劉玉蘭，許利麗，夏亞軍，王月華，程芳園

(1.河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，鄭州450001； 2.山東三星玉米產(chǎn)業(yè)科技有限公司，山東 鄒平256209)

油脂安全

不同精煉方法對(duì)玉米油中嘔吐毒素脫除效果的研究

劉玉蘭1，許利麗1，夏亞軍1，王月華2，程芳園2

(1.河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，鄭州450001； 2.山東三星玉米產(chǎn)業(yè)科技有限公司，山東 鄒平256209)

分別以高、低質(zhì)量濃度嘔吐毒素(DON)含量的玉米毛油為原料，以DON脫除率及殘留量為考察指標(biāo)，研究不同精煉方法對(duì)玉米油中DON的脫除效果，并與工廠實(shí)際生產(chǎn)效果進(jìn)行對(duì)比。采用優(yōu)化的脫除工藝條件，高質(zhì)量濃度DON玉米毛油(1 745.43 μg/kg)和低質(zhì)量濃度DON玉米毛油(456.73 μg/kg)在經(jīng)過(guò)水化脫膠、堿煉脫酸、吸附脫色和高溫蒸餾脫臭后均可以達(dá)到較為理想的DON脫除效果。精煉方法中以水化脫膠和堿煉脫酸的脫除效果較好。對(duì)高質(zhì)量濃度DON含量的玉米毛油，水化脫膠、堿煉脫酸的DON脫除率可分別達(dá)到88.94%和90.07%，脫除后DON含量分別為193.06 μg/kg和173.29 μg/kg。低質(zhì)量濃度DON含量玉米毛油水化脫膠和堿煉脫酸的脫除率可分別達(dá)到59.54%和58.23%，脫除后DON含量分別為184.79 μg/kg和190.79 μg/kg。與工廠實(shí)際玉米油精煉脫除效果相比，本實(shí)驗(yàn)的DON脫除率有明顯提高。研究結(jié)果為玉米油精煉工藝條件優(yōu)化和技術(shù)改進(jìn)提供了參考和技術(shù)支持。

玉米油；嘔吐毒素；油脂精煉；脫除率

脫氧雪腐鐮刀菌烯醇，即嘔吐毒素(DON)屬于單端孢霉烯族化合物[1]，廣泛分布在谷物及其制品中[2]，可影響消化系統(tǒng)，具有細(xì)胞毒性、免疫毒性、神經(jīng)毒性等[3]。DON的熔點(diǎn)為151～153℃，易溶于水、乙醇等溶劑，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的抗熱性和耐酸性，堿性環(huán)境中毒性降低[4]。在pH 10.0、100℃加熱60 min 部分結(jié)構(gòu)被破壞，120℃加熱30 min或在170℃加熱15 min 結(jié)構(gòu)可完全被破壞[5]。

目前，很多國(guó)家已經(jīng)制定了食品中DON的限量標(biāo)準(zhǔn)。歐盟規(guī)定(EU，2006a)谷粉、玉米粉中DON限量為750 μg/kg，未加工硬質(zhì)小麥、燕麥和玉米中DON限量為1 750 μg/kg。歐盟(EU，2007b)規(guī)定小麥中DON含量不超過(guò)1 250 μg/kg，小麥胚芽中DON含量不超過(guò)750 μg/kg。GB 16329—1996《小麥、面粉、玉米及玉米粉中脫氧雪腐鐮刀菌烯醇限量標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定了小麥、面粉、玉米及玉米粉中DON限量為1 000 μg/kg。但上述標(biāo)準(zhǔn)均未對(duì)玉米胚及玉米油中DON限量做出規(guī)定。

