油莎豆油的脫膠和脫酸工藝

李奕，宋嘉欣，李昊辰，周茜，胡濱

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，四川 雅安，625000)

油莎豆 (CyperusesculentusL.) 又名油莎草、油莎果、地下板栗、地下核桃，為一年生作物[1]。由于具有適應(yīng)性廣、產(chǎn)量大、含油量高的生物學(xué)特點(diǎn)，同時(shí)集糧、油、牧、飼為一體，油莎豆在經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、社會(huì)各方面都具有極高的利用價(jià)值[2]。油莎豆中營(yíng)養(yǎng)成分豐富，尤其油脂含量較高。而油莎豆油中含有大量單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸，如油酸、亞油酸、亞麻酸等，是一種高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值植物油[3]。同時(shí)，通過對(duì)多種油料作物的能源利用潛力進(jìn)行綜合評(píng)估，表明油莎豆是適宜我國(guó)種植的理想油料作物[4]。

油莎豆原料經(jīng)壓榨或浸出法得到的油被稱為毛油。毛油中含有較多膠溶性雜質(zhì)，包括磷脂、黏液質(zhì)、蛋白質(zhì)等，這些雜質(zhì)的存在使油脂穩(wěn)定性下降，不利于儲(chǔ)藏和加工，且會(huì)對(duì)油脂的其他精煉程序造成不良影響[5]。因此，為了去除雜質(zhì)，提高油脂穩(wěn)定性，脫膠便成為精制過程中的必要環(huán)節(jié)。常見的脫膠方法為水化脫膠，但該方法只能夠去除水化磷脂，而非水化磷脂依然保留在油中。酸法脫膠是通過加酸使非水化磷脂轉(zhuǎn)化為水化磷脂，再轉(zhuǎn)移到水相中去除[6]。因此，本實(shí)驗(yàn)采用酸法脫膠對(duì)毛油進(jìn)行脫膠處理。此外，經(jīng)過脫膠后的油中還存在大量游離脂肪酸，易使油脂酸敗水解、氧化，穩(wěn)定性降低，使油脂風(fēng)味、儲(chǔ)藏等都受影響。為降低酸值，在脫膠后需要進(jìn)行脫酸處理，以獲得優(yōu)質(zhì)精制油用于食用生產(chǎn)[7]。毛油常見的脫酸方法為堿煉脫酸法，但該法脫酸時(shí)使用苛性堿，油脂在堿作用下容易發(fā)生水解，造成油脂損耗[8]。酯化法脫酸是通過加入醇中和油中的游離脂肪酸，從而降低游離脂肪酸的含量[9]。因此，本實(shí)驗(yàn)采用酯化法對(duì)脫膠油進(jìn)行脫酸處理。

目前有關(guān)油莎豆毛油脫膠和脫酸的研究較少，因此，本實(shí)驗(yàn)采取索氏提取法獲得油莎豆毛油，通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)分別研究油莎豆油脫膠和脫酸的最優(yōu)工藝條件，并對(duì)精煉前后油的理化性質(zhì)、脂肪酸組成、主要官能團(tuán)結(jié)構(gòu)和熱力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析，以期為油莎豆油的精煉以及油莎豆的綜合利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器設(shè)備

1.1.1 原料與試劑

油莎豆，購自河北省定州市；石油醚(沸程60～90 ℃)、正己烷、活性炭、CuSO4、Al2O3、KNO3、甲醇、甲醇鈉、NaOH、KOH、Na2CO3、酚酞、乙醇、甲苯、三氯乙酸、2，4-二硝基苯肼、三氯甲烷、冰乙酸、KI、Na2S2O3、氯仿、淀粉指示劑、韋氏試劑等均為市售分析純。

