酶法脫膠在濃香菜籽油上的應(yīng)用

程 倩，李杉杉，李曉龍，王翔宇，王滿意，張 宇，王風(fēng)艷*

（1.中糧營養(yǎng)健康研究院有限公司，北京 102209；2.江蘇省現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 210023；3.北京農(nóng)學(xué)院 生物與資源環(huán)境學(xué)院，北京 102206；4.中糧油脂（廣元）有限公司，四川 廣元 628021）

菜籽油是我國主要的食用植物油產(chǎn)品之一，居食用油消費量第二位[1-2]，是我國長江以南地區(qū)居民的主要食用油。與復(fù)雜的精煉菜籽油加工工藝不同，濃香菜籽油的加工流程較為簡單，往往只采取傳統(tǒng)水化脫膠工藝，將濃香菜籽毛油中的膠質(zhì)等雜質(zhì)去除[3]，在保障產(chǎn)品質(zhì)量的同時，還保留其獨特風(fēng)味。

酶法脫膠技術(shù)是近年來廣受關(guān)注的綠色生物加工技術(shù)，因油脂得率高、經(jīng)濟收益好、綠色環(huán)保等顯著優(yōu)點，在我國大豆油的生產(chǎn)加工中得以快速推廣，但在菜籽油生產(chǎn)加工中尚未得到有效應(yīng)用。截至目前，酶法脫膠技術(shù)在菜籽油上的應(yīng)用還處于小試研究階段，主要集中在新型酶制劑的開發(fā)、脫膠工藝參數(shù)的優(yōu)化、脫膠效果驗證等方面，且沒有明確針對濃香菜籽油和精煉菜籽油開展研究。其中，有研究者采用自制磷脂酶C，分別將脫膠菜籽油含磷量降低至7.85、24.4、4.503 mg/kg[4-6]。毛濤等利用自制磷脂酶A2，將脫膠菜籽油含磷量降至10 mg/kg以下[7]。汪增乾等優(yōu)化商品酶Lecitase ultra（屬于PLA1）的工藝參數(shù)，將脫膠菜籽油含磷量降低到22.62 mg/kg，油脂得率提高約1%[8]。關(guān)于酶法脫膠技術(shù)對濃香菜籽油質(zhì)量影響的研究則較少。萬楚筠等將Lecitase ultra脫膠菜籽油與舊國標四級菜籽油的酸價、過氧化值、色值和脂肪酸組成等方面進行了比較，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過該磷脂酶脫膠后，菜籽油酸價和過氧化值顯著上升，分別增加1.04 mg/g、3.60 mmol/kg，其他指標差異不顯著[9]；葉展等利用PLC酶對菜籽毛油脫膠后，脫膠油過氧化值優(yōu)于水化脫膠油，皂化值、碘值、氣味、滋味和透明度等無顯著差異[10]。對濃香菜籽油風(fēng)味影響的研究更多集中在不同菜籽品種、不同炒制工藝對風(fēng)味的影響和對風(fēng)味物質(zhì)的鑒定方面[11-17]，研究脫膠工藝對風(fēng)味的影響則較少[18-19]，酶法脫膠技術(shù)對濃香菜籽油風(fēng)味的影響幾乎沒有研究。

酶法脫膠技術(shù)能否得到推廣應(yīng)用，不僅要關(guān)注其脫膠效果、經(jīng)濟收益等因素，也要綜合考慮該技術(shù)對產(chǎn)品常規(guī)質(zhì)量、儲藏穩(wěn)定性、風(fēng)味等影響。作者選擇了水解機理不同且已經(jīng)商品化的磷脂酶A1、磷脂酶C及升級版混合酶，通過系統(tǒng)研究不同磷脂酶在濃香菜籽油脫膠中的應(yīng)用，綜合評估不同磷脂酶對濃香菜籽毛油脫膠效果、產(chǎn)品質(zhì)量及穩(wěn)定性、風(fēng)味等多指標的影響，旨在為酶法脫膠技術(shù)在濃香菜籽油上的應(yīng)用提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

