李 楊 張雅娜 王 歡 馮紅霞 王心剛 張 妍 隋曉楠 江連洲
(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院1,哈爾濱 150030)(國家大豆工程技術(shù)研究中心2,哈爾濱 150030)
水酶法提取大豆油與其他不同種大豆油品質(zhì)差異研究
李 楊1,2張雅娜1王 歡1馮紅霞1王心剛1張 妍1隋曉楠1江連洲1,2
(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院1,哈爾濱 150030)(國家大豆工程技術(shù)研究中心2,哈爾濱 150030)
通過對大豆油的感官指標(biāo)、理化指標(biāo)及部分功能性成分的比較,研究不同種大豆油(水酶法提取大豆油、一級大豆油、三級大豆油、壓榨大豆油、溶劑浸提大豆油)的品質(zhì)差異。結(jié)果表明,水酶法大豆油的外觀品質(zhì)介于一級油與三級油之間;色澤處于二級油與三級油之間,折光率最高,密度處于一級油和三級油之間;水分及揮發(fā)物的含量和p-茴香值最高,碘價最低,酸價、過氧化值介于一級油和二級油之間;水酶法大豆油的亞麻酸未檢出,其飽和脂肪酸含量最低,總不飽和脂肪酸含量最高,磷脂含量介于一級大豆油和三級大豆油之間。
水酶法 大豆油 品質(zhì)
大豆油的制取方式有溶劑浸出法、壓榨法以及超臨界流體萃取法,其中溶劑浸出法是大豆油主要的制油方法。壓榨法雖工藝簡單,易實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn),但出油率低,餅渣殘油量高雜質(zhì)含量多,工藝流程長,且能耗大,在擠壓過程中內(nèi)部形成高溫,易使不飽和脂肪酸氧化,制得毛油品質(zhì)差,色澤較深且易變質(zhì),經(jīng)烘炒后油脂中的天然養(yǎng)分已經(jīng)遭到破壞,而且設(shè)備龐大;溶劑浸提法出油率較高,操作簡易,但存在提取時間長,現(xiàn)階段浸出法選用的溶劑主要是烴類化合物,以己烷為主,這類溶劑易燃易爆,且對人的神經(jīng)系統(tǒng)具有強(qiáng)烈的刺激作用,另外胚粕變性嚴(yán)重,生物利用率低,易造成資源浪費(fèi),毛油溶劑殘留量高等缺點(diǎn);超臨界流體萃取法制得油脂在保存過程中易氧化,穩(wěn)定性明顯低于傳統(tǒng)方法制得的油脂,且超臨界流體萃取涉及高壓技術(shù),對操作要求嚴(yán)格,設(shè)備價格昂貴,不易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)[1-2]。因此,需要一種新興的提油方式。水酶法是近年來廣泛研究的一種油脂提取新技術(shù)[3-6],具有出油率高、油質(zhì)好、色澤淺、生產(chǎn)能耗低、不易造成環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。目前,對于水酶法提取油脂品質(zhì)差異的研究外內(nèi)外已有報道,研究的油脂主要有茶油[4,7],玉米胚芽油[7-8],南瓜籽油[10],核桃油[11-12],葵花籽油[13-14],芝麻油[15]等,但對于水酶法提取的大豆油的品質(zhì)特性研究卻較少。本試驗(yàn)對水酶法提取的大豆油與市售大豆油進(jìn)行對比,對其感官指標(biāo)、理化指標(biāo)、功能性成分指標(biāo)及其脂肪酸組成進(jìn)行研究,為全面理解水酶法大豆油的性質(zhì),水酶法油脂精煉以及工業(yè)應(yīng)用提供一定的研究基礎(chǔ)。
大豆片:吉林敦化;Protex 6L:無錫杰能科生物工程有限公司;一級大豆油、三級大豆油:九三油脂;壓榨大豆油:黑龍江金福園制油有限公司。
