毛程鑫 李桂華 薛武軍 孫 勤 康雪梅 祝 品

菜籽油酶法脫膠的研究

毛程鑫1李桂華1薛武軍2孫 勤3康雪梅1祝 品1

（河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院1，鄭州 450001）
（廈門銀祥油脂有限公司2，廈門 361100）
（安徽糧食工程職業(yè)學(xué)院3，合肥 230031）

研究磷脂酶對菜籽油脫膠及品質(zhì)的影響，通過單因素、正交試驗并結(jié)合生產(chǎn)成本確定最佳工藝條件。結(jié)果表明最佳工藝參數(shù)為：酸堿比（V／V）1∶4.5，加酶量88 mg／kg，反應(yīng)溫度50℃，反應(yīng)時間4 h。在此條件下，菜籽油的磷含量可由原來的406.66 mg／kg降到3.42 mg／kg；采用棒狀薄層色譜—氫火焰離子化檢測器測菜籽毛油與脫膠油的甘油酯含量，脫膠油的甘油酯中甘一酯的含量變化不太明顯，甘二酯的質(zhì)量分數(shù)從毛油的2.50%增加到6.51%，而甘三酯的質(zhì)量分數(shù)從96.08%降到90.46%。Rancimat法測定氧化穩(wěn)定性后發(fā)現(xiàn)，脫膠油的氧化誘導(dǎo)時間由毛油的5.37 h增加到6.10 h，表明酶法脫膠后的菜籽油的氧化穩(wěn)定性高于菜籽毛油；同時對水化脫膠磷脂與酶法脫膠磷脂中的溶血磷脂進行對比分析，其質(zhì)量分數(shù)分別為10.71%和65.76%，酶法脫膠的酶解率達65.72%。

菜籽油 酶法脫膠 甘油酯 氧化穩(wěn)定性

植物油精煉的目的是除去影響油脂品質(zhì)和儲藏期的不良雜質(zhì)，根據(jù)除去游離脂肪酸方式的不同，精煉方法分為化學(xué)精煉和物理精煉2種［1］。化學(xué)精煉產(chǎn)生大量的工業(yè)廢水和精煉損失較高，特別是游離脂肪酸含量較高的植物油脂。物理精煉產(chǎn)生的廢水和堿耗明顯低于化學(xué)精煉，因此更具經(jīng)濟性和環(huán)保性。但物理精煉對脫膠油中磷脂含量要求較為嚴格，物理精煉要想達到較為理想的效果，磷含量要降到5 mg／kg以下［2］。這樣對脫膠過程就要有一個較高的要求。

脫膠是植物油精煉過程中的一個非常重要環(huán)節(jié)，脫膠效果的好壞對油脂的后序加工有著直接性的影響。植物油脫膠主要是為了去除磷脂，其可分為2種，一種是水化磷脂，可以通過常規(guī)的水化脫膠、超級脫膠、聯(lián)合脫膠等傳統(tǒng)脫膠方法去除；另一種是非水化磷脂，這些磷脂用傳統(tǒng)脫膠方法很難脫除［3］。油菜籽成熟時受氣候、成熟程度及生產(chǎn)加工過程中各因素的影響，使得菜籽毛油中含有較高的非水化磷脂，傳統(tǒng)的水化工藝無法去除，很難達到物理精煉對磷含量的要求［4］。

酶法脫膠［5］是油脂精煉的一項高新技術(shù)，利用磷脂酶將毛油中的非水化磷脂水解掉一個脂肪酸，生成溶血磷脂，溶血磷脂具有良好的親水性，遇水時可形成液態(tài)水和結(jié)晶，從油中析出脫除［6］。同傳統(tǒng)脫膠方法相比，酶法脫膠可大大節(jié)約化學(xué)物質(zhì)的消耗，不產(chǎn)生廢水，經(jīng)濟環(huán)保［7］。同時與酸法脫膠相比，酶法脫膠所得的磷脂具有較好的品質(zhì)。

本研究針對磷脂酶（Lecitase Ultra）對菜籽油脫膠過程進行了研究，考察了酶法脫膠的效果及工藝條件的優(yōu)化。在其基礎(chǔ)上，進一步探究了菜籽毛油與酶法脫膠油兩者之間甘油酯組成及氧化穩(wěn)定性的差異；同時對水化脫膠、酶法脫膠后的磷脂進行了對比分析。