濃香菜籽毛油（總磷（355.24±5.32）mg/kg、非水化磷（8.56±0.96）mg/kg、酸價（2.63±0.16）mg/g、過氧化值（0.86±0.07）mmol/kg）、一級精煉菜籽油：中糧營養(yǎng)健康研究院有限公司提供。

Purifine?PLA1、Purifine?PLC及Purifine?3G：帝斯曼（中國）有限公司產(chǎn)品；檸檬酸、氯化鈉（均為分析純）：國藥集團化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品。

1.2 儀器與設(shè)備

RCT Basic Package磁力攪拌器：德國IKA艾卡集團（中國）有限公司產(chǎn)品；L535-1低速離心機：湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司產(chǎn)品；BSA6202S電子分析天平：德國賽多利斯（中國）儀器公司產(chǎn)品；915 KF Ti-Touch精靈一代一體式卡爾費休滴定儀：瑞士Metrohm萬通（中國）有限公司產(chǎn)品。

1.3 研究方法

1.3.1 脫膠方法傳統(tǒng)水化脫膠（簡稱W）：準確稱取一定質(zhì)量毛油于燒杯中，置于磁力攪拌器上，加入質(zhì)量分數(shù)0.8%的NaCl溶液（質(zhì)量分數(shù)10%），室溫攪拌反應(yīng)2 h。

Purifine?PLA1單酶脫膠（簡稱DA）：準確稱取一定質(zhì)量毛油于燒杯中，置于磁力攪拌器上，加入質(zhì)量分數(shù)0.04%的檸檬酸溶液（質(zhì)量分數(shù)45%）、50 mg/kg Purifine?PLA1酶，將總水添加量補齊至0.8%（質(zhì)量分數(shù)），室溫反應(yīng)2 h。

Purifine?PLC單酶脫膠（簡稱DC）：準確稱取一定質(zhì)量毛油于燒杯中，置于磁力攪拌器上，加入200 mg/kg Purifine?PLC酶，將總水添加量補齊至0.8%（質(zhì)量分數(shù)），室溫反應(yīng)2 h。

Purifine?3G單酶脫膠（簡稱3G），準確稱取一定質(zhì)量毛油于燒杯中，置于磁力攪拌器上，加入200 mg/kg Purifine?3G酶，將總水添加量補齊至0.8%（質(zhì)量分數(shù)），室溫反應(yīng)2 h。

以上脫膠方法中，采用離心法分離的實驗統(tǒng)一稱量300 g毛油，采用自然沉降法分離的實驗稱量100 g毛油。

1.3.2 分離方法

1）離心法 方法參照文獻[20]。

2）自然沉降法 100 g毛油反應(yīng)結(jié)束后升溫至80℃滅活10 min，轉(zhuǎn)移至100 mL量筒中自然沉降，7 d后測量量筒下部油腳的體積V1，計算油脂得率，完成后轉(zhuǎn)移上層油樣，取少量測定水分含量，取樣測定脫膠后的含磷量。

1.3.3 儲藏期穩(wěn)定性評價將脫膠油樣品分裝至300 mL樣品瓶中，每瓶分裝270 mL樣品（約占樣品瓶體積90%），充氮氣后封口置于陰涼處貨架上，定期檢測樣品的酸價和過氧化值。

1.3.4 濃香菜籽油的感官評價將通過離心分離法制得的4種脫膠油樣品與一級精煉菜籽油按質(zhì)量比3∶7混合，混勻后進行分裝，充氮氣后封口置于陰涼處貨架上，14 d后開展感官評價實驗。參照GB/T 12311—2012《感官分析方法 三點檢驗》進行三點檢驗感官評價實驗，參照GB/T 12315—2008《感官分析 方法學(xué) 排序法》進行喜好度評價實驗，感官評價小組共24名成員，均經(jīng)過嚴格培訓(xùn)且具有豐富的感官評價經(jīng)驗。

