于殿宇 劉 鑫 王 玥 鄒小雨 奚會(huì)松 江連洲

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，哈爾濱 150030)

油脂及富含油脂的食品在人們的膳食中占較大比例，但是大豆油在存放過(guò)程中受空氣、溫度、光照、金屬離子和油脂本身脂肪酸組成等因素的影響，會(huì)發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)變化，導(dǎo)致其劣變[1]。

油脂的酸敗是因油脂水解而產(chǎn)生游離脂肪酸，以及脂肪酸進(jìn)一步氧化分解所引起的變質(zhì)現(xiàn)象。油脂氧化酸敗，是使其中的中性脂肪分解為甘油和脂肪酸，或使脂肪酸中的不飽和鏈斷開(kāi)形成過(guò)氧化物。過(guò)氧化物是一種中間產(chǎn)物，它很不穩(wěn)定，能繼續(xù)分解成醛、酮類(lèi)及其他氧化物，致使油脂進(jìn)一步變質(zhì)。因此酸價(jià)和過(guò)氧化值是國(guó)家成品油脂衛(wèi)生檢驗(yàn)的必檢項(xiàng)目，是判斷油脂酸敗程度的主要指標(biāo)[2]。

脫色是油脂精煉過(guò)程中的重要步驟之一，油脂精煉的每一道工序，如脫膠、堿煉、脫色、脫臭等都影響油脂的色澤和品質(zhì)。油脂工業(yè)中，大多用活性白土作為脫色劑。

油脂的色澤主要是由油中類(lèi)胡蘿卜素產(chǎn)生的，類(lèi)胡蘿卜素受不同因素的影響，導(dǎo)致其出現(xiàn)不同的變化規(guī)律。許多學(xué)者對(duì)食品加工貯藏過(guò)程及采用模擬系統(tǒng)研究表明，氧、光、熱等因素對(duì)類(lèi)胡蘿卜素的穩(wěn)定性均會(huì)產(chǎn)生破壞性影響，氧是類(lèi)胡蘿卜素降解的重要因索，光照也能導(dǎo)致類(lèi)胡蘿卜素的降解，熱處理會(huì)導(dǎo)致類(lèi)胡蘿卜素的破壞并使其形成順式類(lèi)胡蘿卜素異構(gòu)體[3－6]。

許多相關(guān)出版物都有描述各種類(lèi)胡蘿卜素最大吸收波長(zhǎng)與吸光系數(shù)的綜合實(shí)例[7－9]。本研究是采用VIS－450及UV－365對(duì)油脂進(jìn)行照射，利用有益波段的紫外及可見(jiàn)光，有效降低油品質(zhì)劣變程度以降低油脂的色澤，不但減少了活性白土對(duì)油脂的污染，而且節(jié)約資源與能源。

1 材料與方法

1.1 材料和試劑

大豆油:九三牌三級(jí)大豆油；試劑均為分析純。

1.2 設(shè)備和儀器

CEL－HXF300/CEL－HXUV300氙燈光源::北京中教金源科技有限公司；WSL－2羅維朋比色儀:上海物理光學(xué)儀器廠。

1.3 試驗(yàn)方法

分別精確量取50mL油樣于18個(gè)100mL燒杯中，其中每9杯為一組，第1組在不同溫度、時(shí)間條件下用UV－365進(jìn)行避光照射。與此同時(shí)，第2組在不同溫度、時(shí)間條件下用VIS－450進(jìn)行避光照射，第3組試驗(yàn)，每隔2min對(duì)UV－365和VIS－450照射的油脂進(jìn)行氧化誘導(dǎo)期測(cè)定，分別采用國(guó)標(biāo)GB 5530—1985GB/T5538—2005GB/T22460—2008測(cè)定油脂的酸價(jià)、過(guò)氧化值及色澤。分別測(cè)定5組，過(guò)氧化值、酸價(jià)、色澤分別取算數(shù)平均值。

脫色率公式:(C0－C1)/C0

式中:C0為脫色前紅值；C1為脫色后紅值。

2 結(jié)果與討論

2.1 光照脫色溫度對(duì)油脂酸價(jià)的影響

采用VIS－450及UV－365分別在不同光照溫度下對(duì)大豆油進(jìn)行照射，酸價(jià)測(cè)定結(jié)果如圖1所示。

圖1 光照脫色溫度對(duì)油脂酸價(jià)的影響

由圖1可見(jiàn)，隨著光照溫度的增加，油脂中的酸價(jià)呈上升趨勢(shì)，并且UV－365照射的酸價(jià)比VIS－450照射的酸價(jià)高。這是因?yàn)樵谠囼?yàn)溫度下，光可以加速油脂的氧化，并且公式ε＝h×c/λ可知，光能量與光波長(zhǎng)成反比，UV－365光比 VIS－450光能量高，UV－365光更能催化加速油脂氧化生成游離脂肪酸。

