基于米糠油油溶劑制備植物甾醇+γ-谷維素型凝膠油研究

任美潔

摘 要：當(dāng)前市場上的植物甾醇+γ-谷維素型凝膠油制備技術(shù)油結(jié)合能力較差，制作出來的凝膠油硬度大，不利于加工?；诖?，本文對于米糠油油溶劑制備植物甾醇+γ-谷維素型凝膠油進(jìn)行研究。首先制備植物甾醇+γ-谷維素型凝膠油樣品，并對其脂肪酸組成成分、質(zhì)構(gòu)特性、油結(jié)合能力以及流變性進(jìn)行測試，得到測試結(jié)果并對其分析，得到最佳的制備植物甾醇+γ-谷維素型凝膠油的方法。

關(guān)鍵詞：米糠油;植物甾醇;γ-谷維素;凝膠油制備

Abstract：Because of the poor oil binding ability of phytosterol +γ-gluten gel oil in the market， the gel oil produced is very hard and is not conducive to processing. Therefore， the preparation of phytosterol +γ-gluten based gel oil is studied based on rice bran oil solvent. First of all， we need to prepare phytosterol +γ-gluten gel oil samples， and test their fatty acid composition， texture characteristics， oil binding capacity and rheological properties， get the test results and analyze them， and get the best way to prepare phytosterol +γ-gluten gel oil.

Key words：Rice bran oil; Phytosterol; γ-gluten; Gel oil preparation

中圖分類號：TS225

米糠是由稻谷加工過程中被去掉的種皮、果皮、外胚乳等物質(zhì)加工而成，通常含有大量的油脂[1]。這種油脂有很強(qiáng)的醫(yī)療性，具有能夠清除自由基、抗氧化、降低血脂等醫(yī)療功能，因此在預(yù)防心腦血管疾病和癌癥等方面卓有成效。植物甾醇能夠與γ-谷維素形成一種作用力較強(qiáng)的化學(xué)鍵，通過植物甾醇的C3位羥基和γ-谷維素的羰基氧進(jìn)行連接。其相互纏繞的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能固定住米糠油等主要制作材料的油溶劑，使其兼有固體和液體的性質(zhì)，形成凝膠油[2]。這種凝膠油不含反式脂肪酸，是一種十分健康的油脂。因此本文對該類凝膠油的改良制作方法進(jìn)行了研究，并分析各操作步驟對凝膠油的作用，為日后該類工程設(shè)計的實(shí)施提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

（1）實(shí)驗(yàn)材料與試劑。一級米糠油：酸值（KOH）0.17 mg·g-1，購自河南亞臨界生物工程有限公司;γ-谷維素（99.4%），購自西亞試劑藥品有限公司;植物甾醇（29.38%），購自山東正漢生物科技股份有限公司;三氟化硼（4 mL），購自瑞爾豐醫(yī)藥技術(shù)有限公司。

（2）實(shí)驗(yàn)儀器。FZKW-S-B電熱恒溫水浴鍋，杭州佑寧儀器有限公司生產(chǎn);AR-G2高速臺式離心機(jī)，美國TA公司生產(chǎn);TA.XTPIus質(zhì)構(gòu)儀，英國SMS公司生產(chǎn);Rheostress60流變儀，零點(diǎn)一度科技有限公司生產(chǎn);Agilent7820氣相色譜儀，美國安捷倫有限公司生產(chǎn)。

1.2 樣品制備

取10 g米糠油作為初始材料放入燒杯中，將少量植物甾醇和γ-谷維素加入燒杯，然后保持110 ℃的溫度不變，一段時間后將米糠油、植物甾醇和γ-谷維素攪拌至完全溶解。在電熱恒溫水浴鍋中將溫度降低至5 ℃，冷卻24 h，并通過流變儀對凝膠油未成形的樣品進(jìn)行剪切，然后恢復(fù)溫度至室溫（25 ℃）靜置7 d，得到凝膠油樣品。通過對其進(jìn)行性質(zhì)的檢測，得到米糠油油溶劑制備植物甾醇+γ-谷維素型凝膠油的最佳方法。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)的所有分析測試均反復(fù)進(jìn)行3次，以保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，取3次實(shí)驗(yàn)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差作為最終數(shù)據(jù)，并對上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

1.3.1 米糠油脂肪酸組成成分檢驗(yàn)

使用氣相測譜法測定米糠油中的脂肪酸組成，使用三氟化硼對米糠油進(jìn)行酯化處理，并通過GC進(jìn)行分析。GC分析時，檢測器溫度保持在200 ℃，進(jìn)樣口溫度為180 ℃，柱溫150 ℃，氮?dú)獾牧鲃铀俣葹? mL·min-1，氫氣的流動速度為40 mL·min-1，空氣其他成分的流動速度為500 mL·min-1。最后使用面積歸一法對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行定量分析[3]。

