基于低酸法優(yōu)化核桃油脫膠工藝參數(shù)

摘要：以脫膠后核桃毛油中的磷脂含量、過氧化值為評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)合食品安全標(biāo)準(zhǔn)要求和工廠設(shè)備現(xiàn)狀，對(duì)低酸脫膠和水化脫膠這2種工藝進(jìn)行對(duì)比研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，采用低酸法脫膠效果較好，最佳工藝參數(shù)如下：檸檬酸（質(zhì)量濃度為5%）的添加量為8%（占核桃油的質(zhì)量百分比）、脫膠時(shí)間為100 min、脫膠溫度為60 ℃，該條件下得到的核桃脫膠油磷脂含量為31.91 mg/kg、過氧化值為6.785 mmol/kg，磷脂的脫除率可達(dá)96.00%。

關(guān)鍵詞：核桃油;低酸脫膠;磷脂含量;過氧化值;磷脂脫除率

中圖分類號(hào)：TS225.1+9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2020）13-0236-04

收稿日期：2020-03-27

基金項(xiàng)目：陜西省安康市科技局項(xiàng)目（編號(hào)：AK201701-06）。

作者簡(jiǎn)介：李亞萍（1978—），女，陜西扶風(fēng)人，碩士，講師，主要從事天然植物中有效成分的提取分離與檢測(cè)方面的研究。E-mail：403800917@qq.com。近年來，大量的醫(yī)學(xué)和臨床營養(yǎng)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，長時(shí)間食用核桃油能夠降低血液中的膽固醇，預(yù)防心血管疾病的產(chǎn)生，核桃油對(duì)人體有著重要生理作用和藥理作用，這將會(huì)促使核桃油的市場(chǎng)前景越來越廣闊[1]。目前陜西省安康地區(qū)核桃的種植面積約13.33萬hm2，年產(chǎn)量約1.80萬t，核桃仁中油脂含量高于60%[2]。目前核桃除鮮食和少量加工為休閑食品外，大多數(shù)用于榨油。精煉油是目前廣泛采用的一種制油技術(shù)，脫膠是精煉油過程中一道重要精煉工序。若不去除毛油中磷脂等膠溶雜質(zhì)，不僅會(huì)讓核桃油起沫，使核桃油更容易接觸到空氣，從而引發(fā)核桃油變質(zhì)[3-4]，而且還會(huì)影響后續(xù)的脫酸、脫色效果[5-7]。本研究探索脫膠工藝的最佳參數(shù)，從源頭以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度為安康地區(qū)核桃油的生產(chǎn)提出指導(dǎo)性意見，以期為安康地區(qū)核桃資源的開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1儀器、試劑及材料

L5S紫外可見分光光度計(jì)（上海儀電分析儀器有限公司）;101-2AB集熱式恒溫加熱磁力攪拌器（天津市泰斯特儀器有限公司）;KH-250DE數(shù)控超聲波清洗器（昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司）;MODEL0406-1低速離心機(jī)[上海醫(yī)療器械（集團(tuán)）有限公司手術(shù)器械廠];DK-2000ⅢL電熱恒溫水浴鍋（天津市泰斯特儀器有限公司）。試劑均為分析純，核桃毛油由安康市瀛天生態(tài)農(nóng)林開發(fā)有限公司提供。

1.2安康核桃油的低酸法脫膠過程

稱取50 g核桃毛油置于250 mL具塞錐形瓶中，加入一定量的檸檬酸（質(zhì)量濃度為5%），設(shè)置脫膠溫度及脫膠時(shí)間，用磁力攪拌轉(zhuǎn)子進(jìn)行適度攪拌，然后降溫靜置，移取上層脫膠油，并進(jìn)行磷脂脫除率和過氧化值的計(jì)算。具體流程如圖1所示。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1繪制磷含量標(biāo)準(zhǔn)曲線并測(cè)定安康核桃毛油中的磷含量按照GB/T 5537—2008《糧油檢驗(yàn)磷脂含量的測(cè)定》中的鉬藍(lán)比色法測(cè)定安康核桃油中磷脂含量，磷脂脫除率計(jì)算公式[8]為：

磷脂脫除率=（毛油中磷脂含量-脫膠油中磷脂含量）/毛油中磷脂含量×100%。

1.3.2過氧化值的測(cè)定方法油脂過氧化值依據(jù)GB 5009.227—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中過氧化值的測(cè)定》測(cè)定計(jì)算[9]。