1 材料與方法

1.1 材料

菜籽油：廈門銀祥集團有限公司，實測磷含量為406.66 mg／kg；磷脂酶Lecitase Ultra：諾維信生物技術(shù)有限公司。

1.2 試劑與儀器裝置

1.2.1 主要試劑

檸檬酸、鹽酸、氫氧化鉀、氫氧化鈉、正己烷（色譜純）。

1.2.2 主要儀器

棒狀薄層色譜—氫火焰離子化檢測器（TLCFID）：日本島津公司；永磁直流電動機：北京市偉欣業(yè)電器有限公司；SRJX－4－13電阻爐：北京市永光明醫(yī)療儀器廠；LD5－10低速離心機：北京京立離心機有限公司；FM－200高速均質(zhì)機：上海弗魯克；Rancimat 743型油脂氧化測定儀：瑞士萬通公司。

1.3 原料基本理化指標分析

磷含量分析參照GB／T 5537—2008；相對密度按照GB／T 5526—1985 執(zhí)行；折射指數(shù)按照GB／T 5527—2010執(zhí)行；色澤按照GB／T 22460—2008執(zhí)行；酸價參照GB／T 5530—2005執(zhí)行；水分及可揮發(fā)物參照GB／T 5528—2008執(zhí)行；皂化值按照GB／T 5534—20088執(zhí)行；過氧化值參照GB／T 5538—2005執(zhí)行；碘價參照GB／T 5532—2008執(zhí)行。

1.4 酶法脫膠方法

稱取100 g原菜籽油于250 mL的三口燒瓶中，水浴加熱到80℃，加入0.12 mL 45%的檸檬酸后，11 000 r／min 均質(zhì)1 min，在80 ℃ 、350 r／min 的機械攪拌下維持30 min。加入一定量4%氫氧化鈉和3 mL的水，將溫度降至預(yù)設(shè)溫度后，加入一定量的稀釋10倍的酶液，11 000 r／min均質(zhì)1 min，在預(yù)設(shè)溫度、350 r／min的機械攪拌下進行反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，在80℃條件下保溫10 min，4 500 r／min離心20 min，取一定量的樣品進行磷含量分析。

1.5 甘油酯含量的測定

試驗采用棒狀薄層色譜—氫火焰離子化檢測器（TLC－FID）定量檢測菜籽油中甘油酯的含量。取1滴油樣于小試管中，將樣品用1 mL的正己烷溶解，取1μL樣品點于薄層色譜棒上，在正己烷／無水乙醚／冰乙酸（55∶15∶1）溶劑體系中展開，然后放入FID裝置中進行分析。

TLC－FID 分析條件：氫氣流速：90 mL／min；空氣流速：2.0 L／min；掃描速度：30 s／棒。

1.6 氧化穩(wěn)定性的測定

試驗采用743型Rancimat油脂氧化穩(wěn)定測定儀測定樣品氧化穩(wěn)定性［8］。分析條件：樣品用量：5.0 g；溫度：120 ℃；空氣流量：20 L／h；電導(dǎo)率范圍：0～500 μS／cm。

1.7 溶血磷脂的檢測

水化脫膠、酶法脫膠后的磷脂先用丙酮進行純化處理，采用棒狀薄層色譜—氫火焰離子化檢測器（TLC－FID）定量檢測溶血磷脂的含量。取0.30 g純化樣品于小試管中，將樣品用1 mL的正己烷溶解，取1μL樣品點于薄層色譜棒上，在氯仿／甲醇／水（65∶35∶5）溶劑體系中展開，然后放入FID裝置中進行分析，TLC－FID分析條件同1.5所示。

