還未出臺，脫脂稻米油中3-MCPD符合我國現(xiàn)有的固態(tài)調(diào)味品中3-MCPD＜0.4 mg/kg的規(guī)定。

2.3 精制過程稻米油維生素E(VE)變化趨勢

VE又稱生育酚，是一類脂溶性功能性化合物的總稱。稻米油中VE含量為0.04%～0.25%[7]，其中生育三烯酚占VE總量的 60%～70%[8]。VE具有抗氧化、抑制膽固醇合成及預(yù)防心血管疾病等生理功能[9]。研究共測定A、B、C三個工廠7個精煉階段 21個稻米油樣品的生育酚和生育三酚含量，詳見表1。

表1 精制過程稻米油VE變化趨勢 mg/kg

從表1可以看出，稻米毛油中VE以α-生育酚、α-生育三烯酚、γ-生育三烯酚為主，總VE含量均在1 100 mg/kg以上。精煉過程中VE含量整體呈下降趨勢，脫色階段 γ-生育三烯酚含量平均下降56.06%，脫臭階段α-生育酚和γ-生育酚含量平均下降 28.43%和 59.90%。三家工廠在精煉過程中VE的平均損失率為 37.92%，其中 γ-生育酚和 γ-生育三酚損失均在80%以上。

2.4 精制過程稻米油中谷維素含量變化趨勢

谷維素主要是環(huán)木菠蘿醇類阿魏酸酯及甾醇類阿魏酸酯組成的化合物，稻米油中的谷維素含量比其他植物油脂高[8]。一般米糠毛油中谷維素含量為1.5%～2.9%[10]。谷維素具有降低血脂、降低肝臟脂質(zhì)、防止脂質(zhì)氧化等生理功能[11]。

由圖 3可知，所測樣品的稻米毛油中谷維素含量分別為23 957、21 830和22 751 mg/kg。脫脂后谷維素含量分別為 20 176，20 396，19 747 mg/kg。三個工廠的稻米油谷維素損失率分別為15.78%、6.57%、13.20%。

圖3 精制過程稻米油3-MCPD變化趨勢

2.5 精制過程稻米油中甾醇含量變化趨勢

甾醇是稻米油中不皂化物的主要成分之一。稻米毛油中植物甾醇含量在0.75%左右[7]，在各種植物油中米糠油的植物甾醇含量較高[12]。甾醇有消炎、抗結(jié)石功能，具有極高藥用價值[13]。測定精煉過程β-膽甾烷醇、菜油甾醇、豆甾醇、β-谷甾醇含量，并分析其變化趨勢，詳見表2。

表2 精制過程稻米油甾醇變化趨勢 mg/kg

精煉過程β-膽甾烷醇含量幾乎無損失，菜油甾醇含量的損失平均在6.90%，豆甾醇損失較大，平均損失為28.62%。A、B、C三廠稻米油精煉過程甾醇平均損失率在22.69%。

3 結(jié)論

對采集的國內(nèi)三家稻米油工廠各精煉工段油樣，測定其BaP、3-MCPD兩種有害物質(zhì)和VE、谷維素及甾醇三種營養(yǎng)物質(zhì)含量，結(jié)果表明精煉過程對稻米油中微量成分造成一定影響，毛油溶劑浸出工藝會導(dǎo)致BaP和3-MCPD這兩種有害物質(zhì)的產(chǎn)生。經(jīng)過精煉，脫脂稻米油中BaP降低了97.61%，符合國家標準，3-MCPD含量降低了80.47%。但同時，稻米油中的VE、谷維素及甾醇等營養(yǎng)成分也有不同程度的減少，VE含量下降了37.92%，谷維素含量下降了23.05%，甾醇含量下降了22.69%。

因此，在稻米油精煉過程，工廠需要優(yōu)化精煉工藝，例如采用酶法酯化脫酸，可以一定程度解決稻米油物理蒸餾脫酸帶來的3-MCPD產(chǎn)生和營養(yǎng)物質(zhì)流失等問題。通過對稻米油加工過程營養(yǎng)成分及有害物質(zhì)的變化研究，希望對未來稻米油適度加工提供一定參考。