抗氧化能力評(píng)價(jià)參數(shù)=t/（POVmax-POV0）。

式中：POVmax為10次測(cè)量過氧化值的最大值;POV0為樣品初始的過氧化值;t為過氧化值達(dá)最大值的時(shí)間。

1.3.3單因素試驗(yàn)以安康市瀛天生態(tài)農(nóng)林開發(fā)有限公司提供的核桃毛油為研究對(duì)象，以磷脂脫除率和過氧化值為指標(biāo)，先考察水化脫膠和低酸脫膠的優(yōu)劣，選擇最優(yōu)脫膠方式，再依次考察檸檬酸添加量、脫膠時(shí)間、脫膠溫度等3個(gè)因素對(duì)脫膠效果的影響，其中檸檬酸添加量：按毛油質(zhì)量的0%、2%、4%、6%、8%、10%、12%進(jìn)行梯度添加。脫膠時(shí)間：時(shí)間梯度設(shè)置為0、20、40、60、80、100、120、140 min。脫膠溫度：設(shè)置溫度梯度為30、40、50、60、70、80、90 ℃。

1.3.4正交試驗(yàn)以檸檬酸添加量、脫膠時(shí)間、脫膠溫度3個(gè)單因素試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)，以核桃毛油中磷脂脫除率為試驗(yàn)指標(biāo)，探究檸檬酸法脫膠的最佳工藝參數(shù)，按3因素3水平L9（33）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行正交試驗(yàn)（表1）。

2結(jié)果與分析

2.1磷脂含量標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作

依據(jù)GB/T 5537—2008《糧油檢驗(yàn)磷脂含量的測(cè)定》繪制的磷脂標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖2所示。

2.2不同脫膠方式的對(duì)比

稱取14份50 g核桃毛油置于具塞錐形瓶中，每組7份，分成2組。于組1、組2瓶中分別加入0%、2%、4%、6%、8%、10%、12%的水和檸檬酸，在60 ℃水浴條件下攪拌60 min，攪拌速率為 170 r/min，冷卻至室溫后，在4 200 r/min條件下離心10 min，取脫膠油液測(cè)定磷脂的脫除率和過氧化值，結(jié)果如圖3、圖4所示。

由圖3可見，2種脫膠方式對(duì)脫除安康核桃毛油中的磷脂均有一定效果，相比而言，檸檬酸脫膠效果好于水化脫膠。由圖4可見，檸檬酸脫膠油和水化脫膠油的過氧化值均較低，且檸檬酸脫膠油的過氧化值總體略高于水化脫膠油，油脂品質(zhì)較佳，因此選擇檸檬酸脫膠作為核桃油脫膠的最佳方式。

2.3單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.3.1檸檬酸添加量對(duì)脫膠效果的影響試驗(yàn)過程見“2.2”節(jié)，結(jié)果（圖3）表明當(dāng)檸檬酸添加量過少時(shí)，磷脂脫除率較小，隨著添加量的增大，磷脂脫除速率急劇升高，但當(dāng)檸檬酸添加量高于8%時(shí)，磷脂脫除率反而下降，說明檸檬酸添加量增加的同時(shí)，帶入了過多的水分，而過多水分可能引起磷脂產(chǎn)生乳化作用對(duì)脫膠效果有副作用，且考慮到加水太多會(huì)導(dǎo)致后續(xù)去水工藝耗時(shí)長，企業(yè)能耗成本增加，因此檸檬酸添加量要有所限制。由圖4可知，過氧化值在檸檬酸添加量大于等于8%時(shí)保持一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，說明此時(shí)核桃毛油的穩(wěn)定性較好，結(jié)合圖3和圖4，確定最佳檸檬酸添加量為8%。

2.3.2脫膠時(shí)間對(duì)脫膠效果的影響稱取7份 50 g 核桃毛油置于具塞錐形瓶中，結(jié)合“2.3.1”節(jié)中的結(jié)論分別加入8%的檸檬酸，脫膠時(shí)間分別控制為0、20、40、60、80、100、120、140 min，在60 ℃條件下恒溫水浴，攪拌速率為170 r/min，冷卻至室溫后，在4 200 r/min條件下離心10 min，取脫膠油液測(cè)定磷脂脫除率和過氧化值，結(jié)果如圖5、圖6所示。

