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梾木油精炼工艺及其清除DPPH·能力的研究



全 文 :收稿日期:2010 - 08 - 19
基金项目:国家支撑计划(2009BADB9B08 - 01) ;江苏高校
自然科学研究项目(06KJD550069)
作者简介:何海艳(1983) ,女,硕士研究生,研究方向为食品
质量与安全(E-mail)haiyanhe. nufe@ 163. com。
通信作者:袁 建,教授(E-mail)yuanjian@ njue. edu. cn。
油脂加工
梾木油精炼工艺及其清除 DPPH·能力的研究
何海艳1,袁 建1,何 荣2,任宗莲1,杨慧萍1,鞠兴荣1
(1. 南京财经大学 食品科学与工程学院,江苏省粮油品质控制及深加工技术重点实验室,南京 210003;
2. 江南大学 食品学院,江苏 无锡 214122)
摘要:通过单因素实验探讨梾木毛油的精炼工艺,并对精炼梾木油清除 DPPH·能力进行分析。结
果表明:在磷酸添加量 0. 6%、80℃反应 30 min,加碱量 1. 8%、70℃反应 20 min 条件下,梾木油磷
含量从 1 520 mg /kg降到 12. 45 mg /kg,酸值(KOH)从 23 mg /g 降到 1. 4 mg /g;脱胶脱酸油中加入
5%的白土,100℃反应 30 min,色泽从墨绿色降到 Y11. 6,R1. 6,B0. 2。梾木油在 0 ~ 50 mg /mL 质
量浓度范围内,DPPH·清除率与质量浓度呈正相关,质量浓度高于 50 mg /mL 时,对 DPPH·清除
率达到 80%。
关键词:梾木油;精炼工艺;自由基清除能力
中图分类号:TQ644. 4;TS218 文献标志码:A 文章编号:1003 - 7969(2011)05 - 0036 - 05
Refining process of swida wilsoniana oil and its DPPH·scavenging activity
HE Haiyan1,YUAN Jian1,HE Rong2,REN Zonglian1,
YANG Huiping1,JU Xingrong1
(1. College of Food Science and Engineering,Nanjing University of Finance & Economics,Key Laboratory of
Grain & Oils Quality Control and Deep -Utilizing Technology of Jiangsu Province,Nanjing 210003,China;
2. School of Food Science and Technology,Jiangnan University,Wuxi 214122,Jiangsu,China)
Abstract:Refining process of crude swida wilsoniana oil was discussed by single factor experiment,and
DPPH· scavenging activity of refined swida wilsoniana oil was studied. The results indicated that the
content of phosphorus and the acid value could be reduced respectively from 1 520 mg /kg to 12. 45 mg /
kg and from 23 mg /g to 1. 4 mg /g when the content of phophoric acid was 0. 6%,reaction time was 30
min,and the reaction temperature was 80℃,and then the content of sodium hydroxide was 1. 8% ,reac-
tion time was 20 min,and the reaction temperature was 70℃. The color was reduced from greenblack to
Y11. 6,R1. 6,B0. 2 when the clay dosage was 5%,the reaction temperature was 100℃ and reaction time
was 30 min. It was positively correlated between scavenging activity on DPPH·and the mass concentra-
tion of the oil when the mass concentration was 0 - 50 mg /mL,and the scavenging activity on DPPH·
exceeded 80% when the concentration was more than 50 mg /mL.
