王瑛瑤 魏翠平 段章群 欒 霞 劉 京 陳 焱

（國家糧食局科學(xué)研究院，北京 100037）

食用植物油的主要成分是三酰甘油，此外，還含有對(duì)油脂品質(zhì)和儲(chǔ)存穩(wěn)定性有重要影響的甾醇、生育酚、磷脂、游離脂肪酸、色素等微量物質(zhì)。油脂精煉過程可以減少上述微量物質(zhì)并產(chǎn)生新的微量物質(zhì)，包括由于脂肪酸異構(gòu)化產(chǎn)生的反式酸、甘油酯聚合產(chǎn)生的聚甘油酯等危害物。油脂精煉的目的是除去對(duì)油脂品質(zhì)和食用安全有影響和危害的物質(zhì)，并最大程度減少對(duì)有益組分的影響和降低油脂精煉損失。

當(dāng)前，保留油脂中微量有益組分對(duì)消費(fèi)者的積極作用已得到科學(xué)證實(shí)［1-2］，油脂產(chǎn)品的質(zhì)量評(píng)價(jià)正從過去追求產(chǎn)品外在感官指標(biāo)上升到多維度油脂品質(zhì)的綜合評(píng)判上，合理控制油脂精煉程度已得到學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的共同認(rèn)可。在這個(gè)過程中，深入系統(tǒng)的研究油脂中對(duì)人體健康有益的微量類脂物（如生育酚、甾醇等）和有害物質(zhì)（反式脂肪酸、聚甘油酯等）的種類、含量與精煉工序的關(guān)系，是建立合理精煉工序?qū)?yīng)的產(chǎn)品質(zhì)量控制指標(biāo)、保障油品安全營(yíng)養(yǎng)的基礎(chǔ)。同時(shí)，隨著冷榨［3］、水酶法［4］等低溫制油工藝在不同油料加工中應(yīng)用研究的普及，研究掌握油脂品質(zhì)隨精煉過程的變化規(guī)律，也有益于建立與低溫制油工藝相匹配的精煉工序，從整個(gè)加工鏈條上保障油脂食用安全性。

為此，本研究以我國消費(fèi)量最大的大豆油和菜籽油為研究對(duì)象，研究其化學(xué)指標(biāo)以及微量物質(zhì)，尤其是其中有益組分各個(gè)單體以及危害物質(zhì)與精煉過程的密切關(guān)系，以期為確定合理精煉程度和低溫制油工藝配套精煉工藝提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

同一批次毛油、堿煉中和油、脫色油和脫臭油取自同一企業(yè)，分析之前所有樣品在-18℃避光密封保存。

脂肪酸甲酯等標(biāo)準(zhǔn)品和色譜純?cè)噭簊igmaaldrich公司。

1.2 測(cè)定方法

1.2.1 脂肪酸組成和反式脂肪酸含量的測(cè)定

取油脂樣品0.3 g溶于5 mL正己烷中，加入1 mL 1 mol／L甲醇鈉溶液，在50℃甲酯化10 min。甲酯化的樣品用國標(biāo)GB／T 17377—2008測(cè)定脂肪酸組成，用國標(biāo)GB／T 22507—2008測(cè)定反式脂肪酸含量。

1.2.2 氧化穩(wěn)定性計(jì)算值（Cox）

Cox＝［1（18∶1含量）+10.3（18∶2含量）+21.6（18∶3含量）］／100

1.2.3 測(cè)定方法

油脂過氧化值（PV）、酸價(jià)（AV）的測(cè)定按照國家標(biāo)準(zhǔn) GB／T 5538—2005，GB／T 5530—2005；生育酚采用 ISO9936：2005；植物甾醇含量采用 GB／T 25223—2010；聚甘油酯的測(cè)定按照國家標(biāo)準(zhǔn) GB／T 26636—2011；氧化穩(wěn)定性指數(shù) （OSI）按照 GB／T 21121—2007測(cè)定。

