汪增乾，包李林，熊巍林，張謙益，姜 黎

(道道全糧油股份有限公司 國(guó)家油菜籽加工技術(shù)研發(fā)中心，湖南 岳陽(yáng)414000)

目前，四級(jí)濃香菜籽油脫膠較多采用傳統(tǒng)常規(guī)脫膠方法，如水化脫膠、酸法脫膠等。傳統(tǒng)脫膠方法[1]可以有效地除去水化磷脂，但較難除去非水化磷脂[2-3]。而濃香型油脂常采用低溫使磷脂絮凝后通過(guò)過(guò)濾的方式脫膠，烘炒熱榨菜籽毛油本身低溫下磷脂分離不徹底導(dǎo)致脫膠效果不佳。酶法脫膠[4-5]通過(guò)添加磷脂酶(Lecitase Ultra)[6-8]作用于非水化磷脂1-位脂肪酸鏈，生成2-位溶血磷脂和游離脂肪酸。因去掉了一個(gè)脂肪酸鏈，磷脂親水性更強(qiáng)，易于水化，同時(shí)油腳包裹油脂量減少，脫膠油得率進(jìn)一步提高[9]。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)工廠酶法脫膠工藝應(yīng)用逐漸增多，如廣西渤海農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司[10]利用磷脂酶PLC對(duì)大豆油進(jìn)行酶法脫膠中試，脫膠油收率提高1.38個(gè)百分點(diǎn)，平均磷含量為105 mg/kg；江蘇泰興振華油脂有限公司[11]利用磷脂酶PLA1與PLC混合酶對(duì)大豆油進(jìn)行酶法脫膠中試，脫膠油收率提高0.38個(gè)百分點(diǎn)，平均磷含量為5 mg/kg；中紡糧油(東莞)有限公司[12]利用磷脂酶PLC對(duì)大豆油進(jìn)行酶法脫膠中試，脫膠油收率提高1.34個(gè)百分點(diǎn)，平均磷含量為171.89 mg/kg?，F(xiàn)有工藝中多應(yīng)用磷脂酶PLC進(jìn)行酶法脫膠，但其脫膠效果欠佳，仍需后續(xù)精煉處理，不適合應(yīng)用在四級(jí)濃香菜籽油加工中。而磷脂酶PLA2仍以實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用較多，受國(guó)內(nèi)法律法規(guī)限制，暫時(shí)無(wú)法大規(guī)模商用。綜合脫膠效果、法律法規(guī)、成本等多方面因素考慮，本實(shí)驗(yàn)選取磷脂酶PLA1進(jìn)行酶法脫膠實(shí)驗(yàn)。

由于磷脂酶的作用，油脂中游離脂肪酸含量增加，導(dǎo)致其酸價(jià)升高。在四級(jí)濃香菜籽油精煉過(guò)程中僅經(jīng)過(guò)脫膠、脫蠟、脫水等工藝即得最終產(chǎn)品，脫膠后酸價(jià)升高將嚴(yán)重影響后續(xù)加工以及最終菜籽油的品質(zhì)。因此，本實(shí)驗(yàn)對(duì)四級(jí)濃香菜籽油酶法脫膠工藝進(jìn)行優(yōu)化，在保證菜籽油酸價(jià)不顯著升高的前提下，大幅降低毛油磷脂含量并提高油脂收率。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

濃香菜籽油(酸價(jià)(KOH)2.29 mg/g，磷脂含量445.50 mg/kg)，道道全重慶糧油有限責(zé)任公司提供；磷脂酶PLA1(Lecitase Ultra)，由丹麥諾維信公司提供，酶活10 000 U/g；鹽酸、氫氧化鉀、硫酸聯(lián)氨、鉬酸鈉稀硫酸溶液、一水檸檬酸等，分析純。

HH-8數(shù)顯恒溫水浴鍋；UV-1801紫外可見分光光度計(jì)；IKA C-MAG HS-10磁力攪拌器；ES-1002HA 電子天平；PHS-3C型pH計(jì)；TD5A-WS臺(tái)式低速離心機(jī)；SX2-4-10馬弗爐；GWA-UN1超純水器等。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 濃香菜籽油的酶法脫膠

稱取200 g濃香菜籽油于500 mL燒杯中，水浴加熱至55℃，加入一定量50%檸檬酸溶液后在500 r/min的機(jī)械攪拌下維持3 min，將一定量磷脂酶與去離子水混勻后加入油中，在500 r/min的機(jī)械攪拌下維持5 min，后改為350 r/min的機(jī)械攪拌下酶解一段時(shí)間。反應(yīng)結(jié)束后于3 000 r/min離心2 min，取上層油樣測(cè)定磷脂含量。

