孫辰茹 許光治 張欣元 金清馨 屠夢婷 張有做

(浙江農(nóng)林大學(xué)農(nóng)業(yè)與食品科學(xué)學(xué)院1，臨安 311300)

(浙江驕梔科技有限公司2，臨安 311307)

(浙江省杭州高級(jí)中學(xué)3，杭州 310003)

關(guān)鍵字 梔子果油 軟脫膠 磷脂

梔子為茜草科梔子屬植物，是衛(wèi)生部第1批發(fā)布的藥食兩用植物，性寒味苦，具有抗氧化［1－2］、護(hù)肝利膽［3］、降血糖［4］、抗炎鎮(zhèn)痛［5］等作用。大多數(shù)研究都集中在梔子的藥理活性上，對(duì)梔子果油的研究鮮有報(bào)道。梔子果的含油量在12%以上，含有較為豐富的脂肪酸，其中以亞油酸的含量最高，高于橄欖油、葵花籽油等［6］。梔子果油中含有豐富的植物甾醇、谷維素以及生育酚等活性成分［7］，還有鎮(zhèn)定助眠以及治療抑郁癥等療效［8－9］。因此，梔子果油作為一種有益于人體健康的新型功能植物油引起了人們的重視。

食用油需要經(jīng)過脫膠、脫酸、脫色、脫臭等步驟精煉后才可以食用。精煉雖然可以食用油的安全品質(zhì)，但也容易導(dǎo)致生育酚、植物甾醇等功能性微量營養(yǎng)物質(zhì)的丟失。脫膠工藝被認(rèn)為是油脂精煉加工中最重要的環(huán)節(jié)之一，部分功能性成分會(huì)在脫膠環(huán)節(jié)中損失。現(xiàn)在油脂精煉最常用的脫膠方法是水化或磷酸水化脫膠，但該工藝存在脫膠率不高、對(duì)不同品質(zhì)的油脫膠效果不穩(wěn)定等不足，且會(huì)導(dǎo)致油脂中的功能性成分的損失。近年來，膜法脫膠［10］、軟脫膠［11］、酶法脫膠［12］等脫膠新技術(shù)開始應(yīng)用于油脂精煉研究。軟脫膠主要是通過在乳化劑中添加螯合劑EDTA(乙二胺四乙酸)和SDS(十二烷基硫酸鈉)來完全將油中的磷脂脫除，EDTA能與鈣離子、鎂離子等金屬離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合體，進(jìn)而離心脫除非水化磷脂，EDTA還能夠去除毛油中的Fe3+，因而改善了油脂的氧化穩(wěn)定性，且在實(shí)際生產(chǎn)中軟法脫膠除了需要高剪切力的混合器和1臺(tái)自清式離心機(jī)外，不需要其他的機(jī)械，因而軟脫膠工藝極為簡單［13］。

本實(shí)驗(yàn)在單因素的基礎(chǔ)上運(yùn)用正交實(shí)驗(yàn)對(duì)梔子果油軟脫膠進(jìn)行優(yōu)化，并比較軟脫膠與傳統(tǒng)的磷酸水化脫膠對(duì)油脂品質(zhì)及功能性成分的影響。以期為梔子果油的精煉工藝提供參考，促進(jìn)梔子新產(chǎn)品的開發(fā)，增加梔子的附加值。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 原料與試劑

壓榨梔子果油:浙江驕梔科技有限公司;EDTA(分析純)、SDS(分析純)、DPPH(分析純)、正己烷(色譜純)、乙腈(色譜純)、實(shí)驗(yàn)用水均為超純水。

1.1.2 儀器

UV－1800分光光度計(jì);DK－8D型電熱恒溫水浴鍋;H97恒溫磁力攪拌器;MARS 6 CLASSIC微波消解系統(tǒng);GD20石墨趕酸儀;TGL－20B－C高速離心機(jī);氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀;N－EVAP型氮吹儀。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 軟脫膠工藝流程

梔子果油預(yù)熱至預(yù)定溫度，加入占油重5%的EDTA和SDS混合溶液，保溫并攪拌一定時(shí)間，靜置30 min，將梔子油轉(zhuǎn)移到50 mL離心管中。在10 000 r/min離心20 min，上清液即為脫膠油。

