李馨，鹿保鑫，易偉民（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，大慶163319）

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樹脂對青豆油吸附脫色效果的研究

李馨，鹿保鑫，易偉民
（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，大慶163319）

摘要：為了去除青豆油中的葉綠素，利用樹脂吸附使成品油的色澤變淺。以青豆毛油為原料，對其進(jìn)行水化脫膠和堿煉脫酸等工藝，去除膠雜和調(diào)整酸值。選取12種不同的樹脂分別進(jìn)行靜態(tài)吸附脫色試驗，通過方差分析法從中選出效果最好的樹脂為HP2MGL。進(jìn)行兩次吸附，脫色率為71.35%，樹脂重復(fù)使用后吸附能力保持穩(wěn)定。結(jié)果表明樹脂對去除青豆油中的葉綠素有較好的效果。

關(guān)鍵詞：青豆油；樹脂；脫色率；脫色

目前，植物油仍是我國主要食用的油脂，大豆油在其中所占的比例很大。大豆原料的好壞會影響油脂的質(zhì)量，雖然大豆資源在我國很豐富，但是由于受到氣候、土壤等自然因素的影響，大豆在收割前不能達(dá)到全部成熟，混有很多的未成熟籽粒，俗稱為青豆。出現(xiàn)大量青豆的同時一方面會使大豆減產(chǎn)，大豆質(zhì)量下降，另一方面影響了油脂的加工工藝、油脂的品質(zhì)以及企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益等[1-2]。

隨著生活水平的提高人們對油脂的品質(zhì)要求也越來越高，所以加工毛油中的脫膠、脫酸、脫色和脫臭等精煉工藝必不可少[3-4]。青豆制得的油脂顏色偏青灰色，不受消費(fèi)者的喜愛，邱壽寬[5]等人檢測到青豆油中葉綠素含量很高，少量的葉綠素會促使植物油脂發(fā)生氧化作用，同時使油脂開始變質(zhì)。在脫色過程中，葉綠素相比于黃色素和紅色素利用活性白土吸附很難去除，所以解決青豆油的脫色能給油脂加工企業(yè)帶來很好的經(jīng)濟(jì)效益[6-8]。

楊佳佳[9]和鹿保鑫[10]對青豆油的脫膠、脫酸工藝進(jìn)行了研究，確定了其最佳工藝，添加電解質(zhì)來增大脫膠率，比傳統(tǒng)方法更有效。徐學(xué)兵[11]等人利用紫外光譜儀對使用吸附劑脫色后的青豆油進(jìn)行掃描，在665 nm處的吸收峰很明顯，通過數(shù)據(jù)可看出脫色后的青豆油中還有含有大量的葉綠素，普通的吸附劑不能很好的去除葉綠素。畢艷蘭[12]等人用活性白土吸附脫色不同成熟度的大豆油脂，青豆油中葉綠素含量依然很高，顏色很深。九三糧油集團(tuán)的工作研究人員[3]發(fā)現(xiàn)青豆油在陽光長時間照射下油脂的顏色會變淺，青灰色減少，這說明油脂中的葉綠素在光氧化作用下能夠起到脫色作用。

樹脂是一種多孔立體結(jié)構(gòu)、人工合成的有機(jī)高聚物吸附劑，近幾年，在化學(xué)、醫(yī)藥、環(huán)保和食品等領(lǐng)域里已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，其成本較低、吸附選擇行好、吸附的容量較大、有快速的吸附速度、洗脫較為容易、再生方法簡便，能較好的達(dá)到催化、脫色、提純等效果，在各領(lǐng)域具有應(yīng)有推廣價值[13-16]。李進(jìn)[17]等人利用大孔吸附樹脂吸附黑果枸杞中的色素，色素被提出，回收率可以達(dá)到97.78%。高生彬[18]等人用大孔吸附樹脂吸附維生素中的色素進(jìn)行脫色處理，有效的去除了其中的色素，而且選用大孔吸附樹脂有吸附量大、污染小和可再生使用等優(yōu)點。實驗利用樹脂對吸附色素和脫色具有較好的效果，選用樹脂對青豆油中的葉綠素進(jìn)行吸附，達(dá)到脫色的目的，確定吸附效果最好的樹脂。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

1.1.1原料與試劑

青豆毛油，九三集團(tuán)哈爾濱惠康食品有限公司；樹脂：HP20、SP70、SP850、SP207、HP2MGL，北京綠百草科技發(fā)展有限公司；DM-301、DA201-C、AB-8，滄州寶恩化工有限公司；XAD4、XAD16HP、FPA53、FPA90CL，上海安瀾德生物科技有限公司；檸檬酸，天津市大茂化學(xué)試劑廠；磷酸，天津市大茂化學(xué)試劑廠；無水乙醇，天津市大茂化學(xué)試劑廠；正己烷，天津市大茂化學(xué)試劑廠；氫氧化鉀，上海精勝精細(xì)化工科技有限公司；氫氧化鈉，天津市大茂化學(xué)試劑廠。