1.1.2 儀器

FW135型中草藥粉碎機(jī)，天津市泰斯特儀器有限公司；RE-52AA型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器、SHZ-Ⅲ型循環(huán)水真空泵，上海亞榮生化儀器廠；7890A-5975C型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，安捷倫科技(中國(guó))有限公司；DZF-6020型真空干燥箱，上海齊欣科學(xué)儀器有限公司；DF-101S恒溫加熱磁力攪拌器，河南予華儀器有限公司；UV-1200 型紫外可見分光光度計(jì)，翱藝儀器(上海)有限公司；LD5-2A型離心機(jī)，上海醫(yī)用離心機(jī)廠；LICHEN 2.5-10型馬弗爐，上海力辰科技儀器有限公司；Nicolet IS10傅里葉變換紅外光譜儀，賽默飛世爾公司；Q200M DSC差示掃描量熱儀，美國(guó)TA公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 油莎豆油的提取

油莎豆油的提取按照GB 5009.6—2016《食品中脂肪的測(cè)定》采用索氏提取法進(jìn)行。準(zhǔn)確稱取烘干粉碎后的油莎豆粉移入濾紙筒內(nèi)。將濾紙筒放入索氏抽提器的抽提筒內(nèi)，連接已干燥至恒重的接收瓶，由抽提器冷凝管上端加入正己烷至瓶?jī)?nèi)容積的2/3處，調(diào)整溫度至80 ℃，于水浴上加熱，回流抽提6 h。提取結(jié)束時(shí)，經(jīng)過濾、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除溶劑后，得到油莎豆毛油，提取率為29.46%。

1.2.2 油莎豆油脫膠工藝的優(yōu)化

1.2.2.1 脫膠工藝操作要點(diǎn)

參考牛玉芝[10]的方法，取適量油莎豆油于二頸燒瓶中，置于恒溫磁力攪拌器上，加熱到一定溫度，預(yù)熱5 min后，加入一定量磷酸，連續(xù)攪拌，然后加入3%油質(zhì)量的同溫蒸餾水，攪拌一定時(shí)間后，沉降、離心得到脫膠油[6]。由于毛油中膠體物質(zhì)以磷脂為主，磷脂含量高低是評(píng)價(jià)脫膠效果的重要指標(biāo)，通過測(cè)定油脂中磷脂的含量來反映脫膠效果，結(jié)果用脫膠率表示，如公式(1)所示：

(1)

式中：ω1，脫膠前磷脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)，mg/g；ω2，脫膠后磷脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)，mg/g。

1.2.2.2 單因素試驗(yàn)

(1)脫膠時(shí)間對(duì)脫膠率的影響：設(shè)定脫膠溫度為70 ℃、磷酸添加量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)為0.2%，研究不同脫膠時(shí)間(10、20、30、40、50 min)對(duì)油莎豆油脫膠率的影響。

(2)脫膠溫度對(duì)脫膠率的影響：設(shè)定脫膠時(shí)間為30 min、磷酸添加量為0.2%，研究不同脫膠溫度(40、50、60、70、80 ℃)對(duì)油莎豆油脫膠率的影響。

(3)磷酸添加量對(duì)脫膠率的影響：設(shè)定脫膠時(shí)間為30 min、脫膠溫度為60 ℃，研究不同H3PO4添加量(0.1%、0.15%、0.2%、0.25%、0.3%)對(duì)油莎豆油脫膠率的影響。

1.2.2.3 正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以脫膠時(shí)間、脫膠溫度、磷酸添加量的3個(gè)不同水平，設(shè)計(jì)L9(33)正交試驗(yàn)，以優(yōu)化最佳的脫膠工藝條件。

1.2.3 油莎豆油脫酸工藝的優(yōu)化

1.2.3.1 脫酸工藝操作要點(diǎn)

