小米糠液壓榨油工藝的研究

楊 敏，杜宣利，＊，魏永峰，姚 敏，楊 帆，邱立明

1.西安中糧工程研究設(shè)計(jì)院有限公司 （西安 710082）

2.陜西妙谷糧農(nóng)科技有限公司 （榆林 719000）

小米在我國西北、東北和華北各地區(qū)多有種植，小米糠是小米加工過程中的副產(chǎn)物，其資源豐富，含有多種營養(yǎng)成分。目前，小米糠大都被作為飼料使用或者直接作為廢料處理，并未充分利用其中的營養(yǎng)成分，這在一定程度上造成了小米糠資源的浪費(fèi)［1－4］。

小米糠油是從小米糠中提取的油脂，含有豐富的不飽和脂肪酸，尤其是亞油酸，還含有植物甾醇、維生素E、角鯊烯、谷維素等多種生物活性物質(zhì)。小米糠油具有降血脂、抗氧化等保健作用［5－7］。目前，國內(nèi)外對米糠油研究較多，對小米糠油的研究［8－13］很少。對米糠油的提取一般采用浸出法，油脂生產(chǎn)用的溶劑多采用正己烷或六號溶劑。因米糠含油率較低、米糠油制取通常不采用壓榨法。但浸出法存在溶劑殘留的風(fēng)險(xiǎn)。因此，為了避免溶劑殘留可能對小米糠油的影響，本文擬研究液壓壓榨提取小米糠油工藝。本研究選取小米糠作原料，采用液壓取油的方法，探討液壓取油條件，確定最佳工藝，并在此基礎(chǔ)上對毛油進(jìn)行精煉得到合格成品油，為小米糠的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

小米糠，陜西妙谷糧農(nóng)科技有限公司提供。

1.2 實(shí)驗(yàn)試劑

H3PO4、NaOH、KOH、95%乙醇、乙醚、冰乙酸、KI、異辛烷、Na2S2O3、正己烷（色譜純），除特殊要求外，試劑均是分析純。

1.3 實(shí)驗(yàn)儀器

榨油機(jī)（金夏液壓榨油機(jī)，6YY—190 型）；DK－98 型電熱恒溫水浴鍋；RE52CS 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀；XMTD－2TB 離心機(jī)（西安騰輝化工機(jī)電公司）；Agilent6890N 型氣相色譜儀（美國Agilent公司）。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 小米糠基本理化指標(biāo)的測定方法

水分及揮發(fā)物含量的測定：105 ℃恒重法，按GB／T5528—2008 測定；粗脂肪含量的測定：按GB／T14488.1—2008 測定；酸值含量的測定：按GB／T5530—2005測定；過氧化值含量的測定：按GB／T5538—2005測定。

1.4.2 小米糠油的提取方法

精確稱?。ň_至0.01 g）一定量的小米糠用棉紗布包裹，放入液壓榨油機(jī)榨膛，設(shè)定壓榨壓力為60 MPa、壓榨溫度（10℃、25℃、40℃、55℃、70℃）、壓榨時(shí)間（0.5 h、1 h、2 h、3 h、4 h、5 h），壓榨得到小米糠毛油。

1.4.3 小米糠油的精煉方法

小米糠油精煉工藝流程見圖1。

圖1 精煉工藝流程

（1）脫膠

在2 000 mL的大燒杯中稱取一定量的小米糠毛油，緩慢加入配置好的磷酸水溶液，加入的過程中不斷攪拌，在45 ℃條件下水浴加熱，脫膠30 min，靜置一段時(shí)間后分離得脫膠油。

（2）脫酸

在脫膠油中緩慢加入相應(yīng)濃度的NaOH 溶液（堿液濃度依據(jù)毛油的酸價(jià)配置），在75℃條件下水浴加熱，并沿順時(shí)針不斷攪拌30 min。反應(yīng)結(jié)束后，用95℃左右的蒸餾水洗，直至水洗液呈中性，使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀真空脫水約2 h，直至油中不產(chǎn)生氣泡。