玉米胚約占整個(gè)玉米籽粒的1/3，呼吸強(qiáng)度大，脂肪含量高，容易吸濕和酸敗[6-7]，更易受到真菌侵染從而污染DON。玉米胚大多是玉米發(fā)酵乙醇和淀粉生產(chǎn)的副產(chǎn)物，作為工業(yè)原料而非食品原料的玉米可能受DON污染的風(fēng)險(xiǎn)更大。Schollenberger等[8]研究發(fā)現(xiàn)，17.6%的玉米胚芽油被DON污染，DON平均含量為48 μg/kg，最大值為110 μg/kg；49種未精煉的油樣中，陽(yáng)性率為6.3%，DON平均含量為48 μg/kg，最大值為110 μg/kg。近年我國(guó)玉米胚年產(chǎn)量已接近600萬(wàn)t，食用玉米油產(chǎn)量達(dá)到150萬(wàn)t，已成為我國(guó)重要的食用油品種，但少見有關(guān)玉米油中DON脫除的研究報(bào)道。因此，本文以DON含量超標(biāo)的玉米毛油為原料，研究不同精煉方法(水化脫膠、堿煉脫酸、吸附脫色、高溫蒸餾脫臭)對(duì)玉米油中DON的脫除效果，為優(yōu)化改進(jìn)玉米油精煉工藝技術(shù)從而提高玉米油品質(zhì)安全提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

玉米浸出毛油及玉米油精煉各工序油脂樣品，均取自玉米油加工廠。

嘔吐毒素標(biāo)準(zhǔn)品(純度≥99%)，Sigma-Aldrich公司；甲醇(色譜純)、乙腈(色譜純)，美國(guó)生物VBS公司。

嘔吐毒素免疫親和柱，月旭科技(上海)股份有限公司；高效液相色譜Waters 2695(含紫外檢測(cè)器)、SunFire?C18 色譜柱(250 mm×4.6 mm，5 μm)，美國(guó)Waters科技有限公司；SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器；LD5-10低速離心機(jī)；HH-4數(shù)顯攪拌水浴鍋；LD5-10低速離心機(jī)；RE-200A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器；MTN-2800W氮?dú)鉂饪s裝置；FLUKO FM200均質(zhì)機(jī)，上海弗魯克。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 超標(biāo)玉米毛油的制備

高質(zhì)量濃度DON玉米毛油：向玉米毛油中加入一定量的配制好的200 μg/mL的DON標(biāo)準(zhǔn)溶液，使DON含量超過(guò)國(guó)標(biāo)限量。加標(biāo)后經(jīng)測(cè)定玉米毛油中DON含量為1 745.43 μg/kg，酸值(KOH)為5.27 mg/g。

低質(zhì)量濃度DON玉米毛油：檢測(cè)從玉米油加工廠直接取樣的玉米浸出毛油樣品，其中DON含量為456.73 μg/kg，酸值(KOH)為5.27 mg/g。

1.2.2 玉米毛油的水化脫膠

稱取80 g超標(biāo)玉米毛油于250 mL燒杯中，慢速攪拌加熱至55℃時(shí)，調(diào)快攪拌速度，加入蒸餾水(加水量為2.5倍油脂中磷脂含量)，保持恒溫?cái)嚢?0 min。水化反應(yīng)結(jié)束后，將油樣離心、脫水，得到脫膠油。

1.2.3 玉米毛油的堿煉脫酸

采用玉米油真菌毒素脫除的優(yōu)化堿煉脫酸條件[9-10]。稱取100 g超標(biāo)玉米毛油于500 mL燒杯中，攪拌加熱至25℃后，將計(jì)量好質(zhì)量分?jǐn)?shù)和用量的堿液(堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)6.58%，超量堿0.4%)在攪拌條件下緩慢加入油中，慢慢升溫至55℃，調(diào)慢攪拌速度攪拌20 min，油皂明顯分離時(shí)結(jié)束。堿煉結(jié)束后，將油樣4 500 r/min離心20 min，分離出的上層堿煉油加熱至95℃，在已預(yù)熱的分液漏斗中，按油質(zhì)量15%加入微沸的蒸餾水洗滌2～3遍，直至放出的廢水pH呈中性為止。洗滌后的油在90℃真空條件下脫水，得到堿煉油。