JE-502電子天平:上海浦春計(jì)量儀器有限公司;HH-4丹瑞數(shù)顯恒溫水浴鍋:金壇市雙捷試驗(yàn)儀器廠;PHS-25C數(shù)字酸度計(jì):上海大普儀器有限公司;LGR20-W臺式高速冷凍離心機(jī):北京京立離心機(jī)有限公司;SC-3614低速離心機(jī):安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司;BGZ-246電熱鼓風(fēng)干燥箱:上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;BCD-215cm美的冰箱:合肥美的榮事達(dá)電冰箱有限公司;KDN-103F自動定氮儀、HYP-10404十孔消化爐:上海纖檢儀器有限公司;SCT-02索氏抽提器:天津玻璃儀器廠;SX-4-10箱式電阻爐:天津市泰斯特儀器有限公司;Agillent 6890-5973氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀:安捷倫科技有限公司;EV-25擠壓膨化機(jī):黑龍江省農(nóng)科院;R205旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器:上海申勝生物技術(shù)有限公司;1600PC 紫外-可見分光光度計(jì):上海美譜達(dá)儀器有限公司;WSL-2 羅維朋比色計(jì):浙江托普儀器有限公司;LC-100高效液相色譜:上海伍豐科學(xué)儀器有限公司;WYA阿貝折射儀:上海儀電物理光學(xué)儀器有限公司。
1.2.1 試驗(yàn)工藝流程 大豆片→粉碎→水分調(diào)節(jié)→擠壓膨化→粉碎、過篩→酶解(Protex 6L)→離心分離(4 500 r/min,20 min)→分液漏斗分離→游離油+乳狀液→冷凍過夜→解凍→離心分離(10 000 r/min,15 min,4 ℃)→游離油。
1.2.2 大豆片主要成分的測定 水分:根據(jù)GB/T 5497—1985進(jìn)行測定;粗脂肪:根據(jù)GB 5512—1985中索氏抽提法進(jìn)行測定;粗蛋白:根據(jù)GB 6432—1994進(jìn)行;灰分:根據(jù)GB 5009.4—1985進(jìn)行測定。
1.2.3 擠壓膨化預(yù)處理 將大豆片粉碎30 s,調(diào)節(jié)水分至14.5%,進(jìn)行擠壓膨化。擠壓的參數(shù)為螺桿轉(zhuǎn)速為105 r/min,擠壓溫度為90 ℃,得到擠壓膨化物料,經(jīng)粉碎30 s,過80目篩得到膨化大豆粉,放置在封口袋中,在4 ℃下存儲,用于后續(xù)試驗(yàn)[16]。
1.2.4 水酶法步驟 酶解所用的酶制劑為Protex 6L,加酶量為5%(膨化大豆粉質(zhì)量的5%),料液比1∶6(m/V),酶解溫度55 ℃,酶解時間3 h,酶解pH為9.0,酶解過程用2 mol/L的NaOH溶液調(diào)整酶解過程的pH。酶解結(jié)束后進(jìn)行離心操作(4 500 r/min、20 min),離心后除去殘?jiān)?,將游離油、乳狀液和水解液倒入分液漏斗中,分離得到游離油和乳狀液,冷凍過夜,融化、離心(10 000 r/min、4 ℃、15 min),分離得到游離油,將收集的游離油放置在棕色玻璃瓶中,放于冰箱冷凍,用于后續(xù)試驗(yàn)。
1.2.5 溶劑浸提步驟 稱取25 g膨化大豆粉放入250 mL索氏抽提器中,用300 mL石油醚加熱回流6 h。抽提結(jié)束后,經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器回收溶劑,將所得大豆油放置在棕色玻璃瓶中,放于冰箱冷凍,用于后續(xù)試驗(yàn)。
1.2.6 品質(zhì)指標(biāo)測定 GB/T 5525—1985 植物油脂檢驗(yàn) 氣味、滋味鑒定法[17];GB/T 22460—2008 動植物油脂羅維朋色澤的測定[18];折光率測定:參照AOCS Cc 7—25—2009方法測定[19];酸價測定:按照AOCS Cd—63—2009方法測定[20];過氧化值測定:參照Pegg[21]方法測定;皂化值測定:按照AOCS Cd 3—25—2011方法測定[22];未皂化物測定:參照AOCS Ca 6a—40—1992方法測定[23];密度、碘價測定:按照AOCS的方法測定[24];磷脂含量測定:按照AOCS Ca 19—86—2009方法測定[25];脂肪酸分析測定:氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀測定[26];水分及揮發(fā)物含量測定:按照AOCS Ca 2c—25—2009方法測定[27]。
