白 雪，劉元法，胥 多，孟 宗

(江南大學(xué) 食品學(xué)院，食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫214122)

天然可可脂(Cocoa Butter，CB)是由可可豆經(jīng)過壓榨得到的淡黃色油脂[1]，主要甘油三酯為POP、POS和SOS，主要脂肪酸為棕櫚酸、硬脂酸和油酸[2]?？煽芍哂锌煽煞枷銡馕叮乔煽肆疤枪破返幕嫌椭琜3]。頭榨毛油中含有過多的水分、磷脂和游離脂肪酸等雜質(zhì)，堿煉時(shí)磷脂會過度乳化，油、皂不能很好地分離，過多的游離脂肪酸(FFA)會加速油脂氧化酸敗，不良色素使可可脂顏色加深，甚至發(fā)黑。因此，為了除去雜質(zhì)獲得高品質(zhì)的油品，通常會對可可脂進(jìn)行精煉，而傳統(tǒng)的物理精煉方式不能很好地改善油脂色澤，得到的可可脂顏色暗黃，對于制作白巧克力以及高檔化妝品等特殊用途的產(chǎn)品受限。

隨著人們健康意識的增強(qiáng)，油脂營養(yǎng)也受到大眾的高度關(guān)注，精煉過程中油脂有益成分減少[4]。Jose等[5]研究了SiO2脫膠和填料塔汽提對可可脂中游離脂肪酸、生物堿和咖啡因等物質(zhì)含量的影響,Clercq等[6]探討了精煉可可脂對牛奶巧克力品質(zhì)的影響，但這些研究均缺少對每步精煉工序中可可脂微量物質(zhì)變化趨勢的研究。本研究以可可脂毛油為原料，分析了脫膠、脫酸和脫色工序?qū)ζ淅砘笜?biāo)、微量成分以及物性的影響，通過掌握精煉過程中可可脂品質(zhì)的變化規(guī)律，以期為可可脂精煉及加工優(yōu)化提供數(shù)據(jù)參考和理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 原料與試劑

可可脂毛油，江蘇無錫太湖可可食品有限公司提供。冰乙酸、三氯甲烷、碘化鉀、硫代硫酸鈉、無水硫酸鈉、無水乙醇、可溶性淀粉、重鉻酸鉀、無水乙醚、95%乙醇、酚酞、氫氧化鈉、氫氧化鉀、無水甲醇、乙酸乙酯、正己烷等，分析純，購于J&K公司；HPLC級正己烷，HPLC級甲醇，福林酚試劑，α-、β-、γ-、δ-生育酚混標(biāo)(純度>95%)，硅烷化試劑BSTFA-TMCS(99∶1)，均購于Sigma公司；去離子水，實(shí)驗(yàn)室自制。

1.1.2 儀器與設(shè)備

RW-20電動攪拌器，德國IKA公司；HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋；Agilent 7820氣相色譜儀；1525高效液相色譜儀(紫外檢測器)、2424高效液相色譜儀(蒸發(fā)光散射檢測器)，美國Waters公司；UltraScan Pro1166高精度分光測色儀，美國Hunterlab公司；Q2000 DSC，美國TA公司；AM4000 MQC核磁共振儀；TGL-16G型臺式離心機(jī)；UVmini-1240紫外可見分光光度計(jì)，日本島津公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 可可脂毛油精煉

同一批次脫膠油、脫酸油和脫色油在實(shí)驗(yàn)室依次經(jīng)過以下步驟獲得：于燒杯中稱取500 g可可脂毛油，置于水浴鍋中，不斷攪拌待溫度升至65℃，稱取油質(zhì)量10%的65℃左右的熱水，滴撒到油中，轉(zhuǎn)速80 r/min均勻攪拌25～30 min，待油水層分離，獲得脫膠油；將脫膠油再升溫至65℃，緩慢滴加9 mL、8.07%的堿液，轉(zhuǎn)速80 r/min均勻攪拌25～30 min，待油皂離析時(shí)，降低攪拌速度，10 min后停止攪拌，分離皂腳，水洗上層清油3次，獲得脫酸油；將脫酸油加熱至80℃，緩慢加入1%的活性白土，轉(zhuǎn)速100 r/min攪拌25～30 min，停止攪拌后，通過真空抽濾去除白土，獲得脫色油。