參考孫協(xié)軍等[9]的方法，取適量上述脫膠油于錐形瓶中，置恒溫磁力攪拌器上。加熱到一定溫度，預(yù)熱5 min后，按一定醇油物質(zhì)的量比向錐形瓶中加入甲醇和一定量濃H2SO4進(jìn)行酯化反應(yīng)，當(dāng)油皂分離，停止攪拌，轉(zhuǎn)移至分液漏斗中，加熱水洗滌至下層水樣呈中性，分離出廢水，將上層油樣收集至離心管中，2 500 r/min離心5 min后取出，吸取上清液，真空干燥脫除殘留甲醇，得到脫酸油。由于游離脂肪酸的存在會(huì)使油脂發(fā)生酸敗，酸值的高低是評(píng)價(jià)脫酸效果的重要指標(biāo)，通過測(cè)定油脂中的酸值來反映脫酸效果，結(jié)果用脫酸率來表示，如公式(2)所示：

(1)

式中：ω3，脫酸前磷脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)，mg/g；ω4，脫酸后磷脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)，mg/g。

1.2.3.2 單因素試驗(yàn)

(1)脫酸溫度對(duì)脫酸率的影響：設(shè)定脫酸時(shí)間60 min、醇油物質(zhì)的量比10∶1、濃H2SO4添加量3%(體積分?jǐn)?shù))，研究不同脫酸溫度(40、50、60、70、80 ℃)對(duì)油莎豆油脫酸率的影響。

(2)脫酸時(shí)間對(duì)脫酸率的影響：設(shè)定脫酸溫度60 ℃、醇油物質(zhì)的量比10∶1、濃H2SO4添加量3%，研究不同脫酸時(shí)間(40、50、60、70、80 min)對(duì)油莎豆油脫酸率的影響。

(3)濃H2SO4添加量對(duì)脫酸率的影響：設(shè)定脫酸溫度60 ℃、脫酸時(shí)間60 min、醇油物質(zhì)的量比10∶1，研究不同濃H2SO4添加量(2%、2.5%、3%、3.5%、4%)對(duì)油莎豆油脫酸率的影響。

(4)醇油物質(zhì)的量比對(duì)脫酸率的影響：設(shè)定脫酸溫度60 ℃、脫酸時(shí)間60 min、濃H2SO4添加量3%，研究不同醇油物質(zhì)的量比(6∶1、8∶1、10∶1、12∶1、14∶1)對(duì)油莎豆油脫酸率的影響。

1.2.3.3 正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇脫酸時(shí)間、脫酸溫度、醇油物質(zhì)的量比、濃H2SO4添加量的3個(gè)不同水平上設(shè)計(jì)L9(34)正交試驗(yàn)，以優(yōu)化最佳的脫酸工藝條件。

1.2.4 油莎豆油的分析與表征

1.2.4.1 理化特征分析

皂化值按照GB/T 5534—2008《動(dòng)植物油脂 皂化值的測(cè)定》進(jìn)行；碘值按照GB/T 5532—2008《動(dòng)植物油脂 碘值的測(cè)定》測(cè)定；酸價(jià)按照GB 5009.229—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中酸價(jià)的測(cè)定》進(jìn)行；過氧化值按照GB/T 5009.227—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中過氧化值的測(cè)定》進(jìn)行；磷脂按照 GB/T 5537—2008《糧油檢驗(yàn) 磷脂含量的測(cè)定》進(jìn)行。

1.2.4.2 差示熱量掃描(differential scanning calorimetry,DSC)分析

取10 μL油樣于鋁制微型坩堝中，將坩堝封口，環(huán)境氣體為高純度N2，流速50 mL/min，以空坩堝作為空白對(duì)照。以50 ℃為初始溫度，保持3 min后，以10 ℃/min的速率降至-70 ℃并保持3 min，再以10 ℃/min的速率升至50 ℃，記錄其放熱與吸熱曲線。

1.2.4.3 紅外光譜分析

以KBr作為載體，采用涂布法，掃描波數(shù)范圍400～4 000 cm-1，分辨率4 cm-1，掃描32次，以KBr鹽窗作為背景采集。扣除背景后，對(duì)紅外光譜圖進(jìn)行分析。