1.2.4 玉米毛油的吸附脫色

采用玉米油真菌毒素脫除的優(yōu)化吸附脫色條件[11]。稱取40 g加標(biāo)脫膠油于三口燒瓶中，在壓力大于等于8 kPa的條件下加熱至90℃攪拌脫水，直至油面上看不到霧氣。將油溫加熱至100℃后加入油質(zhì)量2%的活性白土，控制油溫(100℃)，使油脂與吸附劑混合均勻，攪拌20 min后，停止攪拌加熱。將三口燒瓶抬高，使油在真空條件下冷卻至70℃以后，關(guān)閉真空泵、冷卻水。將油、吸附劑混合物倒入離心筒中4 500 r/min條件下離心20 min，分離出吸附劑，得到脫色油。

1.2.5 玉米毛油的高溫蒸餾脫臭[12]

稱取70 g加標(biāo)脫膠油于500 mL三口燒瓶中，連接好脫臭裝置后，啟動(dòng)真空泵，當(dāng)系統(tǒng)壓力降至100 Pa以下時(shí)，開始加熱油樣。當(dāng)油溫升至260℃后，通入直接蒸汽，并調(diào)節(jié)蒸汽量(在不引起油脂飛濺的情況下，盡可能加大通汽量)，使油脂進(jìn)行汽提。當(dāng)油溫升到260℃時(shí)，使樣品恒溫脫臭120 min，然后停止加熱并關(guān)閉直接蒸汽，待油溫降至70℃以下后破除真空，得到脫臭油。

1.2.6 玻璃儀器的脫毒

所有使用過(guò)的玻璃儀器經(jīng)清洗以后均用10 g/L的次氯酸鈉溶液浸泡過(guò)夜，進(jìn)行脫毒。

1.2.7 玉米油中DON含量測(cè)定

稱取(12.50 ± 0.10)g玉米油于均質(zhì)杯中，加入5 g聚乙二醇8000和100 mL蒸餾水，高速均質(zhì)2 min，轉(zhuǎn)移至離心筒中，在5 000 r/min條件下離心5 min。上清液經(jīng)玻璃纖維濾紙過(guò)濾后，取濾液過(guò)免疫親和柱凈化，分別用5 mL PBS緩沖液和純凈水洗脫，棄去全部流出液，最后用甲醇分兩次洗脫，收集洗脫液，40℃氮吹吹干。1 mL甲醇-水(體積比20∶80)復(fù)溶，過(guò)0.22 μm有機(jī)濾膜，進(jìn)HPLC檢測(cè)。

DON含量測(cè)定及色譜條件參照GB/T 23503—2009高效液相色譜法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同精煉方法對(duì)玉米油中DON的脫除效果

對(duì)高、低質(zhì)量濃度DON玉米毛油分別進(jìn)行水化脫膠、堿煉脫酸、吸附脫色和高溫蒸餾脫臭，檢測(cè)不同精煉工序處理后的玉米油中DON含量，并計(jì)算脫除率，結(jié)果見表1、表2。

表1 不同精煉方法對(duì)高質(zhì)量濃度DON玉米毛油的脫除效果

表2 不同精煉方法對(duì)低質(zhì)量濃度DON玉米毛油的脫除效果

注：c為脫除率在玉米浸出毛油中DON含量456.73 μg/kg的基礎(chǔ)上計(jì)算得到；d為脫除率在脫膠油中DON含量184.79 μg/kg的基礎(chǔ)上計(jì)算得到。