Key words:swida wilsoniana oil;refining process;radical scavenging activity
梾木,又名光皮树(Swida wilsoniana) ,为山茱萸
科梾木属多年生落叶乔木,是一种理想的野生木本
油料树种[1 - 2],平均每株产油 15 kg以上,其中果实含
油率 33% ~ 36%,不带果皮的种子含油率16% ~
20%[3]。梾木油的主要脂肪酸成分为月桂酸、肉豆
蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、芥酸、亚油酸和亚麻酸,
其中油酸 28. 3%、亚油酸 38. 85%,正是由于梾木油
中含有不饱和脂肪酸,使其具有了一定的医疗保健
作用,经临床应用治疗高血脂症的有效率为
93. 3%,其中降低胆固醇的有效率为 100%[4]。另
外,梾木油中还含有少量二十八烷醇、β -谷甾醇类
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物质、β -胡萝卜素和维生素 E 等营养成分[4]。近
年来,面对粮食、能源和生态的重大难题,世界各主
要国家都把发展木本油料生产作为解决人类食用油
短缺问题和能源危机及生态问题的主要措施,因此
开发利用丰富、廉价的梾木籽,生产具有保健作用的
梾木食用油,对提高我国食用油品质,缓解食用油短
缺具有重要的经济价值和社会意义。
本文通过单因素实验探讨梾木毛油的精炼工
艺,并对精炼后梾木油清除 DPPH·能力进行研究,
以期为梾木油工业化生产提供理论依据。
1 材料与方法
1. 1 材料、试剂
梾木毛油:南京中和植物油脂有限公司提供
(磷含量 1 520 mg /kg,酸值(KOH)23 mg /g,色泽为
墨绿色) ;DPPH·,Sigma 公司;氢氧化钠、磷酸、
95%乙醇等均为分析纯。
1. 2 主要仪器、设备
722N可见分光光度计,WSL - 2 比较测色仪,
HH - S2 数显恒温水浴锅,TDL - 5 - A离心机,气相
色谱仪(美国安捷伦)。
1. 3 分析方法
1. 3. 1 磷含量测定
参照 GB /T 5537—2008 测定样品中磷含量。
1. 3. 2 酸值测定
参照 GB /T 5530—2005 测定样品的酸值。
1. 3. 3 色泽测定
参照 GB /T 22460—2008 测定样品的色泽。
1. 3. 4 清除 DPPH·能力的测定
采用 DPPH·氧化法测定样品清除自由基的能
力,在文献[5]基础上稍作修改。在洁净的试管中
加入 2 mL不同质量浓度的梾木油(用丙酮稀释) ,
再加入 2 mL 0. 1 mmol /L的 DPPH·无水乙醇溶液,
混匀,避光静置一定时间,测定 517 nm处吸光度,按
下式计算梾木油清除 DPPH·能力。
清除率 =[1 -(Ai - Aj)/Ac]× 100%
式中:Ai为 2 mL 样品溶液 + 2 mL DPPH·溶液
的吸光度;Aj为2 mL样品溶液 +2 mL丙酮的吸光度;
Ac为 2 mL丙酮 +2 mL DPPH·溶液的吸光度。
1. 4 实验方法
1. 4. 1 脱胶
梾木毛油中的胶质主要是磷脂,磷脂分为亲水
磷脂和非亲水磷脂。磷脂的存在影响油的品质和贮
藏稳定性,使碱炼脱酸时产生油、水乳化,增加炼耗
和用碱量,影响后续的脱色效果,所以毛油中的磷脂
必须除去,在毛油中加入磷酸后能把非亲水磷脂转
化为亲水磷脂,有利于沉降分离[6]。
取样 20 mL(约 17. 6 g)置于 250 mL 锥形瓶中,
分别加入一定量的磷酸,于一定温度的水浴中搅拌反
应一定时间后,加入 1. 7%的 NaOH溶液,调节水浴温
度至 70℃,搅拌 10 min,以 4 000 × g离心5 min,取上
层油,温水洗 3次,干燥后测样品磷含量。
1. 4. 2 脱酸
取样 20 mL(约 17. 6 g)置于 250 mL锥形瓶中,
加入 0. 6%的磷酸,80℃水浴搅拌 30 min。分别加
入一定量的 NaOH溶液,于一定温度的水浴中搅拌
反应一定时间,以 4 000 × g 离心 5 min,取上层油,
温水洗 3 次,干燥后测样品酸值。
1. 4. 3 脱色
取脱胶脱酸油置于 250 mL 锥形瓶中,加入一定
量的白土,分别在一定温度下搅拌 30 min,以4 000 × g