1.2.4 總酚含量（TP）的測(cè)定［5］

準(zhǔn)確稱取2.500 0 g油加入2.5mL正己烷溶解，加入70℃預(yù)熱的80%甲醇溶液5 mL，立即移入70℃水浴中浸提10 min，冷卻至室溫后離心（3 500 r／min，5 min），取甲醇相置于 25 mL容量瓶中，下層再加入5 mL 80%甲醇液浸提，如此反復(fù)3次，合并甲醇相后旋轉(zhuǎn)去除甲醇，剩余部分用水定容至25 mL。從中精確取1 mL，加入5 mL10%的福林酚試劑，反應(yīng)3～8 min，加入4 mL7.5%Na2CO3溶液，加水定容至50 mL，搖勻。室溫下放置60 min，在765 nm波長(zhǎng)下檢測(cè)。以沒食子酸為標(biāo)準(zhǔn)品，水為測(cè)定空白，計(jì)算油脂中的總酚含量。

1.2.5 縮水甘油酯的測(cè)定［6］

1 g油脂樣品用tert-butyl甲基醚／乙酸乙酯溶解后，經(jīng)C18和Silica固相微萃取柱前處理和富集后，室溫下氮?dú)獯蹈桑枚考状迹惐迹?∶1，體積比）溶解后進(jìn)HPLC-MS系統(tǒng)。

2 結(jié)果與分析

2.1 大豆油和菜籽油的脂肪酸組成

本研究所用的大豆毛油和低芥酸菜籽毛油的脂肪酸組成見表1，兩種油脂都含有較高含量的油酸（C18∶1）、亞油酸（C18∶2）和亞麻酸（C18∶3），其中大豆油中多不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60.95%，高于菜籽油中多不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)（28.94%），因而大豆毛油的Cox值低于菜籽毛油，這與2種毛油OSI值差異性一致。

2.2 大豆油和菜籽油精煉過程中化學(xué)指標(biāo)與微量物質(zhì)變化

大豆油、菜籽油經(jīng)過各道精煉工序以后，PV、AV，微量有益組分生育酚和植物甾醇，以及有害物質(zhì)反式酸、聚甘油酯和縮水甘油酯的變化見表2。

表2 油脂精煉過程中化學(xué)指標(biāo)和微量物質(zhì)的變化

大豆毛油和菜籽毛油均為取樣廠家外購毛油，由于運(yùn)輸存儲(chǔ)等過程的影響，毛油的PV值都超過4 mmol／kg油。精煉過程中，中和過程使大豆油PV有所上升，Eggers等［7］研究不同油脂精煉過程 PV變化，也得出中和過程使油脂中PV上升的結(jié)論。大豆油的PV在脫色階段下降幅度達(dá)到63.27%，而菜籽油中PV在脫色階段下降幅度為93.07%。從不同廠家取精煉工序中的大豆油、菜籽油樣品，分析均發(fā)現(xiàn)PV在脫色階段急劇降低。Reza等［8］在研究菜籽油精煉過程氧化產(chǎn)物變化中也發(fā)現(xiàn)類似的趨勢(shì)。

油脂酸價(jià)是衡量油脂質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，大豆毛油和菜籽毛油的AV均可在中和階段大幅下降，達(dá)到我國現(xiàn)行國家食用植物油一級(jí)成品油標(biāo)準(zhǔn)（≤0.2 mgKOH／g油）。雖然脫色過程使酸價(jià)略有上升，但經(jīng)過脫臭以后仍可滿足國家標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)油的質(zhì)量指標(biāo)。此外，國際食品法典委員會(huì)在CODEX-STAN 210中限定精煉食用油的AV≤0.6 mgKOH／g油，印度國標(biāo)中限定食用植物油的AV≤0.5 mgKOH／g油。

高溫高真空的脫臭過程，雖通過降低油脂中小分子物質(zhì)和揮發(fā)性物質(zhì)，達(dá)到降低PV和AV的目的，但同時(shí)使油脂中微量有害物含量增加，兩種油脂中的反式酸含量、聚甘油酯以及縮水甘油酯含量都在脫臭后有較大幅度的增加。其中脫臭油脂中的反式脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1.38%和1.52%。

聚甘油酯是油脂中極性化合物的一種，可以用于衡量油脂熱過程的品質(zhì)變化。在精煉過程中，其含量主要與脫臭溫度和油脂脂肪酸不飽和程度有關(guān)。大豆毛油含有微量的聚甘油酯，這可能是因?yàn)榇蠖褂椭泻嗖伙柡椭舅岷扛?、致使在浸出脫溶過程受溫度影響，產(chǎn)生部分聚甘油酯。