2.2 光照脫色時(shí)間對(duì)油脂酸價(jià)的影響

采用VIS－450及UV－365分別在不同光照時(shí)間下對(duì)大豆油進(jìn)行照射，酸價(jià)測(cè)定結(jié)果如圖2所示。

圖2 光照脫色時(shí)間對(duì)油脂酸價(jià)的影響

由圖2可見(jiàn)，隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng)，油脂中的酸價(jià)呈上升趨勢(shì)，并且 UV－365光照射的酸價(jià)比VIS－450日光照射的酸價(jià)高。這是因?yàn)殡S著時(shí)間的延長(zhǎng)，光積累量逐漸增大，大豆油中的游離脂肪酸生成量增加，導(dǎo)致油脂酸價(jià)的增加。并且由于光能量的不同導(dǎo)致酸價(jià)升高的不同。

2.3 光照脫色光通量對(duì)油脂酸價(jià)的影響

采用VIS－450及UV－365分別在不同光照光通量下對(duì)大豆油進(jìn)行照射，酸價(jià)測(cè)定結(jié)果如圖3所示。

圖3 光照脫色光通量對(duì)油脂酸價(jià)的影響

由圖3可見(jiàn)，隨著油脂光照脫色溫度的增加，油脂中的酸價(jià)呈上升趨勢(shì)，并且UV－365光照射的酸價(jià)比VIS－450光照射的酸價(jià)高。這是因?yàn)楣馔康脑龃螅箚挝幻娣e的光通量增多，并且UV－365光比VIS－450光能量高，加速了油脂水解反應(yīng)生成游離脂肪酸。

2.4 光照脫色溫度對(duì)油脂過(guò)氧化值的影響

采用VIS－450及UV－365分別在不同光照溫度下對(duì)大豆油進(jìn)行照射，過(guò)氧化值測(cè)定結(jié)果如圖4所示。

圖4 光照脫色溫度對(duì)油脂過(guò)氧化值的影響

由圖4可知，隨著光照溫度的增加，油脂的過(guò)氧化值呈上升趨勢(shì)，并且VIS－450照射的過(guò)氧化值比UV－365照射的過(guò)氧化值高，這主要是光照能加快油脂氧化鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，促使過(guò)氧化物的分解和聚合，從相對(duì)于雙鍵的α－位的H原子分裂出來(lái)的均裂原子團(tuán)開(kāi)始，形成的碳原子團(tuán)與氧反應(yīng)生成過(guò)氧化原子團(tuán)，過(guò)氧化原子團(tuán)進(jìn)入鏈反應(yīng)形成過(guò)氧化物[10]，導(dǎo)致過(guò)氧化值升高。

2.5 光照脫色時(shí)間對(duì)油脂過(guò)氧化值的影響

采用VIS－450及UV－365分別在不同光照時(shí)間下對(duì)大豆油進(jìn)行照射，過(guò)氧化值測(cè)定結(jié)果如圖5所示。

由圖5可知，隨著光照脫色時(shí)間的增加，油脂中的過(guò)氧化值呈上升趨勢(shì)，并且VIS－450照射的酸價(jià)比UV－365照射的酸過(guò)氧化值高。這主要是因?yàn)殡S著時(shí)間的增長(zhǎng)，光積累量逐漸增大，油脂中不飽和脂肪酸被光所氧化，生成過(guò)氧化物，進(jìn)而使油脂的過(guò)氧化值增大。

圖5 光照脫色時(shí)間對(duì)油脂過(guò)氧化值的影響

2.6 光照脫色光通量對(duì)油脂光氧化值的影響

采用VIS－450及UV－365分別在不同光照光通量下對(duì)大豆油進(jìn)行照射，過(guò)氧化值測(cè)定結(jié)果如圖6所示。

圖6 光照脫色光通量對(duì)油脂過(guò)氧化值的影響

由圖6可知，隨著照射光照脫色光通量的增加，油脂中的過(guò)氧化值呈上升趨勢(shì)，并且VIS－450照射的酸價(jià)比UV－365照射的酸過(guò)氧化值高。其原因是光對(duì)油脂氧化有明顯的促進(jìn)作用，它最終導(dǎo)致油脂變質(zhì)。光源可以是人工光線(白熾光或熒光)，也可以是太陽(yáng)光。不僅紫外線，而且所有的可見(jiàn)光均對(duì)油脂產(chǎn)生惡劣影響[11]。光線是能量，可以促使油脂產(chǎn)生自由基或促使氫過(guò)氧化物分解。不飽和脂肪酸的共軛雙鍵強(qiáng)烈吸收紫外線后，引發(fā)連鎖反應(yīng)，并加速過(guò)氧化物的分解。射線能顯著提高自由基的生成速度，增加脂肪酸氧化的敏感性，加重酸敗變質(zhì)[12]。