由圖5可知，脫膠時(shí)間小于等于80 min時(shí)，隨時(shí)間延長，磷脂脫除率增大;脫膠時(shí)間大于80 min時(shí)，磷脂脫除率降低，這可能是由于充分吸水后，膠體吸水膨脹達(dá)到一定的體積和密度，脫膠時(shí)間不再起決定作用，且時(shí)間過長時(shí)，膠體與油相會(huì)發(fā)生局部乳化現(xiàn)象，減少磷脂脫除率[10]。由圖6可見，隨時(shí)間延長，過氧化值增大，且當(dāng)脫膠時(shí)間大于80 min后，過氧化值變化較小，說明脫膠時(shí)間的延長有助于油脂過氧化物生成及過氧化物進(jìn)一步斷裂分解成低級(jí)脂肪酸、醛、酮，促進(jìn)油脂氧化作用。綜合考慮，脫膠時(shí)間選為80 min。

2.3.3脫膠溫度對(duì)脫膠效果的影響稱取7份 50 g 核桃毛油置于具塞錐形瓶中。結(jié)合“2.3.1”和“2.3.2”節(jié)中的結(jié)論分別加入8%的檸檬酸，脫膠時(shí)間控制在80 min，脫膠溫度分別設(shè)置為30、40、50、60、70、80、90 ℃，攪拌速率為170 r/min，冷卻至室溫后，在4 200 r/min條件下離心10 min，取脫膠油液測(cè)定磷脂脫除率和過氧化值，結(jié)果如圖7、圖8所示。

由圖7可見，脫膠溫度為40～60 ℃時(shí)，隨著溫度升高，磷脂脫除率增加;脫膠溫度在60 ℃以上時(shí)，磷脂脫除率隨溫度升高而降低，可能是因?yàn)槟z體的凝聚過程是可逆反應(yīng)[11]。后續(xù)溫度再升高，磷脂的脫除率還是沒有明顯的增長。從圖8可以看出，脫膠溫度小于等于70 ℃時(shí)，油脂過氧化值基本不變，大于70 ℃時(shí)，隨溫度的升高，過氧化值明顯增大，說明溫度的升高，導(dǎo)致油脂發(fā)生了明顯的氧化反應(yīng)，造成了酸敗。所以結(jié)合2個(gè)指標(biāo)，核桃油的脫膠溫度選擇60 ℃比較合適。

2.4脫膠工藝參數(shù)的正交試驗(yàn)

結(jié)合上述單因素試驗(yàn)結(jié)論，對(duì)影響磷脂脫除率因素進(jìn)行正交試驗(yàn)，數(shù)據(jù)分析結(jié)果如表2所示。

由表2可知，檸檬酸法脫膠過程的影響因素顯著程度表現(xiàn)為A>B>C，即檸檬酸添加量是顯著性影響因素，其次為脫膠時(shí)間，最后是脫膠溫度。低酸法脫核桃油中膠狀物的最佳試驗(yàn)方案為A2B3C2，即檸檬酸添加量為8%，脫膠時(shí)間為 100 min，脫膠溫度為60 ℃，該條件下安康核桃油中的磷脂脫除率應(yīng)該最高，但正交試驗(yàn)中該組合未出現(xiàn)，所以按照A2B3C2進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，核桃油中磷脂含量由754.8 mg/kg變化到31.91 mg/kg，計(jì)算得到磷脂脫除率為96.00%，大于正交表中的A2B1C2的試驗(yàn)結(jié)果，所以A2B3C2為低酸法脫膠的最佳方案。

3結(jié)論

通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，安康核桃油低酸脫膠效果比水化脫膠效果好，而且過氧化程度低，油脂品質(zhì)保持好。脫膠的最佳工藝條件如下：檸檬酸添加量為8%，脫膠時(shí)間為100 min，脫膠溫度為60 ℃，得到脫膠油的磷脂含量由 754.8 mg/kg 變化到31.91 mg/kg、過氧化值為 6.785 mmol/kg，脫膠率為96.00%。分析原因是安康核桃油中的非水化磷脂含量較高，需結(jié)合更有效的脫膠方式對(duì)其進(jìn)行磷脂脫除，且在后續(xù)的堿煉、脫色工藝中也可對(duì)其進(jìn)行磷脂脫除，具體脫除效果可在今后進(jìn)一步探討。

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