1.2.7 分析方法
所有的試驗(yàn)至少進(jìn)行3次,利用SPSS Statistics 18.0軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),采用Tukey's 檢驗(yàn)進(jìn)行差異顯著性分析。
由表1所示,本試驗(yàn)的大豆片的主要成分為:粗蛋白約為36.5%,粗脂肪約為17.5%,水分約為7.99%,灰分約為3%。水酶法提取大豆油得率約為85.7%,溶劑浸提法提取大豆油得率約為96.5%。
表1 大豆片的主要成分/%
由表2和圖1可以看出,溶劑浸提大豆油的透明度、雜質(zhì)以及氣味、滋味較其他4種油都低,品質(zhì)最低,可能的原因是溶劑法提取大豆油過程中,有機(jī)溶劑同時將大豆中的磷脂、脂蛋白等脂溶性雜質(zhì)和蠟質(zhì)、脂肪醇等低熔點(diǎn)脂質(zhì)成分提取出來,油中含有雜質(zhì)從而影響油脂的品質(zhì),其中溶劑浸提大豆油的磷脂含量為1.87%,相較于其他4種大豆油磷脂含量最高,油中存在磷脂會使油渾濁,透明度低。水酶法大豆油雖然也未經(jīng)任何精煉,從透明度以及雜質(zhì)來看,與精煉的大豆油(一級大豆油、三級大豆油、壓榨大豆油)相同。從氣味、滋味來看,溶劑浸提大豆油存在異味,可能是由于其游離脂肪酸含量最高,游離脂肪酸含量過高,會使油脂帶有刺激氣味[28],同時溶劑浸提過程存在高溫過程,油脂中的多不飽和脂肪酸發(fā)生氧化裂變,產(chǎn)生不佳氣味[29];水酶法的大豆油風(fēng)味濃郁,無異味,且優(yōu)于三級大豆油、壓榨大豆油,但比一級大豆油品質(zhì)低,因此,水酶法大豆油的外觀品質(zhì)介于一級大豆油和三級大豆油之間。
圖1 5種大豆油
表2 大豆油外觀品質(zhì)比較
5種大豆油的物理特性的比較結(jié)果見表3。由表3可以看出,5種大豆油的色澤存在著顯著性差異,水酶法大豆油的色澤是黃30紅6.0,處于二級油和三級油之間,國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 1535—2003)[33]規(guī)定二級大豆油色澤標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)≤黃35紅4.0,而三級大豆油色澤標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)≤黃70紅4.0,從圖2中可以觀察出,溶劑浸提大豆油色澤最深,一級大豆油顏色最淺,水酶法的大豆油顏色比三級油淺,比一級油深。溶劑浸提油顏色最深而水酶法大豆油顏色較淺的原因可能是其一,在大豆油提取過程中,有機(jī)試劑將脂溶性色素(類胡蘿卜素、葉綠素等)浸提出來,使油脂的顏色加深,而水酶法的大豆油中所含色素較少;其二,是由于溶劑浸提油沒有精煉,油中存在的一些雜質(zhì)導(dǎo)致油脂色澤加深,可能是油中的蛋白質(zhì)、糖類等雜質(zhì)的分解產(chǎn)物重新結(jié)合而產(chǎn)生色素,同樣油中含有磷脂也會使油脂色澤深暗,水酶法大豆油中磷脂含量相對較低,因此色澤較淺,這與Wu等[30]的研究結(jié)果一致;其三,油脂在有劑浸提過程中溫度較高,油中的酚類物質(zhì)氧化,產(chǎn)生棕褐色物質(zhì),使油脂的顏色加深,而水酶法油脂提取過程酶解作用條件溫和,溫度較低[4]。