2.7 光照脫色溫度對(duì)油脂色澤的影響

采用VIS－450及UV－365分別在不同光照溫度下對(duì)大豆油進(jìn)行照射，脫色率測(cè)定結(jié)果如圖7所示。

圖7 光照脫色溫度對(duì)油脂色澤的影響

由圖7可知，隨著光照脫色溫度的增加，油脂脫色率呈上升趨勢(shì)，并且VIS－450照射油脂脫色率比UV－365紫外光照射的油脂脫色率高，其主要原因是試驗(yàn)溫度下，大豆油中的類(lèi)胡蘿卜素對(duì)VIS－450吸收率比UV－365吸收率大，并且VIS－450能使類(lèi)胡蘿卜色鏈的結(jié)構(gòu)的破壞，穩(wěn)定性降低，進(jìn)而導(dǎo)致油脂色澤降低。

2.8 光照脫色時(shí)間對(duì)油脂色澤的影響

采用VIS－450及UV－365分別在不同光照時(shí)間下對(duì)大豆油進(jìn)行照射，脫色率測(cè)定結(jié)果如圖8所示。

圖8 光照脫色時(shí)間對(duì)油脂色澤的影響

由圖8可知，隨著光照脫色時(shí)間的增加，油脂脫色率呈上升趨勢(shì)，并且VIS－450照射油脂脫色率比UV－365紫外光照射的油脂脫色率高，其原因是隨著油脂光照時(shí)間的增長(zhǎng)，溶氧量增加使氧氣對(duì)類(lèi)胡蘿卜素的不飽和雙鍵起破壞性作用增強(qiáng)，使其氧化分解，導(dǎo)致油脂色澤降低。并且隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，類(lèi)胡蘿卜素對(duì)VIS－450能量吸收逐漸積累，使油脂色澤進(jìn)一步降低

2.9 光照脫色光通量對(duì)油脂色澤的影響

采用VIS－450及UV－365分別在不同光照光通量下對(duì)大豆油進(jìn)行照射，脫色率測(cè)定結(jié)果如圖9所示。

由圖9可知，隨著光照脫色光通量的增強(qiáng)，油脂脫色率呈上升趨勢(shì)，并且VIS－450照射油脂脫色率比UV－365紫外光照射的油脂脫色率高，其原因是電流增大，使光強(qiáng)度提高。光強(qiáng)度提高促進(jìn)了類(lèi)胡蘿卜素分子中C—C雙鍵的氧化斷裂，并有一定的促羥基化和環(huán)氧化反應(yīng)。導(dǎo)致類(lèi)胡蘿卜素的分解降級(jí)[13－14]。并且光對(duì)類(lèi)胡蘿卜素有二種作用效應(yīng)，其一是形成順?lè)措p鍵，使電磁波譜向藍(lán)端漂移2～10 nm；其二是加速類(lèi)胡蘿卜素鏈的氧化，呈色基團(tuán)降解斷裂，光譜向紫外區(qū)漂移，失去顏色[15]。

圖9 光照脫色光通量對(duì)油脂色澤的影響

2.10 最佳工藝條件的確定

通過(guò)單因素試驗(yàn)，確定光通量 1 600、2 000、2 400 lm，溫度 20、25、30℃，時(shí)間 2、3、4 h，VIS－450及UV－365光設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，確定最佳工藝條件。

表1 波長(zhǎng)為450 nm時(shí)的工藝條件

表2 波長(zhǎng)為450 nm時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果

從表2可以看出對(duì)大豆油脫色率影響主次順序?yàn)?光通量＞溫度＞時(shí)間，A3B3C3為最佳工藝條件:光通量2 400 lm，溫度35℃，時(shí)間3 h，按照正交試驗(yàn)得出的最佳參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，油脂脫色率為53.2%。得到VIS－450光照脫色的最優(yōu)工藝條件:光通量2 400 lm，溫度35℃，時(shí)間3 h，脫色率為53.2%。

表3 波長(zhǎng)為365 nm時(shí)的工藝條件

表4 波長(zhǎng)為365 nm時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果

從表4可以看出對(duì)大豆油脫色率影響主次順序?yàn)?光通量＞溫度＞時(shí)間，A3B3C2為最佳工藝條件:光通量2 400 lm，溫度35℃，時(shí)間2 h，按照正交試驗(yàn)得出的最佳參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，油脂脫色率為42.4%。得到UV－365光照脫色的最優(yōu)工藝條件:光通量2 400 lm，溫度35℃，時(shí)間2 h，脫色率為42.4%。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)是對(duì)大豆油加速氧化過(guò)程進(jìn)行了初步研究，用VIS－450、UV－365光照對(duì)大豆油進(jìn)行照射，通過(guò)單因素及正交試驗(yàn)，VIS－450光照脫色的最優(yōu)工藝條件:光通量2 400 lm，溫度35℃，時(shí)間3 h，脫色率為53.2%，氧化誘導(dǎo)期42～44 min之間。UV－365光照脫色的最優(yōu)工藝條件:光通量2 400 lm，溫度35℃，時(shí)間2 h，脫色率為42.4%，氧化誘導(dǎo)期34～36 min之間。結(jié)果表明:UV－365比VIS－450對(duì)大豆油品質(zhì)劣變影響較大；VIS－450比UV－365對(duì)大豆油脫色率影響較大。

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