1.2.2 基本理化指標(biāo)測定

酸價(jià)參考GB 5009.229—2016測定；過氧化值參考GB 5009.227—2016測定；碘值參考GB/T 5532—2008測定；水分及揮發(fā)物參考GB 5009.236—2016測定；滑動熔點(diǎn)參考GB/T 24892—2010測定；色澤采用UltraScan Pro1166分光測色儀進(jìn)行測定，測定前，將儀器設(shè)置成反射模式，先后分別使用黑板和白板完成校準(zhǔn)后，將樣品裝入自封袋內(nèi)，置于測試處，點(diǎn)擊開始，儀器自動讀取樣品的亮度值(L*)、紅/綠值(a*)、黃/藍(lán)值(b*)。

1.2.3 脂肪酸組成分析

采用氣相色譜法分析油樣脂肪酸組成。油樣的前處理參照Bilusic等[7]的方法。

氣相色譜條件：TR-FAME柱(60 m×0.25 mm，0.25 μm)，F(xiàn)ID檢測器；進(jìn)樣量1 μL；分流比100∶1；升溫程序?yàn)?～3 min、130℃，3～17 min、130～200℃(5℃/min)，17～27 min、200℃，27～37 min、200～220℃(2℃/min)。

1.2.4 甘油三酯組成分析

采用液相色譜法分析油樣甘油三酯組成。油樣的前處理參照Segall等[2]的方法并稍作改動。

液相色譜條件：Waters Nonpark C18柱(4.6 mm×150 mm，4 μm)；流動相A為乙腈，流動相B為異丙醇-正己烷(體積比1∶1)；洗脫程序?yàn)?～40 min、60% A，40～45 min、55% A，45～85 min、55% A，85～90 min、60% A；蒸發(fā)光檢測器溫度45℃；氣體流量1.8 L/min；增益為1；進(jìn)樣量10 μL；流速0.5 mL/min。

1.2.5 生育酚的測定

參考Orace等[8]的方法進(jìn)行測定。

1.2.6 植物甾醇的測定

參考Roiaini等[9]的方法進(jìn)行測定。

1.2.7 總酚(TPC)的測定

參照Herchi等[10]的方法進(jìn)行測定。

1.2.8 可可堿與咖啡因的測定

參考Jose[5]、Vanja[11]等的方法并稍作修改。取1.0 g油樣于10 mL離心管中，加入5 mL 90%的甲醇，超聲溶解15 min，4 500 r/min離心10 min，取上層提取液，過0.22 μm有機(jī)濾膜，打入棕色進(jìn)樣瓶，待測。

HPLC條件：反相柱(250 mm×4 mm，5 μm)；流動相A為0.1%乙酸水溶液，流動相B為乙腈；流速1 mL/min；柱溫30℃；檢測波長278 nm；進(jìn)樣量10 μL；洗脫程序?yàn)? min、97% A，0～13 min、91%A，13～18 min、89%A，18～25 min、82%A，25～45 min、70%A，45～50 min、97%A。

配制質(zhì)量濃度分別為10、30、50、80、120 μg/mL可可堿標(biāo)準(zhǔn)品的甲醇溶液，質(zhì)量濃度分別為20、40、80、100、200 μg/mL咖啡因標(biāo)準(zhǔn)品的甲醇溶液進(jìn)樣，以質(zhì)量濃度與峰面積繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。采用外標(biāo)法測定油樣可可堿與咖啡因的含量。

1.2.9 物性分析

1.2.9.1 固體脂肪含量的測定

采用AM4000 MQC核磁共振儀進(jìn)行測定。將可可脂在80℃水浴中完全熔化，消除可可脂結(jié)晶記憶；以最快的速度將油樣裝入核磁管中(高度3.0～4.0 cm)，依次轉(zhuǎn)移至0℃水浴(90±2)min、26℃水浴(40±0.5)h、0℃水浴(90±2)min，每5℃作為一個(gè)測試溫度梯度，穩(wěn)定后的油樣在0～35℃測定不同溫度下的固體脂肪含量。

1.2.9.2 熔化-結(jié)晶行為的測定

采用差式掃描量熱儀(DSC)進(jìn)行測定。向鋁盒中稱取油樣4～8 mg，按如下控溫程序測定：從30℃快速升溫至50℃，再以10℃/min降溫至-30℃，并保持5 min，最后以5℃/min升溫至50℃，并保持5 min。

1.2.10 數(shù)據(jù)處理

以上所有試驗(yàn)均重復(fù)3次，結(jié)果以“平均值±相對標(biāo)準(zhǔn)偏差”表示，采用Origin 9.0作圖和SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和差異性分析，差異在P<0.05時(shí)被認(rèn)為具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 可可脂毛油的理化指標(biāo)和組成(見表1～表3)

表1 可可脂毛油的理化指標(biāo)