縮水甘油脂肪酸酯（GE）是油脂中新近發(fā)現(xiàn)的潛在有害物，其在一定條件下會(huì)轉(zhuǎn)化為致癌性物質(zhì)3-氯-1，2-丙二醇（3-MCPD）和縮水甘油。試驗(yàn)表明［9］，食用油中10%～60%的3-MCPD酯是通過GE途徑生成的，因此，對(duì)食用油脂中GE進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析具有重要意義。從表2可看出，油脂脫酸后，能檢出GE含量，脫臭后，GE含量都有一定幅度的增加。因此，可以推斷GE的產(chǎn)生與脫酸、脫臭密切相關(guān)。

油脂中的生育酚具有抗氧化作用，常溫下，α、β、γ-生育酚抗氧化性能接近，加熱到100℃時(shí)，其抗氧化能力順序?yàn)棣粒鸡拢鸡茫鸡模碜饔脛t正相反，α-生育酚最強(qiáng)。從圖1可知，菜籽毛油中生育酚含量高于大豆毛油，兩種油中都以γ-生育酚單體含量最高。大豆油中δ-生育酚含量其次，α和β-生育酚含量較低，這與前人的研究結(jié)果一致［10］。菜籽油中α-生育酚含量其次，β和δ-生育酚含量較低。

大豆油在精煉過程中，生育酚精煉損失主要在脫臭階段，損失率為17.34%，在脫酸、脫色階段的損失很少。4種單體在脫臭階段的損失，與上道工序（脫色）比，損失率分別為5.88%，20%，17.03%和20%。

菜籽油在精煉過程中，生育酚精煉損失率達(dá)到56.68%，其中脫酸、脫色和脫臭階段菜籽油中生育酚與上道工序比，損失率分別為11.01%，14.03%和43.4%。4種單體中，絕對(duì)量下降最大的是抗氧化能力較強(qiáng)的γ-生育酚和δ-生育酚，γ-生育酚的損失主要在脫臭階段，損失率達(dá)到51.13%，δ-生育酚損失主要在脫酸階段，損失率為74.07%。α-生育酚的損失主要在脫色階段。筆者對(duì)另外6家不同廠家的樣品進(jìn)行分析，規(guī)律基本相似。

因此，為了盡可能的保留油脂中天然生育酚含量，控制脫臭條件是關(guān)鍵，但對(duì)于菜籽油而言，改進(jìn)脫酸和脫色工序也具一定的意義。

表3 生育酚單體隨油脂精煉過程的變化

圖1 生育酚單體隨油脂精煉過程的變化

植物甾醇具有預(yù)防心血管疾病等多種重要生理功能，植物油脂是日常膳食中植物甾醇的重要攝入來源，每天至少攝入1.3 g植物甾醇酯或3.4 g植物甾烷醇酯可起到降低膽固醇功效。由表4～表5可以看出，大豆油中植物甾醇種類主要為蕓薹（菜籽）甾醇、豆甾醇和谷甾醇，菜籽油中主要為菜油甾醇、蕓薹（菜籽）甾醇和谷甾醇，其甾醇含量比大豆油中的高。

表4 大豆油中植物甾醇含量及種類隨精煉過程的變化（mg／100 g）

表5 菜籽油中植物甾醇含量及種類隨精煉過程的變化（mg／100 g）

精煉過程中，每道精煉工序都會(huì)在一定程度上減少大豆油和菜籽油中植物甾醇的含量。甾醇損失最大的是脫酸環(huán)節(jié)，損失率分別為49.33%和69.77%，這可能是由于甾醇形成膠束進(jìn)入皂腳；脫臭環(huán)節(jié)的損失分別為10.45%和21.45%。Ferrari等［10］研究大豆油精煉過程植物甾醇含量變化時(shí)，也發(fā)現(xiàn)脫酸環(huán)節(jié)損失嚴(yán)重，但對(duì)于菜籽油，主要損失是在脫臭環(huán)節(jié)。

大豆油中3種主要甾醇在精煉過程中的下降比例基本同步，而菜籽油精煉過程中，損失最為嚴(yán)重的是菜籽甾醇，精煉前后損失率達(dá)95.7%，有生理活性的谷甾醇損失率為41.8%，顯著低于菜籽甾醇。