1.3.5 油脂得率的計算

1）離心法 油脂得率的計算公式參照文獻[20]。

2）自然沉降法

式中：L為油脂得率，%；V1為油腳的體積，mL；110指油水混合體系的總體積，以110 mL計。

1.3.6 非水化磷檢測樣品制備方法非水化磷檢測樣品制備方法參照文獻[20]。

1.3.7 質(zhì)量指標檢測方法含磷量的測定參照GB/T 5537—2008《糧油檢驗 磷脂含量的測定》中的鉬藍比色法；酸價的測定參照GB 5009.229—2016《食品安全國家標準 食品中酸價的測定》；冷凍試驗參照GB 35877—2018《糧油檢驗 動植物油脂冷凍試驗》；加熱試驗參照GB/T 5531—2018《糧油檢驗植物油脂加熱試驗》；色值測定參照GB/T 22460—2008《動植物油脂 羅維朋色澤的測定》。

1.3.8 數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析采用Microsoft Excel 2019、SPSS 26.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同磷脂酶對濃香菜籽毛油脫膠后油脂得率的影響

更高的油脂得率意味著具有更好的經(jīng)濟效益，這是酶法脫膠技術(shù)得到推廣應(yīng)用的重要因素之一。3種磷脂酶脫膠和傳統(tǒng)水化脫膠后濃香菜籽油油脂得率的結(jié)果表明（見表1），在2種分離法中，3種磷脂酶脫膠油脂得率較傳統(tǒng)水化脫膠均有顯著提升（P<0.05）。其中Purifine?3G酶脫膠后油脂得率提升最多，離心法和沉降法分別為0.52%和5.77%；其次是Purifine?PLA1酶，得率分別提升0.47%和4.32%；最后是Purifine?PLC酶，得率分別提升0.31%和2.95%。該結(jié)果與濃香菜籽毛油的磷脂組成及3種酶制劑的功能密切相關(guān)。Purifine?3G酶是Purifine?PLC和PI-PLC與極少量PLA2酶的混合酶[21]，可以將濃香菜籽毛油中的磷脂酰膽堿（phosphatidyl cholines，PC）、磷脂酰乙醇胺（phosphatidyl ethanolamines，PE）和磷脂酰肌醇（phosphatidyl inositols，PI）水解為甘油二酯及相應(yīng)含磷基團，并適當水解部分甘油磷脂酸（phosphatidic acid，PA）為溶血磷脂酸和游離脂肪酸；該酶在保留磷脂水解生成甘油二酯的同時，也避免了磷脂乳化帶走中性油導(dǎo)致的損失[21-24]。相比之下Purifine?PLC酶僅能水解PC和PE，缺少水解PI的功能。因此脫膠時，Purifine?3G酶較Purifine?PLC酶在油脂得率提升幅度上更為顯著。Purifine?PLA1雖然可以有效水解油脂中常見的4種磷脂，但與Purifine?3G酶相比，其僅能減少磷脂夾帶中性油的損失，無法增加甘油二酯的含量[21-24]，而濃香菜籽毛油中一般PA較少，因此Purifine?3G較Purifine?PLA1酶脫膠油脂得率更高。至于Purifine?PLC酶得率低于Purifine?PLA1酶，則與濃香菜籽毛油磷脂組分的比例和含量密切相關(guān)，有待結(jié)合多批次菜籽毛油脫膠效果及磷脂組分進一步分析。

表1 不同磷脂酶脫膠對濃香菜籽油油脂得率的影響Table 1 Effects of different phospholipase degumming on the yield of fragrant rapeseed oil

2.2 不同磷脂酶脫膠對濃香菜籽油質(zhì)量的影響

2.2.1 質(zhì)量指標分析磷脂酶脫膠濃香菜籽油質(zhì)量能否符合相關(guān)標準要求，是酶法脫膠技術(shù)在濃香菜籽油上應(yīng)用的重要前提。3種磷脂酶脫膠油和傳統(tǒng)法水化脫膠油的質(zhì)量指標結(jié)果表明（見表2），該批次濃香菜籽油經(jīng)3種磷脂酶脫膠后，在含磷量、酸價、過氧化值、色值、冷凍試驗和加熱試驗等方面均符合新國標壓榨二級菜籽油要求[25]。