酶解率：以水化脫膠磷脂為基準，酶法脫膠磷脂中溶血磷脂和肌醇磷脂增加的百分含量，公式如下：

式中：Δm1為相對水化脫膠，酶法脫膠磷脂中溶血磷脂增加的量；Δm2為相對水化脫膠脫膠，酶法脫膠磷脂中溶血磷脂增加的量。

2 結(jié)果與討論

2.1 原料理化指標的測定

測定菜籽毛油和酶法脫膠油的各項理化特性指標，結(jié)果如表1所示。

表1 菜籽毛油及脫膠油的理化指標

菜籽毛油在脫膠前后，大部分理化指標基本沒變，色澤有了很大的改觀，用羅維朋比色（25.4槽）法測得色澤從毛油的黃35紅3降到黃35紅1.8；而脫膠油的酸值和過氧化值相對于菜籽毛油有一定的升高，可能是磷脂酶除了作用于非水化磷脂外，對甘油酯也存在一定的水解作用，從而使得脫膠油的酸值升高。

2.2 單因素試驗結(jié)果分析

2.2.1 酸堿比對脫膠效果的影響

在加入0.12 mL檸檬酸，66 mg／kg酶液，反應(yīng)溫度50 ℃的條件下，NaOH 按0.42、0.48、0.54、0.60、0.66、0.72 mL加入反應(yīng)體系。按1.4方法進行脫膠試驗，反應(yīng)4 h（以加入酶液為0點），測定油樣的磷含量，結(jié)果如表2所示。

表2 酸堿比對酶脫膠的影響

不同的酸堿比對最后的脫膠效果有很大的影響，隨著堿添加量的增加，脫膠效果有著很大的提高，當(dāng)酸堿體積比達到1∶4.5時效果比較理想，此時油脂磷含量可降至3.60 mg／kg。繼續(xù)增加堿量磷含量反而升高，主要是因為隨著加堿量的增加反應(yīng)體系的pH值升高，導(dǎo)致酶活性降低所致。

2.2.2 酶添加量對脫膠效果的影響

在加入0.12 mL檸檬酸，0.54 mL NaOH溶液，反應(yīng)溫度50 ℃ 的條件下，酶液按22、44、66、88、110 mg／kg加入反應(yīng)體系。按照1.4所述方法進行脫膠試驗，反應(yīng)4 h（以加入酶液為0點），測定油脂磷含量，結(jié)果如圖1所示。

圖1 酶添加量對酶脫膠的影響

隨著加酶量的增加磷含量逐漸降低，酶添加量為66 mg／kg 時磷含量可降至3.60 mg／kg；繼續(xù)增加加酶量，磷含量雖然有所降低，但整體變化不大，當(dāng)酶添加量達110 mg／kg時，磷含量降至3.11 mg／kg?？紤]到生產(chǎn)成本，最適酶添加量可選66 mg／kg。

2.2.3 反應(yīng)溫度對脫膠效果的影響

在加入0.12 mL檸檬酸，66 mg／kg酶液，0.54 mL NaOH 溶液的條件下，分別在40、45、50、55、60 ℃下進行脫膠試驗，反應(yīng)4 h（以加入酶液為0點）后測其磷含量。由圖2可知，隨溫度的升高磷含量先降低后升高，在50℃達到最低點，此時油脂磷含量可降至3.60 mg／kg。由于溫度過低或過高都會影響酶的活性，因此可以得出此酶在50℃具有較好的活性，脫膠試驗的最適反應(yīng)溫度為50℃。

圖2 溫度對酶脫膠的影響

2.2.4 反應(yīng)時間對脫膠效果的影響

在加入0.12 mL檸檬酸，66 mg／kg酶液，0.54 mL NaOH溶液，反應(yīng)溫度50℃的條件下，脫膠試驗分別進行0、1、2、3、4、5 h（以加入酶液為0 點），測其磷含量，結(jié)果如表3所示。

表3 反應(yīng)時間對酶脫膠的影響

由表3可知，酶反應(yīng)1 h內(nèi)，菜籽油的磷含量下降得很快，由開始的382.12 mg／kg降到21.46 mg／kg。反應(yīng)2 h后再增加反應(yīng)時間，磷含量的變化不顯著。2 ～4 h 磷含量僅由4.39 mg／kg降至3.60 mg／kg，故將正交試驗的反應(yīng)時間選在2～4 h。

2.3 正交試驗結(jié)果分析

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，選擇不同水平的酸堿比、酶添加量、反應(yīng)溫度和時間為影響因素，進行L9（34）正交試驗，結(jié)果如表4所示。