1.1.2主要儀器

JJ-1精密定時電動攪拌器，江蘇省金壇市榮華儀器有限公司；TD5A-WS臺式低速離心機(jī)，湖南湘儀實驗式儀器開發(fā)有限公司；全溫振蕩器，中國·哈爾濱市東聯(lián)電子技術(shù)開發(fā)有限公司；UV-1100紫外分光光度計，上海美普達(dá)儀器有限公司；DK-S24恒溫水浴鍋，上海森信實驗儀器有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1青豆油的脫膠

稱1.00 kg青豆毛油于2 L燒杯中，將燒杯置于溫度為64.0℃水浴鍋中加熱，向燒杯中加入濃度為80%的電解質(zhì)的混合液（檸檬酸與磷酸質(zhì)量比為1∶1），以油重0.43%的含量加入毛油中，勻速攪拌20 min后，進(jìn)行水化脫膠，其加水量為油重的6.87%，水化溫度為64.0℃，水化時間為55.0 min，4 000 r·min-1離心30 min，去掉膠雜得到脫膠的青豆油。

1.2.2青豆油的脫酸

（1）酸值的測定

酸值是指中和1 g油脂中游離脂肪酸所需KOH 或NaOH的毫克數(shù)。它是油脂品質(zhì)檢測的重要理化指標(biāo)之一，能直接反應(yīng)出油脂品質(zhì)的優(yōu)劣，即同一種原料的油脂酸價越高，表明該油脂質(zhì)量越差。酸值的計算公式如下：

式中VKOH——滴定所耗KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL

CKOH——滴定所耗KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的摩爾濃度，mol·L-1

56.1——KOH的摩爾質(zhì)量，g·mol-1

m——油樣重量，g。

（2）加堿量的計算

堿煉脫酸時所添加的燒堿量是由油樣中游離脂肪酸含量而定的。堿添加總量可分為兩個部分，即實際用量與超堿量。堿的總添加量用如下公式計算[19]：

式中G液：NaOH溶液質(zhì)量，g

V酸：脫膠毛油的酸價

G油：油樣質(zhì)量，g

B：超堿量，%

W：NaOH溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%

脫膠后的毛油，堿煉初溫設(shè)為40℃，堿液濃度設(shè)定為7.5%，加入的超堿量分別為油重的0.3%，不斷勻速攪拌30 min，以1℃·min-1左右的速度升溫至終溫，此時終溫設(shè)定為70℃，降低攪拌速度攪拌約10 min，進(jìn)行脫酸。再加入油重15%的蒸餾水（75℃），勻速攪拌5 min，4 000 r·min-1離心30 min，進(jìn)行分離，之后進(jìn)行脫水干燥，得到脫酸后的青豆油。

1.2.3樹脂的預(yù)處理

通過乙醇（或甲醇）與水交替反復(fù)洗脫，可除去樹脂中的殘留物，一般洗脫溶劑用量為樹脂體積的2～3倍，交替洗脫2～3次，最終以水洗脫后，保持分離使用前的狀態(tài)。

1.2.4樹脂靜態(tài)吸附

不同樹脂分別用正己烷預(yù)洗，各取30 mL于三角瓶中，每個三角瓶中加入100 mL處理后的青豆油，把各三角瓶放到搖床中震蕩吸附，設(shè)定轉(zhuǎn)速110 r·min-1，溫度35℃，吸附24 h，每種樹脂重復(fù)4次。取出后用分光光度計在645 nm下測其吸光值，計算吸附率。以吸附葉綠素后的吸附率為指標(biāo)，對12種樹脂進(jìn)行篩選。將吸附脫色后的青豆油用篩選出的樹脂進(jìn)行再次脫色，并用分光光度計在645 nm下測其吸光值，計算脫色率，并采用SAS 9.1對實驗結(jié)果進(jìn)行方差分析。

脫色率按下式進(jìn)行計算：

式中A0——脫色前油的吸光度

A1——脫色后油的吸光度

W——毛油的脫色率，%。

1.2.5靜態(tài)吸附的樹脂重復(fù)使用次數(shù)對吸附效果的影響

用吸附率高的樹脂在靜態(tài)吸附條件下對青豆油進(jìn)行吸附，使用正己烷和乙醇（體積比為1∶8）的混合洗脫液將樹脂洗干凈，重復(fù)6次，分別計算該樹脂脫色率。

2　結(jié)果及討論

2.1青豆油脫膠和脫色理化指標(biāo)檢測

青豆油毛油進(jìn)行水化脫膠、堿煉脫酸后得到的豆油進(jìn)行理化指標(biāo)檢測，檢測結(jié)果見表1。

表1　脫膠和脫酸青豆油理化指標(biāo)檢測結(jié)果Table 1Results of physical and chemical indicators of green bean oil after degumming and deacidification