在含磷量上，3種酶制劑均可以將含磷量控制在20 mg/kg以內(nèi)，其中Purifine?PLC和Purifine?3G酶脫膠油含磷量較高，傳統(tǒng)水化脫膠油含磷量居中，Purifine?PLA1酶脫膠油含磷量最低，為0.05 mg/kg。實際生產(chǎn)中，濃香菜籽毛油經(jīng)傳統(tǒng)水化脫膠后含磷量往往可降至30 mg/kg以下，也存在部分含磷量超過30 mg/kg的情況[4-5，9-10]。因此，針對非水化磷脂含量較低的濃香菜籽毛油，采用Purifine?3G和Purifine?PLC酶進行脫膠也可將含磷量控制到較低水平，符合新國標要求。

在酸價上，Purifine?PLC和Purifine?3G脫膠油的酸價與傳統(tǒng)水化脫膠油無顯著差異，Purifine?PLA1酶脫膠油的酸價雖然符合新國標要求，但較其他3種方法明顯高出0.59 mg/g（P<0.01）。Purifine?PLC酶水解磷脂后不會產(chǎn)生游離脂肪酸，因此不會導(dǎo)致酸價上升；但Purifine?PLA1酶水解產(chǎn)物之一即為游離脂肪酸，因此Purifine?PLA1酶脫膠油的酸價較其他脫膠方法有顯著上升[8，21]。葉展等的研究結(jié)果表明，磷脂酶C脫膠油的酸價較水化脫膠油無顯著變化[10]。萬楚筠等的研究結(jié)果也表明，經(jīng)Lecitase ultra脫膠后，脫膠油的酸價顯著上升，其上升幅度為0.28~1.04 mg/g，9組樣品中6組樣品酸價低于3.00 mg/g，3組超過3.00 mg/g[9]。該結(jié)果也預(yù)警了一個問題，即當濃香菜籽毛油的酸價較高時，再采用Purifine?PLA1酶脫膠，存在脫膠油酸價不符合要求的風(fēng)險。因此，建議結(jié)合毛油的質(zhì)量酌情使用Purifine?PLA1酶。

在過氧化值、色值、冷凍試驗和加熱試驗方面，3種磷脂酶脫膠油與傳統(tǒng)水化脫膠油幾乎一致，均符合新國標壓榨二級菜籽油要求。

表2 不同磷脂酶脫膠對濃香菜籽油質(zhì)量指標的影響Table 2 Effect of different phospholipases degumming on the quality of fragrant rapeseed oil

2.2.2 儲藏期間質(zhì)量穩(wěn)定性分析食用油在儲藏期內(nèi)質(zhì)量的穩(wěn)定性也是備受關(guān)注的問題。作者主要圍繞酸價和過氧化值兩個指標，對3種磷脂酶脫膠油和傳統(tǒng)水化脫膠油在儲藏期間變化情況進行了比較，以探究磷脂酶對脫膠油質(zhì)量穩(wěn)定性的影響（見圖1）。結(jié)果表明，3種磷脂酶脫膠油與傳統(tǒng)水化脫膠油在儲藏期間的酸價和過氧化值均呈緩慢升高的趨勢，該結(jié)果也與其他文獻的報道相一致[26]；同時，在同一時期內(nèi)4種脫膠油的兩指標差異不大。因此，3種磷脂酶對脫膠油的質(zhì)量穩(wěn)定性沒有負面影響。

圖1 不同磷脂酶脫膠對濃香菜籽油儲藏質(zhì)量穩(wěn)定性的影響Fig.1 Effects of different phospholipases degumming on the stability of fragrant rapeseed oil quality during storage

2.3 不同磷脂酶脫膠對濃香菜籽油風(fēng)味的影響

風(fēng)味是濃香菜籽油的關(guān)鍵指標，《菜籽油感官評價團標》已經(jīng)于2021年5月正式立項。磷脂酶脫膠對濃香菜籽油的風(fēng)味是否存在不良影響，也決定了該技術(shù)是否適合推廣應(yīng)用。因此，作者圍繞不同磷脂酶脫膠對濃香菜籽油風(fēng)味的影響開展了研究。