1.3.2 質(zhì)構(gòu)特性檢驗(yàn)

將少量凝膠油樣品放入燒杯中，使樣品表面保持均勻平整。使用質(zhì)構(gòu)儀對凝膠油樣品進(jìn)行測定，探針型號為P5，測前速度為2 mm·s-1，測中速度為1 mm·s-1，測后速度為2 mm·s-1，下壓深度10～15 mm[4]。

在整個米糠油油溶劑制備的凝膠油體系中，植物甾醇和γ-谷維素的含量為總質(zhì)量的20%，在檢驗(yàn)過程中，以植物甾醇和γ-谷維素的質(zhì)量比為變量[5]，對凝膠油中的質(zhì)構(gòu)特性進(jìn)行對比分析。

1.3.3 油結(jié)合能力測定

取2 g凝膠油樣品置入3 mL的離心管內(nèi)，記離心管質(zhì)量為a，通過高速臺式離心機(jī)對凝膠油樣品進(jìn)行處理，6 000 r·min-1離心一段時間后即可將沒能結(jié)合的油從樣品中析出。取出離心管，將析出的油全部倒出，則可以按照公式（1）計算得到離心后的析油率。

（1）

式（1）中，ω-離心后的析油率;a-離心管的質(zhì)量;

b-離心前離心管與凝膠油樣品的質(zhì)量之和;c-倒出析出的油后離心管與凝膠油樣品的質(zhì)量[6]。以加熱時間為變量，探究油結(jié)合能力與加熱時間的關(guān)系[7]。

1.3.4 流變性檢驗(yàn)

使用流變儀測定剪切速率對凝膠油樣品黏度的影響。流變儀在常溫下使用，測定時的剪切速率應(yīng)在0～500 s-1。

2 結(jié)果與分析

2.1 米糠油脂肪酸組成分析

在氣相測譜法測定過程中使用面積歸一法對米糠油脂肪酸組成進(jìn)行分析，得到各脂肪酸的質(zhì)量及其百分比，見表1。

如表1所示，基于本文的凝膠油樣品中沒有反式脂肪酸，且飽和脂肪酸的含量極低，因此該方法制得的凝膠油符合本文凝膠油制作的預(yù)期要求。

2.2 質(zhì)構(gòu)特性分析

在實(shí)驗(yàn)過程中，以植物甾醇和γ-谷維素的含量比20∶80、40∶60、60∶40、80∶20為變量橫坐標(biāo)，探究凝膠油的硬度，如圖1所示。

由圖1可知，當(dāng)植物甾醇和γ-谷維素的含量比為40∶60時，凝膠油的硬度最大，當(dāng)植物甾醇和γ-谷維素的含量比為80∶20時，凝膠油的硬度最小。

2.3 油結(jié)合能力分析

依據(jù)公式（1），油結(jié)合能力與加熱時間的關(guān)系如圖2所示。

由圖2可知，析油率在加熱時間為30 min時達(dá)到最低點(diǎn)。只有凝膠油分子沒有形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)時，才會出現(xiàn)析油量過大的情況，因此加熱30 min為最優(yōu)時間。

2.4 流變性分析

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)，得到剪切速率和凝膠油黏度的關(guān)系，如圖3所示。

由圖3可知，剪切速率和凝膠油黏度成反比關(guān)系，剪切速率越大，凝膠油的黏度就越小。這是因?yàn)樵? ℃

的冷卻過程中，剪切會影響植物甾醇和γ-谷維素之間的氫鍵作用力，剪切次數(shù)越多，則作用力越小，導(dǎo)致粘度也就越小。直到剪切次數(shù)為400 s-1時，黏度降低頻率趨近于零。

3 結(jié)論與討論

在制作本文所述凝膠油的過程中，植物甾醇和γ-谷維素的最佳配比為2∶3，使用電熱恒溫水浴鍋進(jìn)行加熱時，需維持溫度30 min才能令凝膠油分子形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，在使用流變儀剪切時，剪切速率需達(dá)到400 s-1以上才能令凝膠油的黏度降到最低。

由于植物甾醇+γ-谷維素型凝膠油擁有廣闊的醫(yī)用價值，本文通過一定的方法對這種類型凝膠油進(jìn)行制取，成功制作出了符合市場需求的凝膠油，為這一領(lǐng)域的發(fā)展作出了一定的貢獻(xiàn)。但是，植物甾醇+γ-谷維素型凝膠油的制備與應(yīng)用還有很多的技術(shù)問題待解決，因此研究人員還需要對其進(jìn)行進(jìn)一步的深入探索。

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