比較5種油的密度與折光率,可以看出不存在顯著性差異。5種大豆油中,一級大豆油的密度最小,其次為水酶法大豆油,溶劑浸提油的密度最大,這可能是由于有機(jī)試劑有很強(qiáng)的溶解性造成的。折光率是油脂的一項(xiàng)重要的特性參數(shù),5種油脂的折光率大小依次為水酶法大豆油>溶劑浸提大豆油>三級大豆油>壓榨大豆油>一級大豆油,折光率的大小與油脂中脂肪酸組成有關(guān),油脂的由于不飽和程度越高,其折光率越大[31]。從表4可以看出,與5種大豆油不飽和脂肪酸含量順序結(jié)果一致,水酶法大豆油不飽和脂肪酸含量最高,而含量最低的是一級大豆油,與折光率結(jié)果一致。
表4顯示了5種大豆油的水分及揮發(fā)物含量,由表4可以看出,水酶法大豆油的水分及揮發(fā)物含量與其他4種大豆油相比存在著顯著性差異,其值最高,可能的原因是水酶法大豆油制取的媒介是水,導(dǎo)致大豆油中的水分含量高,因而其值較高;一級大豆油和三級大豆油水分及揮發(fā)物含量較低,是因?yàn)閮烧咧朴凸に嚧嬖谥珶捁ば颍瑴p少油脂中的雜質(zhì),尤其是脫水工序能夠降低大豆油中的水分含量,因而兩者的水分及揮發(fā)物含量較低??傊?,水酶法大豆油需要進(jìn)一步精煉,因?yàn)檩^高的水分及揮發(fā)物含量會導(dǎo)致油脂易于氧化酸敗。
表3 大豆油主要物理特性比較
表4 大豆油主要化學(xué)特性比較
由表4可以看出,5種大豆油的酸價存在著顯著性差異。酸價主要體現(xiàn)油脂中游離脂肪酸含量的多少,通過酸價大小可以評價油脂品質(zhì)的好壞,因此酸價常作為衡量油脂質(zhì)量的指標(biāo)之一。溶劑浸提大豆油酸價最高,其次為壓榨大豆油,水酶法大豆油居中,且比一級大豆油和三級大豆油均高,是由于水酶法大豆油未經(jīng)過脫酸精煉過程;而與未精煉的溶劑浸提大豆油相比,溶劑浸提大豆油的酸價是水酶法大豆油的4.4倍,其原因是游離脂肪酸會部分溶于水中使油脂的酸價降低[6],前人已經(jīng)證實(shí)了水酶法提取的油脂游離脂肪酸含量低于溶劑浸提油中的含量[32]。水酶法大豆油的酸價為0.23,介于一級油和二級油之間(一級大豆油酸價≤0.2,二級大豆油酸價≤0.3)。
過氧化值的大小代表油脂氧化初級產(chǎn)物過氧化物含量的高低,是評定油脂品質(zhì)的重要指標(biāo)之一,反映的是油脂氧化酸敗的程度。5種大豆油的過氧化值存在著顯著性差異。從表4可以看出,溶劑浸提大豆油的過氧化值最高,其主要原因是溶劑浸提過程中溫度較高,且提取時間長,油脂氧化,導(dǎo)致油脂過氧化值較高;而水酶法的條件溫和,溫度較低,抗氧化物質(zhì)損失較少,油脂氧化程度較低,另一個原因是脂類氧化速率會受多種因素影響,在水酶法提取過程中油滴存在于O/W乳化體系中,氧必須擴(kuò)散到水相并通過油水界面才能接近油脂,從而減緩了氧化速率,同時酶可降解蛋白,產(chǎn)生的水解蛋白具有一定的抗氧化活性,也使油脂的氧化速率減慢[30]。水酶法大豆油的過氧化值低于GB 1535—2003[33]中一級大豆油的標(biāo)準(zhǔn),說明水酶法大豆油的品質(zhì)較好。
過氧化值測定的是氫過氧化物的含量,用于衡量油脂氧化初級階段;而p-茴香值測定的是由氫過氧化物產(chǎn)生的二級氧化產(chǎn)物的含量,用于衡量油脂氧化的次級階段,因此,p-茴香值與過氧化值通常結(jié)合起來用于評估油脂氧化的程度[34]。從表4中可以看出,5種大豆油的p-茴香值存在著顯著性差異,水酶法大豆油的p茴香值最高(7.64±0.49),而溶劑浸提大豆油的p-茴香值最低(2.06±0.20),結(jié)合過氧化值整體分析,水酶法大豆油的氧化值較高,其原因可能是大豆片在擠壓前脂肪氧合酶發(fā)生作用,也可能是與較低的磷脂含量有關(guān)(見圖3),由于磷脂提供了一些抗氧化性[35]。用TOTOX值(TOTOX=2過氧化值+p-茴香值)來表示5種大豆油的氧化狀態(tài),TOTOX值從大到小依次為水酶法大豆油(14.02)、三級大豆油(13.38)、壓榨大豆油(11.79)、溶劑浸提大豆油(10.16)和一級大豆油(8.38)。表明水酶法大豆油氧化程度最大,即使水酶法大豆油的提取條件溫和,但水酶法提取的油脂仍需要進(jìn)一步精煉以提高油脂的品質(zhì)。
