影響大豆毛油酸法脫膠因素的研究

張良成，楊 坤，王鳳霞，吳雪君，劉黔霞

（1.甕福（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，貴州 貴陽(yáng) 550000；2.黔東南州食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)中心，貴州 凱里 556012；3.中低品位磷礦及共伴生資源高效利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽(yáng) 550016）

大豆油作為我國(guó)北方最常食用的植物油脂，其健康、營(yíng)養(yǎng)、安全、品質(zhì)等指標(biāo)的關(guān)注度也隨著消費(fèi)者生活水平的改善提出了更高要求。大豆油中。壓榨或浸出方式所得第一道油稱為毛油，由于含有甘油三酯、類胡蘿卜色素、葉綠素、葉黃素等色素類物質(zhì)、鐵、銅、鎂等微量物質(zhì)[1]等，因此需進(jìn)行精煉[2]（通常精煉工序有脫膠、堿煉、脫色、脫臭）后才能食用。植物油中的磷脂等膠質(zhì)被脫除的過程，稱之為脫膠。脫膠效果的好壞對(duì)堿煉、脫色、脫臭精煉工序會(huì)產(chǎn)生很大影響。因此大豆油的脫膠工序尤為重要[2]。

毛油中的磷脂可為水化磷脂和非水化磷脂兩類。其中水化磷脂含極性較強(qiáng)的親水性官能團(tuán)，當(dāng)毛油中添加水時(shí)，產(chǎn)生吸水膨脹并凝聚沉降，再通過離心分離，即可脫除。而非水化磷脂含有極性較弱的基團(tuán)，導(dǎo)致親水性降低。脫膠的難易程度很大程度上取決于非水化磷脂的脫除。非水化磷脂具有極性較弱的基團(tuán)，主要為磷脂鈣鎂鹽，需要用酸來轉(zhuǎn)化為水化磷脂。磷酸作為電解質(zhì)，能夠促進(jìn)油脂中膠團(tuán)的沉淀，且磷酸根所帶的負(fù)電荷可與非水化磷脂表面的正電荷相結(jié)合，增加非水化磷脂的親水性，再進(jìn)行水化處理從而達(dá)到脫膠的目的。

植物毛油脫膠方法有水化法、酸化法、過濾膜法、酶法、微生物法、吸附法[3]等。由于酸法脫膠工藝簡(jiǎn)單易行因此較普遍使用，且多使用磷酸作為添加酸。大豆毛油中HP約占總磷脂的80%，剩余20%的NHP則需要采用酸法脫膠進(jìn)行脫除[4]。一般油中的NHP即使經(jīng)過多次水洗也不能脫除，因此需要磷酸將非水化磷脂轉(zhuǎn)化為水化磷脂，再進(jìn)行水化處理。本文以大豆毛油的加熱溫度、磷酸添加量、酸化攪拌時(shí)間、加水量、水化攪拌時(shí)間五個(gè)影響因素在大豆毛油的脫膠效果進(jìn)行探究，為大豆油油脂加工行業(yè)精煉脫膠工序提供科學(xué)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料及試劑

原材料：采用物理壓榨法制取的大豆毛油。磷酸：食品級(jí)85%磷酸（濕法，甕福集團(tuán)生產(chǎn)）。

試劑：氫氧化鉀、硫酸聯(lián)氨、鉬酸鈉、鹽酸、氧化鋅、磷酸二氫鉀、濃硫酸等，以上試劑均為分析純。

1.2 主要儀器和設(shè)備

精密天平、恒溫水浴鍋、電動(dòng)攪拌器、高速離心機(jī)（TDL-5-A）、石墨加熱板（DB-XAB）、馬弗爐（可控溫度主要使用溫度在550～600℃）、紫外可見分光光度計(jì)（PE Lambda）。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 毛油脫膠單因素實(shí)驗(yàn)

以毛油加熱溫度、加酸量、加酸攪拌時(shí)間（酸化時(shí)間）、加水量、加水?dāng)嚢钑r(shí)間（水化時(shí)間），為研究對(duì)象，進(jìn)行大豆毛油脫膠單因素試驗(yàn)。