2.3 大豆油和菜籽油的氧化穩(wěn)定性

不同精煉工序處理后的菜籽油的OSI值高于大豆油，這表明菜籽油具有比大豆油更好的氧化穩(wěn)定性，這一方面與菜籽油脂肪酸組成（多不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸的含量、Cox值）有關(guān)，另一方面可能與兩者之間天然抗氧化物質(zhì)以及過氧化物、游離脂肪酸等含量差異有關(guān)。大豆油在脫酸工藝中OSI值下降顯著，菜籽油在脫酸和脫色階段OSI值都有顯著下降，脫酸階段OSI值降低與油脂中微量磷脂以及酚類物質(zhì)脫除有關(guān)系［7］。最終精煉油的OSI值與脫膠毛油的OSI值接近。

圖2 大豆油和菜籽油精煉過程中OSI值變化

3 結(jié)論與展望

本研究表明：1）油脂精煉過程中，游離脂肪酸等極性化合物含量主要是在脫酸過程中得到降低，同時(shí)隨著脫酸過程中油脂中固有酚類物質(zhì)的流失，引起OSI值的下降；脫色處理可大幅降低油脂中的PV；2）油脂中植物甾醇隨精煉程度深化而降低，其中脫酸工序是油脂中甾醇損失最為嚴(yán)重的環(huán)節(jié)；γ-生育酚是油脂中生育酚的主要單體，油脂中生育酚含量損失主要在脫臭環(huán)節(jié)；3）脫臭處理可以進(jìn)一步降低油脂中的游離脂肪酸和PV，但也是產(chǎn)生有害物質(zhì)反式脂肪酸、聚甘油酯以及縮水甘油酯的主要環(huán)節(jié)。

后續(xù)的研究中，需要進(jìn)一步按照《食用植物油衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》要求綜合分析脫色油脂與脫臭油脂在重金屬、農(nóng)藥殘留等限量指標(biāo)中的差異，并結(jié)合油脂貨架期數(shù)據(jù)，再行從“保障油脂品質(zhì)安全的同時(shí)提升油脂天然有益組分含量”的角度，思考現(xiàn)行食用植物油國家標(biāo)準(zhǔn)中質(zhì)量指標(biāo)更改的可行性與合理空間，從而切實(shí)避免油脂精煉過程中的過度加工，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

［1］Serafina S，Lucilla A，Benedetto RD，et al.Micronutrient-Enriched Rapeseed Oils Improve the Brain Oxidant／Antioxidant System in Rats Fed a High-Fat Diet［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2011，59，4483-4488

［2］Jiqu Xu，Xiaoqi Zhou，Qianchun Deng，et al.Rapeseed oil fortified with micronutrients reduces atherosclerosis risk factors in rats fed a high-fat diet［J］.Lipids in Health and Disease，2011，10：96-102

［3］胡立志，王世讓，王玉，等.冷榨法制取全脂小麥胚芽油的工藝研究［J］.食品科學(xué)，2010，31（8）：116-120

［4］劉倩茹，趙光遠(yuǎn)，王瑛瑤，等.水酶法提取油茶籽油的工藝研究［J］.中國糧油學(xué)報(bào)，2011，26（8）：36-40

［5］Szyd?owska CA，Dianoczki C，Recseg K，et al.Determination of antioxidant capacities of vegetable oils by ferric-ion spectrophotometricmethods［J］.Talanta，2008，76，899-905

［6］Blumhorst MR，Venkitasubramanian P，Collison MW.Direct Determination of Glycidyl Esters of Fatty Acids in Vegetable Oils by LC-MS［J］，Journal of the American Oil Chemists’Society.2011，88：1275-1283

［7］ZacchiP，Eggers R.High-temperature pre-conditioning of rapeseed：polyphenol-enriched oil and the effect of refining［J］.European Journal of Lipid Science and Technology，2008，110，111-119

［8］Reza Farhoosh，Soodabeh Einafshar，Parvin Sharayei.The effect of commercial refining steps on the rancidity measures of soybean and canola oils.Food Chemistry，2009（115）933-938

［9］楊嬌，金青哲.食用植物油中3-氯丙醇酯的研究進(jìn)展［J］.中國油脂，2011，36（9）：1-4

［10］Ferraria RA，Schulte E，Estevesc W，et al.Minor Constituents of Vegetable Oils During Industrial Processing［J］.Journal of the American Oil Chemists’Society，1996，73：587-591.