5種大豆油的碘價存在著顯著性差異,碘價代表油脂的不飽和程度以及油脂中不飽和脂肪酸含量,碘價低意味著容易被氧化而引起油脂酸敗變質(zhì)的物質(zhì)少。從表4中可看出,三級大豆油的碘價最高,水酶法大豆油的碘價最低,表明水酶法大豆油中引起氧化酸敗的物質(zhì)少,同樣也說明5種大豆油的脂肪酸組成存在差異,與GC-MS分析結(jié)果一致(見表5)。植物油的碘價主要與不飽和脂肪酸中多不飽和脂肪酸含量關(guān)系密切[36],表4中多不飽和脂肪酸的含量最多的是三級大豆油,而含量最少的是水酶法大豆油。
5種大豆油的未皂化物含量存在著顯著性差異,而皂化價差異不顯著。從皂化價來看,水酶法大豆油與精煉大豆油相比,皂化價較壓榨大豆油和一級大豆油高,而較三級大豆油低;與未精煉的大豆油相比,較溶劑浸提大豆油低,與前人結(jié)果一致[3,30]。從未皂化物含量來看,水酶法的較壓榨大豆油低,而高于其他3種大豆油(見表4),說明水酶法大豆油中甾醇、維生素、生育酚、脂肪醇、蠟質(zhì)等含量較高。
2.5大豆油脂肪酸組成的比較分析
表5為5種大豆油的GC-MS分析結(jié)果。由表5可以看出,5種大豆油主要由棕櫚油、硬脂酸、油酸、亞油酸等組成。其中含量最高的是亞油酸(超過40%),其次是油酸(24.13%~36.86%),棕櫚酸含量13%左右,亞麻酸含量最低10%左右(水酶法大豆油和壓榨大豆油除外)。水酶法大豆油中未檢測出亞麻酸,壓榨大豆油中的亞麻酸含量也較低,而有機(jī)試劑浸提的大豆油(溶劑浸提油、一級大豆油、三級大豆油),其亞麻酸含量較高且相近,可能的原因是預(yù)處理過程中擠壓膨化的參數(shù)不同,導(dǎo)致所制取油脂的脂肪酸含量不同。水酶法大豆油較其他4種大豆油相比,其飽和脂肪酸(18.68±0.10)%和多不飽和脂肪酸為(41.74±0.13)%,含量最低,而單不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(37.20±0.01)%和不飽和脂肪酸為(78.94±0.28)%,含量最高;壓榨大豆油中總飽和脂肪酸含量最高;三級大豆油中多不飽和脂肪酸含量最高,這與碘價(見表4)結(jié)果一致。
表5 大豆油脂肪酸組成比較/%
5種大豆油磷脂含量見圖2,由圖2可知,磷脂含量最高的是溶劑浸提大豆油,達(dá)到1.87%,大豆油的含量最低的是一級大豆油,僅0.04%,而水酶法大豆油的磷脂含量介于一級大豆油和三級大豆油之間。溶劑浸提大豆油顯著低于精煉的大豆油(一級大豆油、三級大豆油和壓榨大豆油),是由于精煉大豆油存在脫膠工序;而對于未精煉的大豆油,溶劑浸提大豆油的磷脂含量顯著高于水酶法大豆油,是水酶法大豆油的10倍,溶劑浸提大豆油磷脂含量高可能是與磷脂是脂溶性的有關(guān),水酶法大豆油磷脂含量低,可能是因?yàn)樗阜ㄌ嵊褪且运疄槿軇?,而磷脂親水性強(qiáng),起到了水化磷脂的作用,使磷脂沉淀從而被脫除[9]。
圖2 大豆油磷脂含量比較
3.1 5種大豆油的外觀品質(zhì)對比得出,水酶法提取的大豆油透明度高、無雜質(zhì)、風(fēng)味濃郁、無異味、口感良好,其外觀品質(zhì)介于一級油與三級油之間。
3.2 比較5種大豆油的物理特性得出,水酶法大豆油的色澤較淺,處于二級油和三級油之間,不需脫色或簡單進(jìn)行脫色處理;5種大豆油的密度與折光率不存在顯著性差異,其中水酶法大豆油的折光率最高,密度處于一級油和三級油之間。
3.3 對比5種大豆油的化學(xué)特性得出,除皂化價外,5種大豆油的水分及揮發(fā)物、酸價、過氧化值、p茴香值、碘價和未皂化物含量均存在著顯著性差異,水酶法大豆油的水分及揮發(fā)物的含量最高;酸價、過氧化值介于一級油和二級油之間,不需要脫酸工序;碘價最低;p-茴香值最高,未皂化物含量較高,表明水酶法大豆油仍需要進(jìn)一步的精煉(脫臭和脫蠟)。
3.4 從5種大豆油的脂肪酸組成來看,除豆蔻酸外,其他脂肪酸含量均存在著顯著性差異,水酶法大豆油未檢出亞麻酸,亞麻酸是人體必需脂肪酸,因此,水酶法提取的大豆油需要人為的添加亞麻酸或者通過調(diào)整制取工藝,使亞麻酸的含量增加;水酶法大豆油的飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸含量最低,單不飽和脂肪酸含量和和不飽和脂肪酸總量最高。