2.3.1 風(fēng)味的三點檢驗感官評價將3種磷脂酶脫膠油分別與傳統(tǒng)水化脫膠油進行三點檢驗實驗，以分析不同磷脂酶對脫膠濃香菜籽油風(fēng)味的影響。結(jié)果表明（見表3），新制備的3種磷脂酶脫膠油與傳統(tǒng)水化脫膠油風(fēng)味之間無顯著差異，但在室溫條件下存放14 d后，3種磷脂酶脫膠油樣品的風(fēng)味與傳統(tǒng)水化脫膠油之間呈現(xiàn)顯著差異（P＜0.05）。蘇曉霞等發(fā)現(xiàn)不同工段的菜籽油揮發(fā)性成分組成存在顯著差異，即使是簡單的傳統(tǒng)水化脫膠前后的毛油與脫膠油，其與風(fēng)味密切相關(guān)的吡嗪類化合物、硫甙降解產(chǎn)物、雜環(huán)類化合物及氧化揮發(fā)物（醛類、醇類、酮類、烯類等）種類及含量均發(fā)生顯著變化[19]。該結(jié)果可能與傳統(tǒng)水化脫膠工藝采用NaCl溶液有關(guān)。NaCl溶液是常見的電解質(zhì)溶液，經(jīng)過離心分離后，油脂中依舊存有少量NaCl溶液，電解質(zhì)與濃香菜籽毛油經(jīng)短時間接觸，可能不會對風(fēng)味產(chǎn)生明顯影響，但經(jīng)過長時間作用，便可能對風(fēng)味物質(zhì)產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致濃香菜籽油風(fēng)味產(chǎn)生差異。因此，傳統(tǒng)水化脫膠濃香菜籽油風(fēng)味與以添加純水或者低濃度檸檬酸溶液為主的磷脂酶脫膠濃香菜籽油呈現(xiàn)出差異。

表3 不同磷脂酶脫膠對濃香菜籽油風(fēng)味的影響Table 3 Effects of different phospholipases degumming on the flavor of fragrant rapeseed oil

2.3.2 喜好度分析喜好度評價實驗結(jié)果表明（見表4），3種磷脂酶脫膠濃香菜籽油的風(fēng)味均優(yōu)于傳統(tǒng)水化脫膠濃香菜籽油，排序結(jié)果為DC＞3G>DA＞W(wǎng)。該結(jié)果也表明，酶法脫膠技術(shù)不會對濃香菜籽油的風(fēng)味產(chǎn)生不良影響。

表4 不同磷脂酶脫膠與傳統(tǒng)水化脫膠濃香菜籽油風(fēng)味喜好度排序Table 4 Flavor preference sort of fragrant rapeseed oil degummed by different phospholipases and traditional hydration

3 結(jié) 語

酶法脫膠較傳統(tǒng)法脫膠在油脂得率、產(chǎn)品質(zhì)量和風(fēng)味方面均具有顯著優(yōu)勢。在油脂得率方面，酶法脫膠工藝顯著優(yōu)于傳統(tǒng)水化脫膠工藝。在產(chǎn)品質(zhì)量方面，不同種類的磷脂酶在磷脂脫除和脫膠油酸價上呈現(xiàn)出差異，Purifine?PLC酶及其升級版混合酶脫膠濃香菜籽油產(chǎn)品質(zhì)量及儲藏期穩(wěn)定性與傳統(tǒng)水化脫膠濃香菜籽油無顯著差異，均符合相關(guān)標準要求；Purifine?PLA1酶脫膠濃香菜籽油含磷量顯著低于傳統(tǒng)水化脫膠濃香菜籽油，但酸價顯著高于傳統(tǒng)水化脫膠濃香菜籽油，其他指標無顯著差異。在產(chǎn)品風(fēng)味方面，靜置14 d后的酶法脫膠濃香菜籽油與傳統(tǒng)水化脫膠濃香菜籽油存在顯著差異，且喜好度排序結(jié)果均優(yōu)于傳統(tǒng)水化脫膠濃香菜籽油。后續(xù)可進一步探討酶法脫膠技術(shù)在濃香菜籽油加工中的應(yīng)用，提升我國油脂綠色生產(chǎn)加工的技術(shù)水平。