由表1可知，可可脂毛油的理化指標(biāo)均符合國標(biāo)對于毛油的限定范圍，要獲得高品質(zhì)的可可脂，還需進(jìn)一步精煉。水化脫膠可除去油中的膠溶性雜質(zhì)，高溫水化在一定程度上會影響可可脂的品質(zhì)，低溫水化操作時(shí)間長，油腳中含油量高，處理煩瑣，故本試驗(yàn)采用65℃中溫水化脫膠。根據(jù)預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，在65℃脫酸和80℃活性白土脫色效果最好，脫膠、脫酸和脫色時(shí)間均在25～30 min最佳。

表2 可可脂毛油的脂肪酸組成 %

由表2可知，可可脂毛油中主要脂肪酸為C16∶0(26.10%)、C18∶0(35.45%)、C18∶1(32.77%)，其中飽和脂肪酸含量遠(yuǎn)高于不飽和脂肪酸。

表3 可可脂毛油的甘油三酯組成 %

注：P.棕櫚酸；S.硬脂酸；O.油酸；L.亞油酸；A.花生酸。

由表3可知，可可脂毛油主要甘油三酯為POP(16.23%)、POS(40.68%)、SOS(26.42%)，三者之和大于甘油三酯總量的80%，這與孫曉洋等[12]的研究結(jié)果一致。

2.2 精煉工序?qū)煽芍砘笜?biāo)的影響

2.2.1 精煉工序?qū)煽芍醿r(jià)和過氧化值的影響(見圖1)

注：不同字母表示有顯著性差異(P<0.05)，下同。 圖1 精煉過程中酸價(jià)和過氧化值的變化

由圖1可知，精煉過程中，可可脂的酸價(jià)(KOH)從3.23 mg/g顯著下降到0.27 mg/g(P<0.05)，其中，堿煉后酸價(jià)(0.16 mg/g)下降幅度最大。但脫色油的酸價(jià)(0.27 mg/g)略微上升，這可能是由于活性白土帶入少量的有機(jī)酸進(jìn)入油中，與此同時(shí)，活性白土還能吸附中和階段產(chǎn)生的皂化物中的Na+，導(dǎo)致FFA的產(chǎn)生[13]。

精煉過程中，可可脂的過氧化值從0.31 mmol/kg顯著上升到0.47 mmol/kg(P<0.05)，這是由于精煉過程中的高溫、酸堿條件使得油脂的氧化程度升高。脫色油的過氧化值(0.47 mmol/kg)較脫酸油的(0.69 mmol/kg)低，可能是由于活性白土對油脂過氧化物的吸附作用[13]所致。

2.2.2 精煉工序?qū)煽芍珴傻挠绊?見表4)

表4 精煉過程中可可脂色澤的變化

由表4可知，精煉過程中，可可脂亮度(L*)從76.62增加到82.64，紅色度(a*)從1.38減少到-0.36，黃色度(b*)從22.64減少到15.59。毛油的色澤暗沉，亮度不高，偏紅、偏黃；而脫色油亮度、透明度高，紅色度和黃色度較淺。

2.3 精煉工序?qū)煽芍⒘砍煞值挠绊?/h3>

2.3.1 精煉工序?qū)煽芍雍康挠绊?見表5)

表5 精煉過程中可可脂生育酚含量的變化mg/kg

由表5可知，可可脂中主要生育酚為γ-生育酚，其次是α-生育酚和δ-生育酚。在精煉過程中，可可脂的生育酚單體和總生育酚含量都是顯著降低的(P<0.05)，毛油的生育酚含量最高，為288.15 mg/kg，精煉后降至155.75 mg/kg，其中α-生育酚從34.40 mg/kg降至19.78 mg/kg，γ-生育酚從245.90 mg/kg降至134.74 mg/kg，δ-生育酚從7.85 mg/kg降至1.23 mg/kg，這可能是精煉工藝的高溫、酸堿等條件導(dǎo)致的結(jié)果[14]。水化脫膠過程中，水結(jié)合磷脂從油中分離會帶走部分生育酚；堿煉階段，皂腳吸附作用和水洗過程均會造成生育酚的損失；脫色工序中活性白土對生育酚的吸附也會使其含量減少。

2.3.2 精煉工序?qū)煽芍参镧薮己康挠绊?見圖2)

由圖2可知，可可脂中主要的植物甾醇是β-谷甾醇，其次是豆甾醇、菜油甾醇。植物甾醇含量在精煉工序過程中呈現(xiàn)不斷下降的趨勢，總植物甾醇從毛油的3 621.82 mg/kg降至脫色油的2 551.01 mg/kg，其中堿煉階段的影響最大，損失率最高，這是由于堿液會中和油脂中的FFA，形成的皂會夾帶油脂伴隨物從油中一起分離，加上水洗，會使植物甾醇隨皂腳流出，同時(shí)也會造成中性油的損失。該結(jié)果與謝丹[15]的研究結(jié)果基本一致。此外，活性白土的吸附和催化作用也會使植物甾醇含量減少，或者使植物甾醇轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)。