從表1和表2可以看出，玉米毛油在水化脫膠和堿煉脫酸過(guò)程中DON脫除率較高，在高質(zhì)量濃度DON含量條件下DON脫除率可分別達(dá)到88.94%和90.07%，脫除后DON含量分別為193.06 μg/kg和173.29 μg/kg。在低質(zhì)量濃度DON含量條件下DON脫除率可分別達(dá)到59.54%和58.23%，脫除后DON含量分別為184.79 μg/kg和190.79 μg/kg。高質(zhì)量濃度DON脫膠油(加標(biāo)后DON含量為350.10 μg/kg)分別經(jīng)過(guò)吸附脫色和高溫蒸餾脫臭，DON脫除率可分別達(dá)到48.12%和30.92%，脫除后DON含量分別為181.62 μg/kg和241.86 μg/kg；低質(zhì)量濃度DON脫膠油(184.79 μg/kg)分別經(jīng)過(guò)吸附脫色和高溫蒸餾脫臭，DON脫除率可分別達(dá)到6.94%和3.10%，脫除后DON含量分別為171.97 μg/kg和179.07 μg/kg。

DON易溶于水和甲醇、乙腈等極性溶劑，在水化脫膠和堿煉脫酸后的水洗過(guò)程中均需要向油脂中加入一定量的水，而DON分子結(jié)構(gòu)中帶有羥基，對(duì)于堿煉過(guò)程中NaOH與油脂中的游離脂肪酸生成的鈉皂屬于表面活性物質(zhì)，吸附和吸收能力比較強(qiáng)，可將相當(dāng)數(shù)量的其他雜質(zhì)(如蛋白質(zhì)、黏液質(zhì)、色素、磷脂及帶有羥基或酚基的物質(zhì))也帶入沉降物內(nèi)從而去除DON，因此DON脫除率較高。經(jīng)過(guò)水化脫膠和堿煉脫酸過(guò)程后，玉米油中DON含量均明顯降低。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果與前人研究結(jié)果一致，Kamimura等[13]通過(guò)對(duì)玉米毛油中加入高質(zhì)量濃度的DON標(biāo)樣(8 000 μg/kg)并對(duì)其進(jìn)行精煉，結(jié)果表明，堿煉過(guò)程中油脂中單端孢霉烯族化合物(包括DON)的穩(wěn)定性在2 min內(nèi)下降了約80%，8 min內(nèi)降解率達(dá)到90%以上；在毛油中和過(guò)程中，皂腳中DON殘留率高達(dá)84%，而油脂中DON殘留率低于0.01%；堿煉油經(jīng)水洗后，洗滌水中DON殘留率為91%，油脂中DON殘留率低于0.01%。玉米油中DON含量在吸附脫色和高溫蒸餾脫臭過(guò)程中變化很小，一方面可能是因?yàn)镈ON化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的抗熱性[8]，另一方面可能因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室脫臭過(guò)程中的真空度較低，無(wú)法達(dá)到工廠要求。

2.2 玉米油實(shí)際精煉過(guò)程DON含量變化(見圖1)及其與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比(見圖2)

由圖1可以看出，玉米毛油在工廠精煉各工序中DON含量均比較低，DON含量分別為187.00、209.16、198.85、185.16、183.59、181.97 μg/kg。在整個(gè)精煉過(guò)程中DON的含量水平均較低，吸附脫色和高溫蒸餾脫臭對(duì)DON含量變化的影響較小。

圖1 實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中玉米油精煉各工序樣品中DON含量

圖2 玉米毛油實(shí)驗(yàn)室和實(shí)際生產(chǎn)樣品中DON含量

由圖2可以看出，玉米毛油(DON含量為1 745.43 μg/kg)在實(shí)驗(yàn)室條件下連續(xù)經(jīng)過(guò)堿煉、脫色、脫臭3個(gè)工序，其DON含量分別為173.29、160.62、153.86 μg/kg。工廠精煉過(guò)程中DON含量的變化與實(shí)驗(yàn)室一致，隨著精煉工序的進(jìn)行，玉米毛油中DON含量逐漸下降。在實(shí)驗(yàn)室條件下，玉米毛油中DON含量為1 745.43 μg/kg，經(jīng)過(guò)連續(xù)精煉(堿煉、脫色和脫臭)后，其DON含量降低為153.86 μg/kg，脫除率為91.2%；在工廠生產(chǎn)精煉過(guò)程中，玉米浸出毛油中DON含量為207.01 μg/kg，經(jīng)過(guò)連續(xù)精煉(堿煉、脫色和脫臭)后，其DON含量降低為183.59 μg/kg，脫除率為11.3%。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程與實(shí)驗(yàn)室脫除效果的差距主要是堿煉條件的不同。因?yàn)樵诠S生產(chǎn)中，堿煉時(shí)的加堿量、堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)等隨毛油酸值而改變，同時(shí)還要兼顧毛油色澤和雜質(zhì)含量等[14]，通常會(huì)因玉米毛油酸值較高和色澤難以脫除等因素而選用較高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的堿液，而實(shí)驗(yàn)研究[15]顯示，在加堿量一定時(shí)，適當(dāng)降低堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)提高真菌毒素的脫除率是有利的。此外，堿煉溫度、堿煉時(shí)間等也會(huì)影響對(duì)DON的脫除效果。