1.2.4.4 GC-MS分析

樣品甲酯化按照GB 5009.168—2016的方法處理。GC條件：Agilent HP-5MS氣相色譜柱(30 m×250 μm×0.25 μm)；載氣為高純度N2；起始溫度為120 ℃，保持1 min后，采用程序升溫的方式，升高至240 ℃，保持3 min；進(jìn)樣量為1 μL；分流比為20∶1；柱流量為1 mL/min。MS條件：全掃描方式；接口溫度250 ℃，離子源溫度230 ℃，四級(jí)桿溫度為150 ℃；質(zhì)譜掃描質(zhì)荷比(m/z)為50～550 μ。經(jīng)過GC-MS分析后，所得各組分峰相關(guān)信息通過NIST 11.L檢索庫進(jìn)行對(duì)比定性，同時(shí)各成分含量以峰面積歸一法計(jì)算[11-12]。

2 結(jié)果與分析

2.1 脫膠工藝優(yōu)化

2.1.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1.1 脫膠時(shí)間對(duì)脫膠率的影響

由圖1-a可知，隨著時(shí)間增加，脫膠率呈先上升后下降趨勢(shì)，并且在30 min時(shí)達(dá)到最大值。LIU等[11]研究表明，磷脂從浸潤(rùn)到完成水化需要一定的時(shí)間才能達(dá)到水與油混合的目的。同時(shí)，略微延長(zhǎng)時(shí)間可使磷脂充分凝聚形成膠體，促進(jìn)脫膠正向進(jìn)行[14]。若脫膠時(shí)間過長(zhǎng)，可能會(huì)發(fā)生逆反應(yīng)，使已凝聚的磷脂重新分散至水體中，從而出現(xiàn)脫膠率降低結(jié)果，同時(shí)造成油脂乳化，這與張紅等[12]對(duì)菜籽油的脫膠研究結(jié)果一致。因此脫膠時(shí)間選擇30 min為宜。

圖1 脫膠時(shí)間(a)和溫度(b)對(duì)脫膠效果的影響Fig.1 Effect of time and temperature on degumming result

2.1.1.2 脫膠溫度對(duì)脫膠率的影響

由圖1-b可知，隨著溫度升高，脫膠率呈先升高后下降趨勢(shì)，且在60 ℃時(shí)達(dá)到最大值。COSTA等[13]對(duì)于不同脫膠方式效果的研究表明，在溫度較低時(shí)，升高溫度，可降低油的黏度，使磷脂水合能力增強(qiáng)，易凝聚形成膠體，使其在后續(xù)離心等過程中易于被去除。同時(shí)，磷脂形成膠體的過程可逆，超過膠體凝聚的臨界溫度后，已形成的膠體可能會(huì)重新離解分散，導(dǎo)致磷脂含量增加，脫膠率降低[14]。因此脫膠溫度選擇60 ℃為宜。

2.1.1.3 磷酸添加量對(duì)脫膠率的影響

由圖2可知，隨著磷酸添加量增加，脫膠率呈先上升后下降趨勢(shì)，且在質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.15%時(shí)出現(xiàn)最大值。這是由于磷脂包括水化磷脂與非水化磷脂，利用磷脂的雙親性，磷酸可輔助其將非水化磷脂轉(zhuǎn)化為水化磷脂，再經(jīng)過凝聚形成膠體將其去除[15]。通過增加磷酸添加量，可以使磷酸與磷脂的接觸幾率增大，水化磷脂轉(zhuǎn)化率提高，當(dāng)使用0.15%磷酸時(shí)，便可將大多非水化磷酸轉(zhuǎn)化為水化磷酸，此時(shí)油脂中磷脂含量最低，脫膠率最高，與GHAZANI等[16]的研究結(jié)果相似。若繼續(xù)添加磷酸，多余的游離磷酸可能會(huì)破壞已經(jīng)凝聚的磷脂膠體，從而出現(xiàn)脫膠率下降的現(xiàn)象。因此磷酸添加量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))選擇0.15%為宜。