离心 5 min,取上层油,测样品色泽。
1. 5 数据分析
每组指标重复测定 3 次,取平均值。采用方差
分析(ANOVA)对数据进行差异性检验,结果均采用
“平均数 ±标准差”表示。
2 结果与讨论
2. 1 脱胶
2. 1. 1 磷酸添加量对脱胶效果的影响
在脱胶温度 75℃,脱胶时间 30 min 条件下,考
察磷酸添加量对梾木油脱胶效果的影响,结果见图
1。由图 1 可知,磷含量、油得率均随着磷酸添加量
的增加而降低。当磷酸添加量高于 0. 6%时,磷含
量虽然减少,但是变化不大,油得率却大大减少。磷
酸添加量为 0. 6%时,磷含量由毛油的 1 520 mg /kg
降至14. 98 mg /kg,脱胶效果较好,故选择磷酸添加
量为 0. 6%。
图 1 磷酸添加量对脱胶效果的影响
2. 1. 2 脱胶温度对脱胶效果的影响
在磷酸添加量 0. 6%,脱胶时间 30 min条件下,
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考察脱胶温度对脱胶效果的影响,结果见图 2。由
图 2 可见,磷含量随脱胶温度升高而降低,温度高于
80℃时磷含量减少缓慢;油得率随温度升高而逐渐
增加,原因可能是高温有利于破乳,胶质沉降快,易
与油分离,且脱胶油清亮。在 80℃时磷含量由毛油
的 1 520 mg /kg 降至 14. 25 mg /kg。从能耗角度考
虑选脱胶温度 80℃为宜。
图 2 脱胶温度对脱胶效果的影响
2. 1. 3 脱胶时间对脱胶效果的影响
在磷酸添加量 0. 6%,脱胶温度 80℃条件下,考
察脱胶时间对脱胶效果的影响,结果见图 3。由图 3
可见,随着脱胶时间的延长,磷含量和油得率都逐渐
降低,30 min 时,磷含量由毛油的 1 520 mg /kg 降至
13. 7 mg /kg,再延长脱胶时间,磷含量降低程度较小,
而油得率则迅速降低。可能是反应过程中形成了新
型非水化磷化物,该化合物与油脂键结合使油得率降
低[7]。综合考虑选择脱胶时间为 30 min。
图 3 脱胶时间对脱胶效果的影响
综上梾木毛油磷酸脱胶工艺条件为:脱胶温度
80℃,磷酸添加量0. 6%,脱胶时间30 min。在此条件
下磷含量由毛油的 1 520 mg /kg降至 13. 7 mg /kg。
2. 2 脱酸
2. 2. 1 加碱量对脱酸效果的影响
在脱酸温度 70℃,反应时间 10 min 条件下,考
察加碱量对脱酸效果的影响,结果见图 4。由图 4
可见,加碱量在 1. 8%时脱酸效果较好,同时得到的
油质量较高,加碱量低酸值偏高,加碱量高中性油皂
化,精炼油得率低[8]。
图 4 加碱量对脱酸效果的影响
2. 2. 2 脱酸温度对脱酸效果的影响
在加碱量 1. 8%,反应时间 10 min条件下,考察
脱酸温度对脱酸效果的影响,结果见图 5。由图 5
可见,脱酸温度为 70℃时脱酸效果较好。随温度升
高中性油被皂化的程度增加,温度高时,应采用稀碱
液,反之则选用较浓的碱液,可以提高脱酸效果,减
少精炼损失。
图 5 脱酸温度对脱酸效果的影响
2. 2. 3 反应时间对脱酸效果的影响
在加碱量 1. 8%,脱酸温度 70℃条件下,考察反
应时间对脱酸效果的影响,结果见图6。由图 6可见,
反应时间太短时,中和反应不完全,游离脂肪酸含量
高;时间过长,中性油因皂化而损耗高[9]。即在其他
操作条件相同时,油和碱反应时间愈长,中性油被皂
化的程度愈大。因此,适当地延长碱炼时间,对综合
脱胶将产生良好的效果,使油皂分离完全。由图 6 可
知,加碱反应 20 min,酸值较低,精炼油质量较好。
图 6 反应时间对脱酸效果的影响
综上梾木毛油脱酸工艺条件为:加碱量 1. 8%,
脱酸温度 70℃,反应时间 20 min。此条件下梾木毛
油酸值(KOH)由 23 mg /g 降至 1. 4 mg /g,磷含量为
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12. 45 mg /kg。
2. 3 脱色
2. 3. 1 脱色温度对脱色效果的影响
采用吸附脱色。国内企业对吸附剂活性白土的
添加量一般控制在 1% ~ 5%之间。活性白土为极
性物质,放入油中后,优先吸附的是极性较大的色
素,如加工过程中由蛋白质与糖反应产生的颜色或