3 結(jié) 論

采用優(yōu)化的脫除工藝條件，高質(zhì)量濃度DON玉米毛油(1 745.43 μg/kg)和低質(zhì)量濃度DON玉米毛油(456.73 μg/kg)在經(jīng)過(guò)水化脫膠、堿煉脫酸、吸附脫色和高溫蒸餾脫臭后均可以達(dá)到較為理想的DON脫除效果。精煉方法中以水化脫膠和堿煉脫酸的脫除效果較好。對(duì)高質(zhì)量濃度DON的玉米毛油，水化脫膠、堿煉脫酸的DON脫除率可分別達(dá)到88.94%和90.07%，脫除后DON含量分別為193.06 μg/kg和173.29 μg/kg。低質(zhì)量濃度DON玉米毛油的水化脫膠和堿煉脫酸的DON脫除率可分別達(dá)到59.54%和58.23%，脫除后DON含量分別為184.79 μg/kg和190.79 μg/kg。與工廠實(shí)際的玉米油精煉相比，本實(shí)驗(yàn)的脫除率有明顯提高。研究結(jié)果為玉米油精煉工藝條件優(yōu)化和技術(shù)改進(jìn)提供了參考和技術(shù)支持。

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Effect of different refining methods on removal of vomitoxin from corn oil

LIU Yulan1，XU Lili1，XIA Yajun1，WANG Yuehua2，CHENG Fangyuan2

(1.College of Food Science and Technology，Henan University of Technology，Zhengzhou 450001，China；2.Maize Technology of Shandong Three-Star Co.，Ltd.，Zouping 256209，Shandong，China)

With crude corn oils with high and low mass concentrations of vomitoxin (DON) as raw material，and removal rate and residual amount of DON as indexs，the effect of different refining methods on the removal effects of DON was studied and compared with actual production in factory. Under the optimal removal conditions，the high and low mass concentrations of DON (1 745.43，456.73 μg/kg) in crude corn oil reduced to the desired level of DON after degumming，deacidification，bleaching and deodorization. In refining process，the removal effects of DON of degumming and deacidification were better than that of bleaching and deodorization. For crude corn oil with high mass concentration of DON，the removal rates of DON after degumming and deacidification could reach 88.94% and 90.07%，respectively. Meanwhile，the contents of DON were 193.06 μg/kg and 173.29 μg/kg，respectively. For crude corn oil with low mass concentration of DON，the removal rates of DON after degumming and deacidification could reach 59.54% and 58.23%，respectively. Meanwhile，the contents of DON were 184.79 μg/kg and 190.79 μg/kg，respectively. Compared with the refining process in the actual production in factory，the removal rate of DON in the experiment was significantly improved. The research results provided references and technical support for the optimization of process conditions and technical improvement of corn oil refining.

corn oil；vomitoxin；oil refining；removal rate

2016-08-02

“十三五”國(guó)家重點(diǎn)計(jì)劃支持項(xiàng)目子課題(2016YFD0401405)

劉玉蘭(1957)，女，教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事油脂工程的教學(xué)及科研工作(E-mail)liuyl7446@163.com。

TQ644.4;TS201.6

A

1003-7969(2017)01-0070-04