具體操作步驟：參照文獻(xiàn)[5]進(jìn)行。每組試驗(yàn)設(shè)3個(gè)重復(fù)，以脫膠率作為脫膠效果的衡量指標(biāo)。見表1。

1.3.2 毛油脫膠正交實(shí)驗(yàn)

正交試驗(yàn)：參照單因素試驗(yàn)結(jié)果，在毛油加熱溫度、加酸量、加酸攪拌時(shí)間、加水量、加水?dāng)嚢钑r(shí)間五個(gè)因素中進(jìn)行選擇，并以此為影響因素，進(jìn)行五因素、四水平的正交實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，并以脫膠率作為脫膠效果衡量指標(biāo)。每組試驗(yàn)設(shè)3個(gè)重復(fù)，以脫膠率作為脫膠效果的衡量指標(biāo)。

1.3.3 檢測(cè)方法

參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5537-2008進(jìn)行大豆油中磷脂的檢測(cè)。

表1 大豆毛油脫膠單因素試驗(yàn)Table.1 Single factor test of rapeseed crude oil degumming

2 結(jié)果與分析

2.1 大豆毛油脫膠單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

由表1可知：毛油加熱溫度對(duì)大豆油脂脫膠效果表現(xiàn)不明顯，在溫度50～60℃時(shí)表現(xiàn)出較好狀態(tài)；磷酸加入量再0.3%～0.7%時(shí)脫膠效果較好；酸化攪拌時(shí)間對(duì)脫膠效果沒太大影響；加水量在4%～8%時(shí)表現(xiàn)出較好效果；水化攪拌時(shí)間在20～100min時(shí)，對(duì)脫膠率變化不存在顯著差異。由單因素試驗(yàn)結(jié)果可知，在進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)可將各影響因素范圍進(jìn)展再細(xì)分，以得出最佳脫膠參數(shù)。

2.2 毛油脫膠正交實(shí)驗(yàn)與分析

由單因素試驗(yàn)結(jié)果設(shè)計(jì)大豆毛油脫膠正交試驗(yàn)方案，使用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)助手軟件進(jìn)行五因素四水平正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，并分析結(jié)果。見表2、表3。

正交試驗(yàn)（表3）看出，影響極差R大小的主次順序：加熱溫度＞加水量＞磷酸加入量＞加水量＞水化攪拌時(shí)間＞酸化攪拌時(shí)間，最佳組合為：A2B1C2D2E2，即溫度50℃、磷酸添加量 0.3%、加水量6%、水化時(shí)間30min。

表2 脫膠實(shí)驗(yàn)因素水平表Table 2 Factor level of degumming experiment

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果Table 3 The results of orthogonal test

3 結(jié)論

對(duì)可能影響大豆毛油脫膠效果的五個(gè)因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)結(jié)果表明：大豆毛油加熱溫度在45～60℃、磷酸加入量為油重0.3%～0.6%、酸化時(shí)間10～25min、加水量為3%～6%、水化時(shí)間在10～25min時(shí)脫膠效果比較好。在單因素試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了五因素、四水平的正交實(shí)驗(yàn)，以確定大豆油脫膠工藝的最佳參數(shù)。在加熱溫度50℃、磷酸加入量0.3%、酸化攪拌時(shí)間15min、加水量4%、水化攪拌時(shí)間30min此脫膠條件下，脫膠效果最好，脫膠率可達(dá)為81.74%。

植物毛油中含有多種類的磷脂，根據(jù)油料的不同其含量也有所不同，且同種油料不同品種、不同產(chǎn)地、不同種植方式、不同采收時(shí)間、不同貯存方式都有可能導(dǎo)致油料中各類磷脂含量的不同。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道大豆毛油中磷脂含量為1.2%～3.2%，其中磷脂酰膽堿類占磷脂總量的12%～16%，磷脂酰乙醇胺類占8%～34%，磷脂酰肌醇類占2%～15%，磷脂酸類占2%～21%[6]，由以上各類磷脂含量范圍可推斷，采用不同批次的大豆制備的毛油中磷脂含量可能存在較大差異。因此在進(jìn)行毛油脫膠前需進(jìn)行單因素、多因素以及正交試驗(yàn)，以確保該批次毛油脫膠效果達(dá)到最佳狀態(tài)。