圖2 磷酸添加量對(duì)脫膠效果的影響Fig.2 Effect of phosphoric acid concentration on degumming result

2.1.2 正交試驗(yàn)優(yōu)化

根據(jù)單因素試驗(yàn)的結(jié)果，設(shè)計(jì)脫膠時(shí)間、脫膠溫度、磷酸添加量的3個(gè)不同水平，進(jìn)行L9(33)正交試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表1。

表1 脫膠工藝的正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 1 Design and results of orthogonal test design of degumming

由表1可知，各因素對(duì)脫膠率影響大小的主次順序?yàn)椋築>A>C，即脫膠溫度對(duì)脫膠率的影響最大，其次是脫膠時(shí)間，磷酸添加量的影響最小，最佳工藝組合為A1B2C1，即脫膠時(shí)間20 min，脫膠溫度60 ℃，磷酸添加量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))0.10%。為了驗(yàn)證工藝可行性，在該條件下進(jìn)行3次平行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，測(cè)得磷脂含量為(0.98±0.05)mg/g，此時(shí)脫膠率為92.85%。該工藝的脫膠率與單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較明顯縮短了脫膠時(shí)間，減少了能耗。因此，該脫膠工藝可以作為最佳工藝組合進(jìn)行油莎豆毛油的脫膠處理。

2.2 脫酸工藝優(yōu)化

2.2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1.1 脫酸溫度對(duì)脫酸率的影響

由圖3-a可知，隨著反應(yīng)溫度升高，油莎豆油的脫酸率呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)，并在60 ℃時(shí)出現(xiàn)最高值。SAKA等[17]的研究表明隨溫度升高，酯化反應(yīng)速率加快，溫度持續(xù)升高，反應(yīng)逐漸趨于平穩(wěn)，但當(dāng)反應(yīng)溫度高于甲醇沸點(diǎn)時(shí)，甲醇損失增加，導(dǎo)致酯化反應(yīng)體系中底物減少，從而使脫酸率降低。因此脫酸時(shí)間選擇60 ℃為宜。

圖3 脫酸溫度(a)和時(shí)間(b)對(duì)脫酸效果的影響Fig.3 Effect of temperature and time on deacidification results

2.2.1.2 脫酸時(shí)間對(duì)脫酸率的影響

由圖3-b可知，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，脫酸率呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)，并在60 min時(shí)出現(xiàn)最高值。這是由于酯化反應(yīng)為可逆反應(yīng)，隨時(shí)間延長(zhǎng)，反應(yīng)持續(xù)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，產(chǎn)物增加，底物減少；KOUZU等[18]的研究表明,當(dāng)產(chǎn)物過多時(shí)不利于正反應(yīng)進(jìn)行，達(dá)到60 min后，脫酸率降低；同時(shí)，游離脂肪酸在甲醇中的溶解量也趨于飽和，正反應(yīng)進(jìn)行緩慢，不利于酯化反應(yīng)。因此脫酸時(shí)間選擇60 min為宜。

2.2.1.3 濃H2SO4添加量對(duì)脫酸率的影響

由圖4-a可知，隨著催化劑用量增大，脫酸率呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)，并在濃H2SO4添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時(shí)出現(xiàn)最高值。這是由于濃H2SO4作為酯化反應(yīng)的催化劑，加快反應(yīng)速率，促使酯化反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行；同時(shí)作為失水劑，減少副產(chǎn)物中的水分含量，提高酯的純度；但當(dāng)濃H2SO4過量時(shí)，在一定程度上會(huì)降低該體系的脫酸率，在該反應(yīng)溫度和時(shí)間下過量的濃H2SO4可能使油脂發(fā)生炭化，從而導(dǎo)致副反應(yīng)的發(fā)生，降低酯化反應(yīng)速率，使脫酸率降低[19]。董英等[20]用濃H2SO4為催化劑對(duì)米糠毛油進(jìn)行脫酸處理時(shí)，也得出了類似結(jié)論。因此濃H2SO4添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)選擇3%為宜。