3.5 水酶法大豆油的磷脂含量介于一級大豆油和三級大豆油之間,不需進(jìn)行脫膠或進(jìn)行簡單脫膠工序。
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The Different in Quality of EAEP Oil and Different Categories of Soybean Oil
Li Yang1,2Zhang Yana1Wang Huan1Feng Hongxia1Wang Xingang1Zhang Yan1Sui Xiaonan1Jiang Lianzhou1,2
(College of Food Science, Northeast Agricultural University1, Harbin 150030)(National Research Centre of Soybean Engineering and Technology2, Harbin 150030)
According to comparing of sensory index, physicochemical index and some active components content of soybean oil, the research in the paper has established conclusions on the differences in quality of the different categories of soybean oil (EAEP of soybean oil, first grade refined soybean oil, third grade refined soybean oil, pressing soybean oil and crude soybean oil). The results showed that the apparent quality and density of EAEP of soybean oil expressed between the first grade oil and the third grade oil; the color expressed between the second grade oil and the third grade oil. There is the highest refractive index, moisture contents and volatile matter,p-anisidine value, as well as the lowest iodine value for EAEP of soybean oil amoung all samples; there is not linolenic in EAEP of soybean oil, while the content of saturated fatty acid was lower than the other four soybean oil; the content of total unsaturated fatty acid was the highest; the content of phospholipid expressed between the first grade oil and the third grade oil in EAEP of soybean oil.
enzyme-assisted aqueous extraction processing, soybean oil, quality
TQ646
A
1003-0174(2014)06-0046-07
863計(jì)劃(2013AA102104)
2013-06-23
李楊,男,1981年出生,副教授,糧食、油脂及植物蛋白工程
江連洲,男,1960年出生,教授,糧食、油脂及植物蛋白工程