1.2.2 磷脂含量和酸價(jià)測(cè)定

參照GB/T 5537—2008(鉬藍(lán)比色法)對(duì)樣品進(jìn)行磷脂含量的測(cè)定；參照GB 5009.229—2016對(duì)樣品進(jìn)行酸價(jià)的測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 酶添加量對(duì)酸價(jià)與磷脂含量的影響

在水浴溫度55℃、50%的檸檬酸添加量200 mg/kg、酸反應(yīng)時(shí)間3 min、去離子水添加量2%、酶解時(shí)間120 min條件下，考察酶添加量對(duì)菜籽油酸價(jià)與磷脂含量的影響，結(jié)果見圖1。

圖1 酶添加量對(duì)酸價(jià)與磷脂含量的影響

由圖1可知，隨著酶添加量的增加，菜籽油酸價(jià)逐漸升高，磷脂含量逐漸降低。這是因?yàn)榱字冈谔囟l件下作用于磷脂1-位的脂肪酸鏈生成2-位溶血磷脂和游離脂肪酸[13]，游離脂肪酸增多導(dǎo)致酸價(jià)升高；而隨著酶添加量的增加，磷脂含量逐漸降低，當(dāng)酶添加量為50 mg/kg時(shí)磷脂含量可降至12.82 mg/kg，繼續(xù)增加酶添加量，磷脂含量緩慢降低，變化不明顯，當(dāng)酶添加量為90 mg/kg時(shí)磷脂含量為9.12 mg/kg。綜合考慮，最適酶添加量選擇30 mg/kg。

2.1.2 50%檸檬酸添加量對(duì)酸價(jià)與磷脂含量的影響

在水浴溫度55℃、酸反應(yīng)時(shí)間3 min、酶添加量50 mg/kg、去離子水添加量2%、酶解時(shí)間120 min條件下，考察50%檸檬酸添加量對(duì)菜籽油酸價(jià)與磷脂含量的影響，結(jié)果見圖2。

圖2 50%檸檬酸添加量對(duì)酸價(jià)與磷脂含量的影響

由圖2可知，隨著50%檸檬酸添加量的增加，酸價(jià)與磷脂含量均先降低后升高，在250 mg/kg時(shí)達(dá)到最低點(diǎn)。這是因?yàn)殡S著反應(yīng)體系中電解質(zhì)增多有利于磷脂發(fā)生凝聚，而此時(shí)酶反應(yīng)較少，當(dāng)50%檸檬酸添加量大于250 mg/kg后磷脂酶逐漸起到主導(dǎo)作用，游離脂肪酸增多導(dǎo)致酸價(jià)升高；檸檬酸在油脂中可以螯合金屬離子，減少金屬離子對(duì)酶的抑制，同時(shí)還可以調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH，有利于酶作用的發(fā)揮，所以在50%檸檬酸添加量為250 mg/kg達(dá)到磷脂酶最適pH區(qū)間，此時(shí)磷脂含量達(dá)到最低。綜合考慮，最佳50%檸檬酸添加量選取250 mg/kg。

2.1.3 去離子水添加量對(duì)酸價(jià)與磷脂含量的影響

在水浴溫度55℃、50%檸檬酸溶液添加量200 mg/kg、酸反應(yīng)時(shí)間3 min、酶添加量50 mg/kg、酶解時(shí)間120 min條件下，考察去離子水添加量對(duì)菜籽油酸價(jià)與磷脂含量的影響，結(jié)果見圖3。

圖3 去離子水添加量對(duì)酸價(jià)與磷脂含量的影響

由圖3可知，隨著去離子水添加量的增加，酸價(jià)緩慢升高，磷脂含量在去離子水添加量0%～2%之間顯著降低，當(dāng)去離子水添加量大于2%時(shí)磷脂含量反而增加。這是因?yàn)殡S著去離子水添加量的增大，磷脂微粒逐漸絮凝，而去離子水添加量過(guò)多導(dǎo)致菜籽油乳化，不利于后續(xù)分離[14]。綜合考慮，最佳去離子水添加量選取2%。

2.1.4 酶解時(shí)間對(duì)酸價(jià)與磷脂含量的影響

在水浴溫度55℃、50%檸檬酸溶液添加量200 mg/kg、酸反應(yīng)時(shí)間3 min、酶添加量50 mg/kg、去離子水添加量2%條件下，考察酶解時(shí)間對(duì)菜籽油酸價(jià)與磷脂含量的影響，結(jié)果見圖4。