表4 試驗因素水平及實驗結(jié)果

根據(jù)表4可知，理論最佳反應(yīng)條件組合為A2B3C2D3，即酸堿比1∶4.5，酶添加量88 mg／kg，反應(yīng)溫度50 ℃，反應(yīng)時間4 h。由極差R分析可得知，各因素對脫膠效果的影響大小排列順序為：反應(yīng)溫度＞加酶量＞酸堿比＞反應(yīng)時間，但4個因素的影響都很大。由直接觀察可知，當(dāng)酸堿比1∶4.0、加酶量88 mg／kg、溫度55℃、反應(yīng)時間4 h時，即A1B3C3D3，菜籽油磷含量可降至3.92 mg／kg。對A2B3C2D3組合進行驗證，菜籽油磷含量可降至3.42 mg／kg，同樣可達到物理精煉對磷含量的要求。

2.4 甘油酯含量的測定

菜籽油經(jīng)酶法脫膠后，為了進一步了解其甘油酯的組成變化，測定菜籽毛油及酶法脫膠油中甘油酯的含量。結(jié)果見表5。

表5 菜籽毛油及脫膠油甘油酯的含量

由表5可以看出菜籽毛油經(jīng)酶法脫膠后，甘油酯中甘一酯的含量變化不太明顯，甘二酯的質(zhì)量分數(shù)從原來的2.50%增加到6.51%，而甘三酯的質(zhì)量分數(shù)從原來的96.08%降到90.46%。甘二酯含量的增加有助于提高油脂的營養(yǎng)功能，整體來看甘三酯的含量和其他食用油脂相比，并沒有太大區(qū)別。然而，酶法脫膠油的酸值有一定的增加，這樣對菜籽油后序脫酸部分將增加一定的負擔(dān)。

2.5 氧化穩(wěn)定性分析

在溫度120℃，通氣量20 L／h條件下，采用Rancimat 743型氧化酸敗儀測定菜籽毛油及酶法脫膠油的氧化穩(wěn)定性，測定結(jié)果為菜籽毛油及酶法脫膠油的氧化誘導(dǎo)時間分別為5.37、6.10 h，由此可見菜籽油脫膠后其氧化穩(wěn)定性增加，有可能因為脫膠除去了部分金屬離子及可溶性雜質(zhì)，從而改善了菜籽油的氧化穩(wěn)定性。

2.6 溶血磷脂含量的測定

根據(jù)溶血磷脂標樣進行定性，峰面積歸一化法定量，得到水化脫膠與酶法脫膠后磷脂中溶血磷脂的含量，結(jié)果見表6。水化脫膠磷脂與酶法脫膠磷脂相比，溶血磷脂質(zhì)量分數(shù)分別為10.71%和65.76%，

酶法脫膠所得溶血磷脂含量比水化脫膠高出55.05%，酶解率高達65.72%。表明磷脂酶能夠使得菜籽油中的其他磷脂轉(zhuǎn)化為溶血磷脂和肌醇磷脂，而這兩種磷脂為水化磷脂，很容易除去。體現(xiàn)了酶法脫膠不但使菜籽油磷含量，而且所得油腳中溶血磷脂含量很高。

表6 溶血磷脂含量分析

3 結(jié)論

3.1 磷脂酶對菜籽油脫膠條件進行優(yōu)化，確定最佳工藝條件為A2B3C2D3，即酸堿比1∶4.5，酶添加量88 mg／kg，反應(yīng)溫度50 ℃，反應(yīng)時間4 h，在此條件下，菜籽油磷含量可降至3.42 mg／kg。

3.2 酶法脫膠油與菜籽毛油相比，脫膠油的甘油酯中甘一酯的含量變化不太明顯，甘二酯的質(zhì)量分數(shù)從原來的2.50%增加到6.51%，而甘三酯的質(zhì)量分數(shù)從原來的96.08%降到90.46%。同時脫膠油的氧化誘導(dǎo)時間由原來的5.37 h增加到6.10 h，增加了菜籽油的氧化穩(wěn)定性。

3.3 對兩種不同脫膠方法所得的磷脂進行分析，水化脫膠磷脂與酶法脫膠磷脂相比，溶血磷脂質(zhì)量分數(shù)分別為10.71%和65.76%，酶解率高達65.72%。