由表1中的各項指標(biāo)可知，經(jīng)過脫膠和脫酸，與未經(jīng)過脫膠和脫酸處理的油，羅維朋比色槽的結(jié)果差不明顯，因為脫膠和脫酸的工藝主要是去掉毛油中的膠雜和游離脂肪酸，能明顯降低油脂的酸值和提高了煙點；脫膠能避免膠溶性雜質(zhì)與樹脂的相互作用，降低樹脂的活性；同時脫酸是防止脂肪酸對樹脂結(jié)構(gòu)的破壞，影響樹脂對葉綠素的吸附，因此，使用樹脂吸附毛油中的葉綠素及色素之前，對青豆毛油進(jìn)行脫膠與脫酸處理可提高樹脂的脫色率。

表2　不同樹脂的脫色率Table 2　Decolorization rate of different resins

2.2不同樹脂靜態(tài)吸附青豆油色素結(jié)果的比較

從樹脂DA201-C、HP20、SP70、DM-301、AB-8、SP850、SP207、HP2MGL、NAD4、XAD16HP、FPA53和FPA90CL中選出吸附效果最好的樹脂，以脫色率為指標(biāo)，在相同的條件下進(jìn)行吸附，每種樹脂進(jìn)行4次平行試驗，采用SAS 9.1對實驗結(jié)果進(jìn)行方差分析并采用SSR法對不同的樹脂吸附效果進(jìn)行多重比較，實驗結(jié)果見表2。

對脫膠脫酸后的豆油用不同樹脂吸附處理，結(jié)果的方差分析表見表3。

表3　不同樹脂脫色率的方差分析Table 3Variance analysis of different resin decolorization rate

由表3可知，F(xiàn)=105.69**，根據(jù)df1=11，df2=36查F值表（方差分析用），得F＞F0.01（11，36）=2.78，P＜0.01，說明12種樹脂之間的脫色率有極顯著的差異，實驗過程中所采用的12種樹脂對脫膠和脫酸后的青豆油中的葉綠素吸附能力是不同的。

采用SSR法對不同的樹脂吸附效果進(jìn)行多重比較，多重比較結(jié)果見表4。

表4　12種樹脂吸附效果多重比較（SSR法）Table 4Multiple comparisons of 12 kinds of resin adsorption effect（SSR method）

經(jīng)過多重比較，從表4可以看出樹脂HP2MGL對脫膠和脫酸后的青豆油中葉綠素的吸附效果最好，一次吸附脫色率能達(dá)到42.24±2.73%。

用12種樹脂中脫色效果最好的樹脂HP2MGL對一次吸附脫色后的油脂在相同條件下再次脫色，重復(fù)3次，取平均值為二次脫色結(jié)果，二次脫色率為71.35±1.76%。

2.3靜態(tài)吸附的樹脂重復(fù)使用次數(shù)對吸附效果的影響

用樹脂HP2MGL對脫膠和脫酸后的毛油進(jìn)行脫色，脫色后用正己烷和乙醇（體積比為1∶8）混合液洗脫，洗脫后再次對脫膠和脫酸的毛油脫色；如此重復(fù)脫色6次，每次均計算脫色率，結(jié)果見圖1。從圖1中可以得出將樹脂HP2MGL重復(fù)6次吸附處理后油脂中的葉綠素，油脂的一次脫色率能維持在40%以上，樹脂HP2MGL具有一定的穩(wěn)定性，洗脫后可以重復(fù)利用。

圖1　重復(fù)使用次數(shù)對脫色率的影響Fig.1　Effects of frequency reuse on the decolorization rate

3　結(jié)論

青豆油中葉綠素的脫除是油脂加工中存在的難題，通過實驗從12種樹脂中確定脫色效果最好的樹脂為樹脂HP2MGL，在靜態(tài)條件下樹脂HP2MGL一次脫色率能達(dá)到42.24±2.73%，二次脫色率能達(dá)到71.35±1.76%，而且樹脂重復(fù)吸附、洗脫使用6次，其一次脫色率依然能穩(wěn)定在41.5%，說明樹脂HP2MGL對青豆油脫色有較好的效果，并且吸附能力穩(wěn)定，可以作為青豆油脫除葉綠素的吸附劑。為樹脂去除青豆油中葉綠素的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。

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Study on Resin to Absorption and Decoloration Effects of Green Soybean Oil

Li Xin，Lu Baoxin，Yi Weimin （College of Food Science，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319）

Abstract:In order to remove the chlorophyll of the green bean oil，the resin was used to adsorb the chlorophyll to change the color of oil lighter.Using Green bean oil as raw material，the process of hydration degumming and alkali deacidification was studied to remove the glue impurities and adjust the acid value.Selecting 12 different resins carried on the study of static absorption decoloration through the method of variance analysis got the best resin HP2MGL.The decolorization rate was 71.35%after two absorptions.The absorption capacity of resin remained stability after repeated using.The result showed that the resin had good effect on removing the chlorophyll in green soybean oil.

Key words：green soybean oil；resin；absorption rate；decoloration

中圖分類號：TS224.6

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1002-2090（2016）01-0031-05

doi:10.3969/j.issn.1002-2090.2016.01.008

收稿日期：2015-01-30

作者簡介：李馨（1989-），女，黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院2012級碩士研究生。

通訊作者：鹿保鑫，男，教授，碩士研究生導(dǎo)師，E-mail：lubaoxin72@126.com。