圖4 酶解時(shí)間對(duì)酸價(jià)與磷脂含量的影響

由圖4可知，隨著酶解時(shí)間的延長(zhǎng)，菜籽油酸價(jià)逐漸升高，而磷脂含量在酶解90 min內(nèi)下降顯著，由30 min的53.52 mg/kg降到14.25 mg/kg,酶解120～150 min磷脂含量變化不顯著，僅由9.85 mg/kg 降至9.81 mg/kg。因?yàn)殡S著酶解時(shí)間的延長(zhǎng)，反應(yīng)逐漸完全，酸價(jià)相應(yīng)升高，磷脂含量逐漸降低。綜合考慮，最佳酶解時(shí)間選取120 min。

2.2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)

結(jié)合單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選擇酶添加量(A)、50%檸檬酸添加量(B)、去離子水添加量(C)、酶解時(shí)間(D)為自變量，濃香菜籽油酶法脫膠綜合得分(Y)為因變量，運(yùn)用Design Expert V8.0.6軟件設(shè)計(jì)響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)。響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)因素水平見表1，響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表2，方差分析見表3。

表1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)因素水平

表2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

注：Y(綜合得分)=(酸價(jià)分值+磷脂含量分值)/2，其中酸價(jià)為2時(shí)100分，為3時(shí)0分，按線性分配相應(yīng)分值；磷脂含量為20時(shí)100分，為30時(shí)0分，按線性分配相應(yīng)分值。

通過(guò)Design Expert V8.0.6軟件對(duì)表2中的綜合得分進(jìn)行響應(yīng)面回歸分析，得到回歸方程：Y=69.85-7.57A+1.2B+0.77C+0.34D-1.18AB-0.72AC+0.14AD-0.22BC-0.018BD+0.022CD-5.29A2-5.36B2-1.07C2-1.15D2。

表3 方差分析

注：*表示顯著，P<0.05；**表示極顯著，P<0.01。

2.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

通過(guò)Design Expert V8.0.6軟件對(duì)響應(yīng)值(Y)進(jìn)行優(yōu)化分析，得出最優(yōu)工藝參數(shù)為酶添加量22.25 mg/kg、50%檸檬酸添加量259.23 mg/kg、去離子水添加量2.3%、酶解時(shí)間121.05 min，在此條件下綜合得分理論值73.14，即酸價(jià)(KOH)為2.33 mg/g，磷脂含量為22.07 mg/kg。為便于實(shí)際操作，選用酶添加量22 mg/kg、50%檸檬酸添加量260 mg/kg、去離子水添加量2%、酶解時(shí)間120 min，在此條件下進(jìn)行3組平行實(shí)驗(yàn)，得到的平均綜合得分為73.21，即平均酸價(jià)(KOH)為2.31 mg/g，平均磷脂含量為22.26 mg/kg。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論值吻合，相對(duì)誤差在有效范圍內(nèi)，說(shuō)明采用響應(yīng)面法優(yōu)化的濃香菜籽油酶法脫膠工藝參數(shù)可靠。酶法脫膠油收率為96.81%，較常規(guī)水化脫膠提高約1個(gè)百分點(diǎn)。

脫膠后的濃香菜籽油經(jīng)過(guò)滅酶活(85℃,5～10 min)、離心(3 000 r/min，3 min)、脫水(加5%菜籽餅粉20～30 min)、離心(3 000 r/min,3 min)、脫蠟(5℃，30 min)處理后得到的四級(jí)濃香菜籽油各項(xiàng)理化指標(biāo)均符合我國(guó)四級(jí)菜籽油標(biāo)準(zhǔn)，且芳香成分與常規(guī)水化脫膠的無(wú)明顯差異，該酶法脫膠工藝經(jīng)中試試驗(yàn)合格后即可應(yīng)用于現(xiàn)有四級(jí)濃香菜籽油脫膠工藝中。

3 結(jié) 論

通過(guò)響應(yīng)面優(yōu)化得到濃香菜籽油酶法脫膠最優(yōu)工藝條件為水浴溫度55℃、酸反應(yīng)時(shí)間3 min、酶添加量22 mg/kg、50%檸檬酸添加量260 mg/kg、去離子水添加量2%、酶解時(shí)間120 min，此條件下脫膠油酸價(jià)(KOH)為2.31 mg/g，較毛油僅提高0.87%，磷脂含量為22.26 mg/kg，較毛油降低95%，收率為96.81%，較常規(guī)水化脫膠提高約1個(gè)百分點(diǎn)。