（3）脫蠟

堿煉油在4 ℃條件下冷藏48 h，常溫過濾即得脫蠟油。

（4）脫臭

在保持0.26～0.28 kPa的真空度、（160±3）℃的油溫條件下，將脫蠟油脫臭1 h，最終獲得成品油。

1.3 分析方法

1.3.1 脂肪酸甲酯的制備

取適量小米糠成品油進(jìn)行甲酯化，脫除除痕量水分后進(jìn)行氣相色譜分析脂肪酸組成。

1.3.2 氣相色譜分析條件

氣相色譜儀：Agilent6890N；檢測器：氫火焰離子檢測器；毛細(xì)管脂肪酸分析色譜柱：BPX－70（30 m×250μm×0.25μm）；進(jìn)樣口溫度：230℃；柱溫：180℃；檢測器溫度：300℃；氮?dú)饬魉伲?.5 mL／min。

2 結(jié)果與討論

2.1 原料小米糠的主要理化指標(biāo)測定

小米糠的主要理化指標(biāo)見表1。

理化性質(zhì) 水分／% 含油量（干基）／% AV 值（KOH）／（mg／g） POV 值／（mmol／kg）測定結(jié)果 8.60 24.25 34.15 91.34

2.2 液壓榨小米糠油實(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)選擇原料水分、壓榨溫度、壓榨時(shí)間3個(gè)影響因素，以小米糠餅殘油為考察對象，分別考察各個(gè)因素對小米糠油制取工藝的影響。

2.2.1 原料水分對小米糠餅殘油的影響

對原料小米糠水分分別進(jìn)行人工調(diào)節(jié)，得到5種水分6.1%、6.43%、6.81%、10.27%、12.78的小米糠，分別在這6種水分條件下，壓榨壓力60 MPa、壓榨溫度40 ℃，壓榨1 h，確定最優(yōu)的原料水分。

圖2 原料水分對小米糠油榨取的影響

由圖2可知，小米糠的餅殘油隨原料水分的升高呈現(xiàn)先減小后增加的變化趨勢，在原料水分6.1%～8.6%范圍內(nèi)，小米糠的餅殘油不斷降低；原料水分在8.6%時(shí)，餅殘油達(dá)到最低，此時(shí)出油率已經(jīng)達(dá)到了最高；而隨著原料水分的不斷升高（＞8.6%），小米糠的餅殘油逐漸升高。因此原料水分過低或過高均會降低液壓榨取小米糠的出油率。

2.2.2 壓榨溫度對小米糠餅殘油的影響

采用原料水分8.6%的小米糠，在壓榨壓力60 MPa下，分別在壓榨溫度10 ℃、25 ℃、40 ℃、55 ℃、70 ℃下壓榨1 h，確定最優(yōu)的壓榨溫度。

由圖3可知，增加液壓榨油機(jī)的榨膛溫度，小米糠油的餅殘油緩慢降低，說明其出油率逐漸升高：10 ℃～40 ℃變化時(shí)，餅殘油緩慢降低，40 ℃～70 ℃變化時(shí)，餅殘油的降低幅度極為緩慢，說明此溫度變化區(qū)間內(nèi)出油率幾乎無變化。

圖3 榨油溫度對小米糠油榨取的影響

2.2.3 壓榨時(shí)間對小米糠餅殘油的影響

采用原料水分8.6%的小米糠，在壓榨壓力60 MPa、壓榨溫度40 ℃下，分別壓榨0.5 h、1 h、2 h、3 h、4 h、5 h，確定最優(yōu)的壓榨時(shí)間。

圖4 榨油時(shí)間對小米糠油榨取的影響

由圖4可知，小米糠的餅殘油隨著榨油時(shí)間的延長逐漸降低，在榨油時(shí)間為1 h后，再次增加榨油時(shí)間，小米糠的餅殘油緩慢降低，超過2 h后，餅殘油幾乎無變化，但考慮到生產(chǎn)實(shí)際成本問題，選擇榨油1 h為最佳的榨油時(shí)間。