圖4 濃H2SO4添加量(a)和 醇油物質(zhì)的量比(b)對(duì)脫酸效果的影響Fig.4 Effect of H2SO4 concentration and methanol to oil molar ratio on deacidification results

2.2.1.4 醇油物質(zhì)的量比對(duì)脫酸率的影響

由圖4-b可知，隨著醇油物質(zhì)的量比增大，脫酸率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，并在醇油物質(zhì)的量比為10∶1時(shí)出現(xiàn)最高值。這是由于隨醇油物質(zhì)的量比增大，甲醇增多，有利于酯化反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行。孫協(xié)軍等[9]的研究表明，當(dāng)甲醇過量時(shí)會(huì)使油中的游離脂肪酸和催化劑濃度相對(duì)降低，不利于反應(yīng)物分子與催化劑活性中心接觸，且會(huì)使此反應(yīng)體系中的流體性質(zhì)發(fā)生改變，從而不利于酯化反應(yīng)進(jìn)行，降低脫酸率。因此醇油物質(zhì)的量比選擇10∶1為宜。

2.2.2 正交試驗(yàn)優(yōu)化

根據(jù)單因素試驗(yàn)的結(jié)果，設(shè)計(jì)脫酸時(shí)間、脫酸溫度、醇油物質(zhì)的量比、濃H2SO4量添加量4因子在3個(gè)不同水平，進(jìn)行L9(34)正交試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表2。

由表2可知，各因素對(duì)油莎豆脫膠油酸值影響大小的主次順序?yàn)锳>D>C>B，即溫度>醇油物質(zhì)的量比>濃H2SO4添加量>時(shí)間，最佳酯化反應(yīng)條件為A2B3C3D1。為了驗(yàn)證該工藝條件的可行性，通過3次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，得到的酸值為(0.36±0.01)mg KOH/g，脫酸率為95.78%。鑒于反應(yīng)時(shí)間對(duì)脫酸率的影響相對(duì)較低，為了節(jié)約能耗，將脫酸時(shí)間由70 min減少為60 min，即在脫酸溫度60 ℃，濃H2SO4添加量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))3%，醇油物質(zhì)的量比為10∶1條件下進(jìn)行3次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，得到的酸值為(0.35±0.01)mg KOH/g，脫酸率為95.62%，表明減少脫酸時(shí)間沒有對(duì)脫酸率產(chǎn)生顯著影響，該工藝脫酸效果良好，可作為最佳工藝組合用于油莎豆脫膠油的脫酸處理。

表2 脫酸工藝的正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 2 Design and results of orthogonal test design of deacidification

2.3 油莎豆油理化特征分析

由表3可知，油莎豆毛油經(jīng)過脫膠和脫酸處理后，其皂化值、碘值差異不顯著，說明脫膠和脫酸工藝沒有對(duì)油莎豆油的分子量分布和脂肪酸飽和度產(chǎn)生影響。而酸值、過氧化值和磷脂含量顯著降低，尤其酸值和過氧化值均符合GB 2716—2018《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 植物油》中關(guān)于酸值(<4 mg KOH/g)和(≤0.25 g/100 g)的限量要求。此外，精制后的油透明澄清，色澤較淡，具有油脂特有的風(fēng)味，這表明油莎豆毛油通過降低磷脂、酸值和過氧化值含量提高了油脂的品質(zhì)。冉軍艦等[21]在對(duì)櫻桃仁毛油進(jìn)行脫膠和脫酸處理時(shí)也得出類似結(jié)論。