多酚类、醌类化合物[10 - 11]。在脱色时间 30 min 白
土添加量 3%条件下,考察脱色温度对脱色效果的
影响,结果如表 1 所示。由表 1 可见,当温度达到
100℃时具有较好的脱色效果。若温度过高就会因
新色素的生成而造成油脂回色。脱色温度还影响脱
色油的酸度,超过临界温度时,随着温度升高,脱色
油的游离脂肪酸含量会成正比例函数增长[12]。因
此,脱色温度不宜过高。
表 1 温度对脱色效果的影响
色泽
温度 /℃
50 60 70 80 90 100 110
红(R) 3. 0 2. 9 2. 7 2. 5 2. 2 1. 8 1. 5
黄(Y) 22 22 21 19 17 16 13
蓝(B) 3. 7 3. 5 3. 0 2. 2 1. 3 1. 2 2. 7
2. 3. 2 白土加入量对脱色效果的影响
在脱色时间 30 min、脱色温度 100℃条件下,考
察白土加入量对脱色效果的影响,结果如表 2 所示。
白土用量过少,达不到预期的脱色效果;白土用量过
多,油耗多,油的酸值回升高,且带有过浓的白土味,
给油脂脱臭带来困难[13]。本实验白土加入量为
5%,脱色温度为 100℃时脱色效果好。
表 2 白土加入量对脱色效果的影响
色泽
白土加入量 /%
1 3 5 7 9 11
红(R) 2. 2 1. 8 1. 6 1. 5 1. 3 0. 7
黄(Y) 23 16 11. 6 10 9. 8 9
蓝(B) 1. 7 1. 1 0. 2 0 0 0
2. 4 梾木油品质检测结果
采用国家标准方法,测定精炼后梾木油的理化
指标及脂肪酸组成,结果如表 3 所示。由表 3 可以
看出,精炼后梾木油的各项指标均达到国家标准要
求,同时梾木油含有较高的油酸和亚油酸,分别是
26. 3%和 40. 8%,与肖志红等报道结果一致[14]。
表 3 梾木油理化指标及脂肪酸组成检测结果
检测项目 检测结果
水分及挥发物 /% 0. 15
不溶性杂质 /% 0. 02
色泽(罗维朋比色槽 133. 4 mm) Y16. 0 R1. 8
酸值(KOH)/(mg /g) 1. 5
过氧化值 /(mmol /kg) 1. 3
折光指数(20℃) 1. 470 8
相对密度(20℃) 0. 919 8
碘值(Ⅰ)/(g /100 g) 82
皂化值(KOH)/(mg /g) 193
不皂化物 /(g /kg) 5. 6
磷含量 /(mg /kg) 4. 35
脂肪酸组成
棕榈酸 /% 23. 5
硬脂酸 /% 1. 7
油酸 /% 26. 3
亚油酸 /% 40. 8
亚麻酸 /% 2. 4
2. 5 梾木油清除 DPPH·能力
样品质量浓度(反应 30 min)和反应时间对
DPPH·清除率的影响如图 7 所示。由图 7 可见,随
着样品质量浓度的增加,梾木油清除 DPPH·能力
明显增强;当质量浓度达到 50 mg /mL 时清除率达
86%,随着质量浓度的继续增加,梾木油对 DPPH·
清除率的提高作用不显著。在 0 ~ 50 mg /mL 范围
内,梾木油清除 DPPH·能力与反应时间呈正相关,
并且在 0 ~ 10 min 时,清除率与反应时间呈线性关
系,30 min后基本稳定。研究结果表明,梾木油具有
较高的清除 DPPH·能力。
图 7 样品质量浓度和反应时间对 DPPH·清除率的影响
3 结 论
(1)梾木毛油磷酸稀碱法精炼工艺条件是:脱胶
温度 80℃,磷酸添加量 0. 6%,脱胶时间 30 min;加碱
量 1. 8%,脱酸温度 70℃,反应时间 20 min;此条件下
932011 年第 36 卷第 5 期 中 国 油 脂
梾木油磷含量由 1 520 mg /kg降至12. 45 mg /kg,酸值
(KOH)由 23 mg /g 降至 1. 4 mg /g。脱胶脱酸油白
土脱色条件为:脱色温度 100℃,白土添加量 5%,脱
色时间 30 min。在此条件下油的色泽从墨绿色降至
Y11. 6,R1. 6,B0. 2。
(2)精炼梾木油质量浓度在 0 ~ 50 mg /mL范围
内,DPPH·的清除率与质量浓度呈正相关,高于 50
mg /mL时,对 DPPH·的清除率可以达到 80%,表
明精炼梾木油具有较高的清除 DPPH·能力。
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