2.3 小米糠油最佳制取工藝的確定

以小米糠餅殘油為考察指標(biāo)，選擇影響小米糠餅殘油的主要因素：原料水分、榨油溫度、榨油時(shí)間。確定試驗(yàn)因素和水平，擬采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，進(jìn)行正交試驗(yàn)，因素水平如上表2，正交試驗(yàn)結(jié)果及極差分析見表3。

水平因素A 原料水分／% B 榨油溫度／℃ C 榨油時(shí)間／h 1 6 30 1 2 8 40 2 3 10 50 3

因素試驗(yàn)號餅殘油／%A B C 62 2 1 2 2 13.25 3 1 3 3 12.69 4 2 1 2 12.37 5 2 2 3 11.99 6 2 3 1 11.68 7 3 1 3 12.64 8 3 2 1 12.63 9 3 3 2 12.21 k1 13.187 12.877 12.643 k2 12.013 12.623 12.610 k3 12.493 12.193 12.440 R 1.174 0.684 0.1 1 1 1 13.203

對表3中的正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析，結(jié)果顯示：小米糠油制取效果的影響因素大小依次是：A＞B＞C，說明餅殘油的最大影響因素是原料水分，也是小米糠制油過程中最重要的因素：其次是壓榨溫度和壓榨時(shí)間，后兩個(gè)因素在所考察的范圍內(nèi)影響較小。

對A 因素原料水分的k1、k2、k3進(jìn)行比較，得出k2＜k3＜k1，表明2水平較優(yōu)；對B因素榨油溫度的k1、k2、k3進(jìn)行比較，得出k3＜k2＜k1，表明3 水平較優(yōu)；對C 因素榨油時(shí)間的k1、k2、k3進(jìn)行比較，得出k3＜k2＜k1，表明3水平較優(yōu)。以小米糠餅殘油為考察指標(biāo)，最優(yōu)水平組合為A2B3C3。

2.4 小米糠油提取最優(yōu)水平驗(yàn)證

因A2B3C3組合非正交表中所列試驗(yàn)，故對該水平組合進(jìn)行驗(yàn)證，試驗(yàn)結(jié)果為：A2B3C3組合的餅殘油為11.54%，略低于表3中A2B3C1的餅殘油為11.68%，考慮到生產(chǎn)過程中延長榨油時(shí)間將大大增加生產(chǎn)成本，且榨油時(shí)間對考察指標(biāo)餅殘油的影響最小，故宜采用條件：A2B3C1，即原料水分8%，榨油溫度50 ℃，榨油時(shí)間1 h。

2.5 小米糠油的精煉

以研究所得小米糠油為原料，參考文獻(xiàn)選取適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)進(jìn)行脫膠、脫酸、脫蠟、脫臭工藝精煉，小米糠成品油的脂肪酸組成分析圖譜見圖5，小米糠毛油和成品油的基本理化指標(biāo)見表4。

圖5 小米糠成品油的脂肪酸組成的氣相色譜分析圖譜

名稱 AV／（mg／kg）POV／（mmol／kg）磷脂含量／（mg／g）脂肪酸組成／%C16∶0 C18∶0 C18∶1 C18∶2 C18∶3 C20∶0 C 20∶1成品 油 0.27 0.22 未檢出 6.7 2.25 24.76 60.91 4.91 0.25 0.24

由于小米糠中存在活性很高的解脂酶，其毛油的酸價(jià)極高［14］，故此小米糠毛油在精煉的過程中，脫膠、堿煉的過程中膠雜和皂比較多，大部分顏色被皂、膠雜吸附，未進(jìn)行脫色的小米糠油的AV、POV 值均明顯降低，含磷量未檢出，各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到食用油的標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

使用液壓榨工藝制取小米糠油，在優(yōu)化的工藝條件下：原料水分8%，榨油溫度50 ℃，榨油時(shí)間1 h，小米糠餅殘油低至11.68%，經(jīng)過精煉之后的小米糠油的理化指標(biāo)符合食用油的標(biāo)準(zhǔn)。