◎ 后 萍
(蕪湖市食品藥品檢驗中心,安徽 蕪湖 241000)
植物油脂是人類賴以生存的重要食物,其在常溫條件下,一般以液態(tài)形式存在,是人類獲取能量的主要來源之一。業(yè)界一般將通過熱榨、冷榨等方法得到的初油稱為毛油。毛油的成分比較復雜,不僅有水分、蛋白質、膠質、色素等雜質,生產過程中還會摻雜一些污染物等,既影響油脂外觀,也會對油脂的儲存帶來不利影響。
因此,在植物油脂生產過程中,需要去除油脂中的雜質,盡可能保留有益的成分。通過精煉工藝,可大幅提高毛油的品質,降低油脂的酸值和過氧化值。然而,若精煉過程不當,也會產生有毒有害物質[1],因此,對于精煉工藝的優(yōu)化很有必要。
非甘油脂雜質是毛油中常見的雜質,如磷脂蛋白和黏液等,它們以膠狀存在于毛油中。在精煉過程中,這些物質受熱易產生氣泡,使油脂乳化,影響油脂的品質。同時,膠質物也會嚴重影響油脂的過濾效果,引起設備結垢等不良后果。因此,毛油在精煉時,應先去除油脂中的膠質物[2]。通過加酸、加堿、吸附和加熱等方法處理毛油,是進行油脂精煉的必要前處理。
植物油脂中存在2大類磷脂,一種是水化磷脂,一種是非水化磷脂[3]。其中,通過水化脫膠法可有效去除油脂中的水化磷脂;非水化磷脂去除較為煩瑣,要先使用酸將非水化磷脂轉化為水化磷脂,然后,再利用水化脫膠法將其去除。
水化脫膠主要利用磷脂等物質的強吸水性,使其在吸水后發(fā)生膨脹,膨脹后的水合物不斷相互結合絮集,形成較大體積的膠粒,膠粒繼續(xù)凝結,最終形成膠團,并懸浮在油脂中,通過進一步離心等純化處理,從而獲得較為干凈的油脂。
溫度、水量和水化時間,是影響水化脫膠的重要因素。按水化脫膠溫度可將其分為高溫水化、中溫水化和低溫水化三種處理方式。①高溫水化溫度在70~80 ℃時,磷脂∶水量=1∶4。如果油脂中不可溶雜質較多,可按磷脂∶水量=1∶6加水。需要注意的是,高溫水化的溫度應不高于80 ℃,過高的溫度會使油脂和空氣中的氧氣發(fā)生一系列化學反應,從而使植物油的品質降低,同時,水化溫度過高還會加速水的汽化,產生的氣泡會打亂膠團,使膠團以細小的形態(tài)懸浮于油脂中,進而影響雜質的去除。②中溫水化溫度一般為50~60 ℃,磷脂∶水量=1∶3,處理時間較長,需要靜置沉降至少8 h以上,其他條件與高溫水化法的條件一致。③低溫水化一般溫度為20~30 ℃,磷脂∶水量=1∶1,處理時間最長,一般需要靜置沉降至少12 h,其他條件與高溫水化法的條件一致。
綜上所述,高溫脫膠可有效去除油脂黏度較高的膠質,易于油脂與其他雜質的分離。但是,過高的水化溫度會使油脂氧化,影響油脂的質量。此外,水化溫度過高也會影響磷脂等黏性物質的沉降。因此,將水化溫度控制在60~80 ℃為宜。
毛油中游離脂肪酸的含量一般高于0.5%,有些植物油脂中游離脂肪酸的含量更高,如米糠油的游離脂肪酸含量約為10%。游離脂肪酸是在油脂生產加工和儲藏過程中形成的,其會嚴重影響油脂品質,降低油脂穩(wěn)定性,改變油脂原有的口感,在油脂的工業(yè)生產中必須將其去除。
油脂脫酸一般可通過給油脂中加入適當?shù)膲A,即氫氧化鈉,以達到中和游離脂肪酸的作用,該方法也被稱作堿煉法[4]。同時,也可以通過檢測油脂中游離脂肪酸的酸價來確定加入中和堿的量。中和后的脂肪酸鹽會進入水相,經熱水洗滌靜置后離心,從而達到分離脂肪酸鹽的效果。加堿中和法不僅可以去除游離脂肪酸,還能去除部分膠質和色素等雜質。
脫酸在植物油脂的精煉工藝中有著非常重要的作用,脫酸不理想,會嚴重影響出油率和所得油脂的質量。當前,由于堿煉法去除油脂中游離脂肪酸具有快速、高效等優(yōu)點,已被廣泛應用于植物油脂脫酸工藝中。
堿煉法通常是利用強堿——氫氧化鈉來中和油脂中游離脂肪酸,游離脂肪酸遇堿后會發(fā)生皂化反應,形成肥皂,從油脂中析出,通過沉降和離心等后續(xù)處理,達到油脂脫酸的目的。