1.2.2 軟脫膠單因素實(shí)驗(yàn)

以EDTA濃度、SDS濃度、溫度和時(shí)間為參數(shù)，分析其對(duì)脫膠的影響。在EDTA濃度30 mmol/L，SDS濃度30 mmol/L脫膠時(shí)間為30 min的條件下，設(shè)置脫膠溫度分別為55、60、65、70、75 ℃，考察不同脫膠溫度對(duì)脫膠效果的影響;脫膠溫度65℃、EDTA濃度30 mmol/L、脫膠時(shí)間30 min條件下，SDS濃度分別設(shè)置為10、20、30、40、50 mmol/L，考察不同 SDS 濃度對(duì)脫膠效果的影響;在脫膠溫度65℃、SDS濃度30 mmol/L、脫膠時(shí)間30 min條件下，設(shè)置EDTA濃度為 10、20、30、40、50 mmol/L，考察不同 EDTA 濃度對(duì)脫膠效果的影響;脫膠溫度65℃，EDTA濃度30 mmol/L，SDS濃度30 mmol/L，設(shè)置脫膠時(shí)間為10、20、30、40、50 min，考察不同脫膠時(shí)間對(duì)脫膠效果的影響。

1.2.3 正交實(shí)驗(yàn)方法

以脫膠溫度、脫膠時(shí)間、SDS濃度、EDTA濃度為因素，脫膠油中殘留的磷脂含量為評(píng)價(jià)指標(biāo)按L9(34)正交表設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，因素水平表見表1。

表1 正交實(shí)驗(yàn)水平因素表

1.2.4 磷酸脫膠工藝

參考陳雪芳等［14］磷酸脫膠的方法，將梔子果油預(yù)熱至70℃，加入占油重0.3%的磷酸，恒溫?cái)嚢?0 min，加入占油重3%的熱水，靜置使膠質(zhì)沉降，后離心分離，上層則為脫膠油。

1.2.5 磷含量的測定

樣品的消化:參考楊國燕等［15］的方法稱取0.5 g梔子果油置于聚四氟乙烯消化管中，加入8 mL濃HNO3和2 mLH2O2，震蕩后置于微波消解儀中1 h進(jìn)行預(yù)消解，后按照表2設(shè)置程序進(jìn)行消解，消解完全后將樣品轉(zhuǎn)移至燒杯中進(jìn)行趕酸，蒸至近干，用超純水將燒杯中的物質(zhì)全部轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，調(diào)節(jié)至中性并定容。同時(shí)，采用同樣方法做空白實(shí)驗(yàn)。取樣測定其吸光度，通過磷標(biāo)準(zhǔn)曲線算出磷含量。

標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制及磷含量的測定:參考萬楚筠等［16］的方法。

1.2.6 梔子果油理化指標(biāo)測定

過氧化值的測定按照GB 5009.227—2016測定;酸價(jià)的測定按照GB 5009.229—2016測定;碘值的測定按照 GB/T 5532—2008測定;色澤的測定按照GB/T 22460—2008測定;不皂化物含量按照 GB/T 5535.1—2008 測定。

1.2.7 梔子果油功能性成分測定

油樣用乙醇－KOH進(jìn)行皂化，反復(fù)洗滌皂化液，合并萃取液旋蒸至恒重，用無水乙醇復(fù)溶過膜后進(jìn)行GC－MS分析。油樣功能性成分GC－MS檢測方法。GC條件:色譜柱為Rtx－5MS;進(jìn)樣口溫度300℃;進(jìn)樣量1μL;分流比20∶1;載氣:高純氦氣;流速:1 mL/min;程序升溫:初始溫度180℃，保持10 min，以20℃/min升溫至260℃，保持45 min。MS條件:進(jìn)樣口溫度230℃;離子源溫度230℃;全掃描方式;溶液延遲2 min。