表3 油莎豆毛油與精制油理化特征值比較Table 3 Physical and chemical characteristic values of C.esculentus oil and refined oils

2.4 GC-MS分析

由圖5和表4可知，油莎豆毛油和精制油的主要脂肪酸組成相同，分別為棕櫚酸、亞油酸、油酸、十二烷酸、反-9-十八碳烯酸和硬脂酸。由此可知，精制過程未對(duì)油莎豆油所含脂肪酸造成破壞，滿足進(jìn)一步加工的要求。此外，本實(shí)驗(yàn)獲得的油莎豆油的脂肪酸組成與侯朝雷等[22]的報(bào)道相一致。

a-油莎豆毛油; b-精制油1-棕櫚酸；2-亞油酸；3-油酸；4-硬脂酸；5-二十烷酸；6-反-9-十八碳烯酸圖5 精制前后油樣脂肪酸甲酯總離子流圖Fig.5 Total ionic flow diagram of fatty acid methyl ester extracted from the original and refining oils

表4 精制前后油樣的脂肪酸組成及含量 單位：%Table 4 Fatty acid composition and content of the original and refining oils

2.5 DSC分析

DSC分析是一種應(yīng)用較廣泛的熱分析法，與傳統(tǒng)方法相比，樣品試用量少，可以快速表征油脂的熱力學(xué)特性[23]。圖6是油莎豆毛油和精制油的結(jié)晶與熔融過程的DSC曲線。油莎豆毛油和精制油的吸熱與放熱曲線整體形狀、峰型均相似，僅肩峰位置存在微小差異。升溫過程中，2個(gè)油樣的起始溫度均在-65 ℃左右，出現(xiàn)1個(gè)主要吸熱峰，峰值溫度為-49 ℃左右。降溫過程中，2個(gè)油樣的起始溫度均在2 ℃左右，出現(xiàn)1個(gè)主要放熱峰，峰值溫度為-5 ℃左右。表明脫膠和脫酸工藝沒有對(duì)油莎豆油的熱力學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生影響，這與2.4中油莎豆油的脂肪酸組成沒有受到脫膠和脫酸工藝影響的結(jié)論相一致。

a-油莎豆毛油; b-精煉油圖6 精煉前后油樣DSC圖Fig.6 DSC curves of the original and refining oils

2.6 紅外光譜分析

a-油莎豆毛油; b-精煉油圖7 精煉前后油樣紅外光譜圖Fig.7 FT-IR spectra of the original and refining oils

3 結(jié)論

本研究通過索氏提取法提取油莎豆毛油，對(duì)其進(jìn)行精煉處理，通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)得到最佳的脫膠工藝條件為脫膠時(shí)間20 min、溫度60 ℃、磷酸添加量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)0.10%，此條件下油莎豆脫膠油磷脂含量為(0.98±0.05)mg/g，脫膠率為92.85%；最佳的脫酸工藝條件為脫酸溫度60 ℃、時(shí)間60 min、濃H2SO4添加量3%，醇油物質(zhì)的量比10∶1，此條件下油莎豆脫酸油酸值為(0.35±0.01)mg KOH/g，脫酸率為95.62%。該酸值和過氧化值含量均符合GB 2716—2018《植物油》中對(duì)酸值和過氧化值的限量要求。通過對(duì)油莎豆毛油及其精制油的理化性質(zhì)、GC-MS、DSC、紅外光譜分析可知，本實(shí)驗(yàn)精煉工藝對(duì)油莎豆油的脂肪酸組成、官能團(tuán)結(jié)構(gòu)、熱力學(xué)性質(zhì)未產(chǎn)生明顯影響。因此，油莎豆毛油經(jīng)過脫膠和脫酸工藝后，磷脂和酸值含量明顯下降，達(dá)到了食用油的品質(zhì)要求，本研究脫膠和脫酸工藝適用于油莎豆毛油的精煉生產(chǎn)。