［1］Jahani M，Alizadeh M，Pirozifard M，et al.Optimization of enzymatic degumming process for rice bran oil using response surface methodology［J］.LWT － Food Science and Technology，2008，41（10）：1892 －1898

［2］Yang B，Zhou R，Yang J G，et al.Insight into the enzymatic degumming process of soybean oil［J］.Journal of the American Oil Chemists'Society，2008，85（5）：421 －425

［3］李軍紅，姜紹通，楊洋，等.菜籽油酶法脫膠條件優(yōu)化［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（25）：15776 －15778

Li Junhong，Jiang Shaotong，Yang Yang，et al.Optimization of enzymatic degumming of rapeseed oil［J］.Joumal of Anhui Agri Sci，2011，39（25）：15776 －15778

［4］王瑾，王世讓，楊帆，等.固定化磷脂酶用于菜籽油脫膠［J］.糧油加工，2009（7）：18 －22

Wang Jin，Wang Shirang，Yang Fan，et al.Immobilized phospholipase on rapesed oil degumming［J］.Cereals and oils processing，2009（7）：18 －22

［5］Dijkstra，Albert J.Enzymatic degumming［J］.European Journal of Lipid Science and Technology，2010（11）：1178 －1189

［6］萬楚筠，黃鳳洪，夏伏建，等.酶處理對菜籽油脫膠及品質(zhì)的影響［J］.食品科學(xué)，2007，28（5）：194 －198

Wan Chuyun，Huang Fenghong，Xia Fujian，et al.Effects of enzymatic treatment on rapeseed oil degumming and quality［J］.Food Science，2007，28（5）：194 －198

［7］Yu D，Jiang L，Li Z，et al.Immobilization of phospholipase A1 and its application in soybean oil degumming［J］.Journal of the American Oil Chemists'Society，2012，89（4）：649－656

［8］孫曙慶.油脂氧化穩(wěn)定性的研究［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，1998，25（3）：20 －22

Sun Shuqing Study on oxidative stability of fats and oils［J］.Food and Fermentation Industries，1998，25（3）：20 －22.

Enzymatic Degumming of Rapeseed Oil

Mao Chengxin1Li Guihua1Xue Wujun2Sun Qin3Kang Xuemei1Zhu Pin1
（College of Food Science and Technology，Henan University of Technology College1，Zhengzhou 450001）
（Xiamen Yinxiang Oil Co.Ltd2，Xiamen 361100）
（Anhui vocational College of Grain Engineering3，Hefei 230031）

Effects of phospholipase on rapeseed oil degumming and quality were studied，and the optimum process conditions were determined by doing single factor experiments，orthogonal experiment and production costs.The results showed that the optimum process parameters：pH ratio（V／V）was1∶4.5，enzyme dosage was88 mg／kg，the reaction temperature was 50 ℃，and reaction time was 4 h.Under the conditions，the phosphorus content of rapeseed oil decreased from 406.66 mg／kg to 3.42 mg／kg；crude oil of rapeseed oil and glyceride content of degumming oil were measured by rodlike thin layer chromatography － hydrogen flame ionization detector，the change of content of the monoglycerides was not obvious，the diacylglycerols increased from 2.50%to 6.51%，while the triglycerides decreased from 96.08%to 90.46%.It was found that after determining oxidation stability by Rancimat method the oxidation induction time of degummed oil increased from5.37 h of crude oil to 6.10 h，which indicated that the oxidative stability of rapeseed oil after the enzymatic degumming was more higher than the crude rapeseed oil；the comparative analysis of lysophosphatidic in hydrate degumming phospholipid and enzymatic degumming phospholipid was Comparatively analysed.The contents were 10.71%and 65.76%，and enzymatic hydrolysis ratio of enzymatic degumming was 65.72%.

rapeseed oil，enzymatic degumming，glyceride，oxidation stability

TS222.1；TQ644.4

文章編號：1003－0174（2016）08－0075－05

廈門市重大科技計劃（3502z20131013），國家農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化基金（2013c4102001）

2014－12－19

毛程鑫，男，1987年出生，碩士，糧食、油脂與植物蛋白工程

李桂華，男，1952年出生，教授、油脂蛋白綜合研究