1.2.8 梔子果油抗氧化性的測定

梔子果油DPPH抗氧化活性測定:參考Farhoosh R［17］等的方法。分別稱取脫膠前后的梔子果油配置成10、15、20、25、30、35、40 mg/L 不同濃度的三氯甲烷溶液。取1mL后加入1 mL含DPPH(0.006%)的三氯甲烷溶液混合，后靜置于黑暗中2 h。吸取1 mL 0.006%的DPPH無水乙醇溶液和無水乙醇1 mL混勻后，在517 nm測定吸光值(A0)，再將已放置2 h的混合試劑于517 nm下測定吸光值(A1)，分別吸取1 mL各樣品，加入無水乙醇1 mL，混勻，于室溫下放置30 min后，在517 nm測定吸光值(A2)每個(gè)樣品重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次，取平均值。DPPH自由基清除率計(jì)算:

另以不同質(zhì)量濃度(1、2、4、6、8、10 μg/mL)的TBHQ清除自由基的能力做標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算梔子果油的TBHQ當(dāng)量抗氧化能力。

1.2.9 數(shù)據(jù)處理

所有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行3次重復(fù)，結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。采用Origin9.0進(jìn)行數(shù)據(jù)整理分析及作圖，運(yùn)用SPSS19.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析，顯著水平取0.05。

2 結(jié)果與討論

2.1 軟脫膠單因素實(shí)驗(yàn)

EDTA是一種有效的螯合劑，能夠破壞磷脂與金屬離子的絡(luò)合物，并與這些金屬離子形成非常穩(wěn)定的絡(luò)合物［11］。由圖1可知，EDTA濃度為10～40 mmol/L時(shí)，脫膠油中的磷含量隨著EDTA濃度的提高明顯下降，當(dāng)EDTA濃度到達(dá)40 mmol/L時(shí)，磷含量趨于平緩。因此，EDTA的濃度在40 mmol/L時(shí)脫膠效果達(dá)到最佳。

圖1 各因素對(duì)磷脂含量的影響

在EDTA濃度為30 mmol/L、脫膠溫度為65℃、脫膠時(shí)間為30 min條件下，在SDS濃度為10～30 mmol/L時(shí)，磷含量隨著SDS濃度的增加而下降，這可能是因?yàn)镋DTA在油中溶解度較低，SDS作為乳化劑提高了EDTA在油中的溶解度，因此加速了磷含量的下降。磷含量在30 mmol/L時(shí)趨于穩(wěn)定，因此，SDS濃度為30 mmol/L時(shí)，脫膠效果最佳。

隨著溫度的升高，含磷量急劇下降，這是因?yàn)闇囟仍礁?，親水基與疏水基的相對(duì)運(yùn)動(dòng)加劇，磷脂分子的吸水能力增強(qiáng)利于磷脂的絮凝沉降。且一些螯合劑和乳化劑需在一定溫度下才能充分與非水化磷脂結(jié)合，有效脫膠。當(dāng)溫度到達(dá)70℃時(shí)，磷含量最低，脫膠率達(dá)到90%以上，繼續(xù)升高溫度磷含量又開始上升，可能是由于溫度過高不利于磷脂的沉降。因此，脫膠溫度在70℃左右最為適宜。

隨著脫膠時(shí)間的延長，磷含量先逐漸下降，在脫膠時(shí)間為30 min左右時(shí)，再延長脫膠時(shí)間，磷含量有一定的上升趨勢，可能因?yàn)槟z體的凝聚過程是可逆反應(yīng)。磷脂從吸水到膨脹完全水化需要一定的時(shí)間，當(dāng)磷脂充分水化后，膠體吸水膨脹達(dá)到一定的體積和密度，脫膠時(shí)間不再起到?jīng)Q定性的作用［18］。這種現(xiàn)象歸因于磷脂重新分散于油相中，過長的脫膠時(shí)間會(huì)使得膠體與油相發(fā)生局部的乳化現(xiàn)象。同時(shí)，脫膠恒溫時(shí)間過長也會(huì)提高脫膠成本并且影響油品質(zhì)量［19］。因此，脫膠時(shí)間為30 min較為適宜。

2.2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表3可以得出，最優(yōu)方案為A2B1C2D3，即脫膠時(shí)間為30 min，脫膠溫度為65℃，SDS濃度為30 mmol/L，EDTA濃度為50 mmol/L，在這4個(gè)因素中，影響軟脫膠效果的因素的主次順序:脫膠時(shí)間＞EDTA濃度＞SDS濃度＞溫度，此工藝條件下磷含量為 91.47 mg/kg，脫膠率達(dá)到 92.83%。