圖2 精煉過程中植物甾醇含量的變化

2.3.3 精煉工序?qū)煽芍偡雍康挠绊?見圖3)

圖3 精煉過程中總酚含量的變化

由圖3可知，精煉過程中可可脂總酚含量呈顯著下降的趨勢(P<0.05)，每個(gè)精煉工序?qū)ζ浜烤酗@著影響，從毛油的216.76 mg/kg降至脫色油的106.41 mg/kg，其中脫色階段可可脂中總酚損失最多。這與茶葉籽油在脫酸階段酚類物質(zhì)損失最多不一致[16]，可能是油脂品種的差異造成的。

2.3.4 精煉工序?qū)煽芍Х纫蚝涂煽蓧A含量的影響(見圖4)

圖4 精煉過程中咖啡因和可可堿含量的變化

由圖4可知，可可脂的生物堿成分(可可堿和咖啡因)在精煉過程中逐漸減少，其中，可可堿從130.89 mg/kg降至78.67 mg/kg，咖啡因從311.77 mg/kg降至202.31 mg/kg。每個(gè)精煉工序?qū)Х纫虻暮慷加酗@著影響，與毛油相比，脫酸和脫色工序?qū)ζ淇煽蓧A的含量有顯著影響(P<0.05)。高溫和活性白土脫色對生物堿類成分影響很大。Jose等[5]報(bào)道可可脂在經(jīng)歷高溫脫色后可可堿和咖啡因的含量分別下降了90%和95%，這是由于高溫以及脫色劑白土活性位點(diǎn)對其催化作用會造成生物堿類物質(zhì)的分解。

2.4 精煉工序?qū)煽芍镄缘挠绊?/h3>

2.4.1 精煉工序?qū)煽芍腆w脂肪含量的影響(見圖5)

圖5 精煉前后固體脂肪含量的變化

由圖5可知，可可脂毛油和精煉油的固體脂肪含量曲線較為相似，均在5℃時(shí)固體脂肪含量達(dá)到90%以上，20～30℃時(shí)固體脂肪含量分別從69.6%、77.48%驟降至3.73%、18.17%，35℃時(shí)固體脂肪含量降為0。在15～30℃范圍內(nèi)精煉油的固體脂肪含量均高于毛油，所以在此溫度范圍精煉油表現(xiàn)出較毛油稍高的硬度和熱穩(wěn)定性。

2.4.2 精煉工序?qū)煽芍刍?結(jié)晶行為的影響(見圖6、表6和表7)

圖6 精煉前后可可脂熔化-結(jié)晶行為的變化表6 可可脂的熔化參數(shù)

油樣 初溫/℃最高溫/℃終溫/℃ΔH/(J/g)毛油 14.3021.4228.8178.45精煉油13.4320.7729.0484.79

表7 可可脂的結(jié)晶參數(shù)

由圖6可知，可可脂毛油和精煉油的熔化曲線和結(jié)晶曲線均為陡峭單峰，峰窄、尖，說明油樣組成上的單一性，與表1中可可脂甘油三酯的組成結(jié)果一致。

由表6、表7可知：可可脂毛油的熔化峰14.30～28.81℃，結(jié)晶峰4.73～18.11℃；精煉油的熔化峰13.43～29.04℃，結(jié)晶峰4.68～19.11℃；精煉油的熔化峰、結(jié)晶峰均較毛油的寬。精煉油的熔化焓值(84.79 J/g)和結(jié)晶焓值(64.18 J/g)也都高于毛油的熔化焓值(78.45 J/g)和結(jié)晶焓值(59.63 J/g)。一般來說，焓值越高就需要越高的溫度來吸收更多的能量。因此，精煉油較毛油的熱穩(wěn)定性稍高。

3 結(jié) 論

本試驗(yàn)對可可脂毛油進(jìn)行水化脫膠、堿煉脫酸、白土脫色，精煉之后可可脂酸價(jià)下降，過氧化值升高，色澤變淺，L*值上升，a*、b*值下降，微量成分生育酚、植物甾醇、總酚、可可堿、咖啡因的含量均呈顯著下降的趨勢(P<0.05)，相比脫膠階段，堿煉和脫色對可可脂品質(zhì)影響較大。此外，精煉還會影響可可脂的固體脂肪含量和熱行為，精煉油較毛油表現(xiàn)出稍高的熱穩(wěn)定性。