析出的沉淀物被稱為皂角,皂角對油脂中的色素、蛋白等其他雜質具有很強的吸附性。同時,皂角還能吸附油脂中懸浮的不溶性固體顆粒,進一步凈化油脂。在一般生產中,堿煉會用氫氧化鈉溶液,有時也會使用一些純的氫氧化鈉粉末。采用氫氧化鈉處理油脂,不僅可以有效去除油脂中的游離脂肪酸,也可對油脂的脫色起到一定作用。然而,堿煉法也有一定的副作用,其會使中性油脂發(fā)生皂化,降低出油率以及使用設備的利用率。目前,工業(yè)生產中通常會使用燒堿進行堿煉,僅在少數(shù)特殊情況下才會使用純堿進行堿煉。
蒸餾脫酸法是利用油脂中游離脂肪酸的揮發(fā)性與其他成分間存在的差異,去除脂肪酸的方法。游離脂肪酸在高溫超低壓條件下以氣態(tài)形式存在,因此,通過將油脂經高溫低壓處理,即可達到降低油脂中游離脂肪酸含量的目的。該方法處理中沒有化學反應的參與,也被稱為物理脫酸法。
馬傳國等人使用蒸餾脫酸法對花椒油脫酸進行了研究,結果顯示,經蒸餾脫酸后,花椒油的酸價從原來的41.2 mg KOH/g降低到了3.8 mg KOH/g[5]。蒸餾脫酸法不是現(xiàn)有最好的脫酸方法,在脫酸時,油脂會被加熱到很高的溫度,高溫下的油脂會部分轉化為反式脂肪酸,反式脂肪酸不利于人體的吸收,當過多攝入后會影響人體健康。同時,高溫也會使油脂焦化,產生色素和生育酚等物質,加深油脂的色澤,影響油脂的品質。因此,一般工業(yè)生產中不會使用蒸餾脫酸法生產加工生育酚和糖類物質含量較多的植物油脂毛油。
天然油脂含有脂溶性的色素,這些色素會溶于油脂中,因而生產的油脂會呈現(xiàn)一定的色澤。一般植物油中的色素分為天然色素和非天然色素,其中,天然色素包含葉黃素、葉綠素、類胡蘿卜素等;非天然色素一般是油脂在生產加工過程中,油脂中的有機分子發(fā)生化學反應后形成的有色物質,非天然色素大多呈棕紅色和紅褐色。毛油為植物油生產的初級油脂,其中含有大量天然色素和非天然色素,因而一般毛油的色澤較深,且略帶渾濁。
為了改善油脂的色澤、提高油脂的品質,在油脂生產的后期必須通過脫色去除油脂中的色素類物質,以提高油脂的透明度,降低油脂的顏色。研究顯示,采用不同的脫色工藝給油脂脫色,脫色效果有所不同,油脂在脫色過程中不僅會將色素去除,還會去除油脂中的其他雜質,如磷脂、氧化副產物、游離脂肪酸、重金屬離子、不可溶懸浮物等。植物油脂經脫色工藝處理后,油脂的品質會得到很大改善,同時也會提高油脂穩(wěn)定性,延長油脂的儲存期限。
一般情況下,在植物油脂加工過程中,油脂的脫色并不是去除色素的唯一途徑,堿煉、沉降及脫臭等過程,都會對色素的去除有一定幫助。在對顏色較深的植物油脂進行加工時,不能全部依賴脫色工序去除油脂顏色,而是應該從油脂的整個加工過程全局考慮,以有效脫色,得到高品質的植物油脂。
油脂脫臭是油脂加工的最后一步,通過脫臭可以有效去除引起油脂臭味的物質,改善油脂食用口感,提高油脂的煙點和安全食用系數(shù)。油脂中含有的不飽和脂肪酸在一定條件下會轉化為反式脂肪酸,反式脂肪酸會嚴重危害人體健康。因此,在食用油脂生產加工中必須將其析出。
油脂的脫臭是通過蒸餾方式進行的。臭味組分會隨水蒸氣一起蒸餾出來,從而實現(xiàn)油脂與臭味組分的分離。在油脂脫臭過程中,反式脂肪酸的產生與除臭工藝和設備結構有關。其中,老式除臭設備,如盤式脫臭塔的設計存在一定的缺陷,導致脫臭效率低,產生較多的反式脂肪酸。瑞典將薄膜式填料塔與熱脫色用的塔盤塔進行了組合,開發(fā)出新型脫臭設備和軟塔脫臭系統(tǒng)。該系統(tǒng)可有效去除油脂中游離脂肪酸和臭氣,能夠在保證油脂品質的前提下降低反式脂肪酸。
脫臭工序雖然可以降低油脂中游離脂肪酸、色素等雜質的含量,但也會降低甾醇類物質及生育酚等對人體有益物質的含量。油脂經高溫處理,其含有的油酸及其他不飽和脂肪酸會在高溫作用下發(fā)生反式異構化反應,生成反式脂肪酸。研究表明,脫臭的時間和溫度是影響植物油品質的主要因素,脫臭溫度過高,會促進反式脂肪酸產生;脫臭溫度過低,會影響脫臭效果。因此,合適的脫臭時間、溫度等條件,會直接影響油脂的品質。
當前,人們對食物品質有了更高的要求。通過精煉工藝的改進,可以降低生產成本,縮短生產周期,提高油脂的生產效率。油脂在精煉過程中會發(fā)生很多理化反應,成分會變得越發(fā)復雜。通過研究精煉過程中油脂變換的詳細情況,完善精煉工藝,既能保證食用油的安全,又能最大程度保留油脂中的功能因子,有效避免過度精煉。