表3 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.3 梔子果油脫膠前后理化指標(biāo)的比較

由表4可知，梔子毛油中含有大量的磷脂，高達(dá)1 274.93 mg/kg，軟脫膠后油脂中的磷含量降低到91.41 mg/kg，而磷酸脫膠油仍中含有 318.86 mg/kg的磷含量。且兩種脫膠油的酸價(jià)、色澤及過氧化值均存在顯著差異。軟脫膠后油脂的色澤從Y=11，R=6.5變?yōu)?Y=11，R=5.6，因?yàn)樵诿撃z過程中形成的膠質(zhì)具有一定吸附色素的作用。軟脫膠油的酸價(jià)和過氧化值從原來的4.09 mg/g和19.69 mmol/kg下降到3.4 mg/g和17.68 mmol/kg。這可能是因?yàn)镋DTA溶液呈堿性，中和了一部分的游離脂肪酸，導(dǎo)致了酸價(jià)的下降。而磷酸水化脫膠油的酸價(jià)和過氧化值都有所上升，這是因?yàn)樵诩訜岬臈l件下，加速了油脂的氧化，影響了油脂的氧化穩(wěn)定性。

表4 梔子毛油和脫膠油的理化指標(biāo)

2.4 梔子果油脫膠前后功能性成分含量的比較

通過GC－MS分析可知，梔子毛油含有豐富的功能性成分，以角鯊烯、β－谷甾醇和菜油甾醇的含量最為豐富，分別為 948.55 mg/kg和 2 020.12 mg/kg。經(jīng)過脫膠工藝后的油脂所含功能性成分均有所降低，說明功能性成分會(huì)在脫膠工藝中造成損失。且通過表5對(duì)軟脫膠油和磷酸脫膠油的功能性成分進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)軟脫膠油中麥角甾醇和菜油甾醇的含量顯著多于磷酸脫膠油。說明軟脫膠工藝能夠更好的保留功能性成分。

表5 梔子毛油和脫膠油的功能性成分含量/mg/kg

2.5 梔子果油脫膠抗氧化能力的比較

梔子果油的DPPH自由基清除能力如表6所示，并以常用的抗氧化劑TBHQ為對(duì)照。可以看出，梔子果油有較強(qiáng)的DPPH自由基清除能力，且與油的質(zhì)量濃度存在正相關(guān)關(guān)系。陽性對(duì)照TBHQ的IC50=6.83 μg/mL，梔子果油質(zhì)量濃度為 23.79 mg/mL時(shí)清除DPPH自由基的能力為50%，相當(dāng)于6.46 mg/kg的TBHQ對(duì)DPPH自由基清除能力。軟脫膠油的DPPH自由基清除能力與梔子毛油無顯著差異，而磷酸脫膠油的IC50和TBHQ抗氧化能力當(dāng)量與梔子毛油和軟脫膠油均存在顯著差異。說明軟脫膠工藝對(duì)梔子果油的抗氧化能力影響小于磷酸脫膠工藝。

表6 梔子果油DPPH自由基清除能力

3 結(jié)論

軟脫膠是一種十分高效的脫膠工藝，通過單因素和正交實(shí)驗(yàn)對(duì)梔子果油的軟脫膠工藝進(jìn)行優(yōu)化，得出了最佳工藝條件為:脫膠時(shí)間30 min，脫膠溫度70℃，SDS濃度為 30 mmol/L，EDTA濃度為 50 mmol/L。此時(shí)的磷含量從原有1 274.93 mg/kg降低到91.41 mg/kg，而磷酸脫膠完成后，油中仍有318.86 mg/kg的磷含量。與磷酸脫膠相比較，軟脫膠后的梔子果油顏色變淺，過氧化值和酸價(jià)分別降低了10.21%、16.87%，而磷酸脫膠油的酸價(jià)及過氧化值相比于梔子毛油均顯著上升，且兩種脫膠方式均沒有對(duì)梔子果油的功能性成分造成顯著影響。從DPPH自由基清除能力來看，軟脫膠油顯著高于磷酸脫膠油。