栀子果油软脱胶工艺优化及对栀子果油品质的影响

孙辰茹 许光治 张欣元 金清馨 屠梦婷 张有做

(浙江农林大学农业与食品科学学院1，临安 311300)

(浙江骄栀科技有限公司2，临安 311307)

(浙江省杭州高级中学3，杭州 310003)

关键字 栀子果油 软脱胶 磷脂

栀子为茜草科栀子属植物，是卫生部第1批发布的药食两用植物，性寒味苦，具有抗氧化［1－2］、护肝利胆［3］、降血糖［4］、抗炎镇痛［5］等作用。大多数研究都集中在栀子的药理活性上，对栀子果油的研究鲜有报道。栀子果的含油量在12%以上，含有较为丰富的脂肪酸，其中以亚油酸的含量最高，高于橄榄油、葵花籽油等［6］。栀子果油中含有丰富的植物甾醇、谷维素以及生育酚等活性成分［7］，还有镇定助眠以及治疗抑郁症等疗效［8－9］。因此，栀子果油作为一种有益于人体健康的新型功能植物油引起了人们的重视。

食用油需要经过脱胶、脱酸、脱色、脱臭等步骤精炼后才可以食用。精炼虽然可以食用油的安全品质，但也容易导致生育酚、植物甾醇等功能性微量营养物质的丢失。脱胶工艺被认为是油脂精炼加工中最重要的环节之一，部分功能性成分会在脱胶环节中损失。现在油脂精炼最常用的脱胶方法是水化或磷酸水化脱胶，但该工艺存在脱胶率不高、对不同品质的油脱胶效果不稳定等不足，且会导致油脂中的功能性成分的损失。近年来，膜法脱胶［10］、软脱胶［11］、酶法脱胶［12］等脱胶新技术开始应用于油脂精炼研究。软脱胶主要是通过在乳化剂中添加螯合剂EDTA(乙二胺四乙酸)和SDS(十二烷基硫酸钠)来完全将油中的磷脂脱除，EDTA能与钙离子、镁离子等金属离子形成稳定的络合体，进而离心脱除非水化磷脂，EDTA还能够去除毛油中的Fe3+，因而改善了油脂的氧化稳定性，且在实际生产中软法脱胶除了需要高剪切力的混合器和1台自清式离心机外，不需要其他的机械，因而软脱胶工艺极为简单［13］。

本实验在单因素的基础上运用正交实验对栀子果油软脱胶进行优化，并比较软脱胶与传统的磷酸水化脱胶对油脂品质及功能性成分的影响。以期为栀子果油的精炼工艺提供参考，促进栀子新产品的开发，增加栀子的附加值。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 原料与试剂

压榨栀子果油:浙江骄栀科技有限公司;EDTA(分析纯)、SDS(分析纯)、DPPH(分析纯)、正己烷(色谱纯)、乙腈(色谱纯)、实验用水均为超纯水。

1.1.2 仪器

UV－1800分光光度计;DK－8D型电热恒温水浴锅;H97恒温磁力搅拌器;MARS 6 CLASSIC微波消解系统;GD20石墨赶酸仪;TGL－20B－C高速离心机;气相色谱质谱联用仪;N－EVAP型氮吹仪。

1.2 实验方法

1.2.1 软脱胶工艺流程

栀子果油预热至预定温度，加入占油重5%的EDTA和SDS混合溶液，保温并搅拌一定时间，静置30 min，将栀子油转移到50 mL离心管中。在10 000 r/min离心20 min，上清液即为脱胶油。

1.2.2 软脱胶单因素实验

以EDTA浓度、SDS浓度、温度和时间为参数，分析其对脱胶的影响。在EDTA浓度30 mmol/L，SDS浓度30 mmol/L脱胶时间为30 min的条件下，设置脱胶温度分别为55、60、65、70、75 ℃，考察不同脱胶温度对脱胶效果的影响;脱胶温度65℃、EDTA浓度30 mmol/L、脱胶时间30 min条件下，SDS浓度分别设置为10、20、30、40、50 mmol/L，考察不同 SDS 浓度对脱胶效果的影响;在脱胶温度65℃、SDS浓度30 mmol/L、脱胶时间30 min条件下，设置EDTA浓度为 10、20、30、40、50 mmol/L，考察不同 EDTA 浓度对脱胶效果的影响;脱胶温度65℃，EDTA浓度30 mmol/L，SDS浓度30 mmol/L，设置脱胶时间为10、20、30、40、50 min，考察不同脱胶时间对脱胶效果的影响。

1.2.3 正交实验方法

以脱胶温度、脱胶时间、SDS浓度、EDTA浓度为因素，脱胶油中残留的磷脂含量为评价指标按L9(34)正交表设计实验，因素水平表见表1。

表1 正交实验水平因素表

1.2.4 磷酸脱胶工艺

参考陈雪芳等［14］磷酸脱胶的方法，将栀子果油预热至70℃，加入占油重0.3%的磷酸，恒温搅拌30 min，加入占油重3%的热水，静置使胶质沉降，后离心分离，上层则为脱胶油。

1.2.5 磷含量的测定

样品的消化:参考杨国燕等［15］的方法称取0.5 g栀子果油置于聚四氟乙烯消化管中，加入8 mL浓HNO3和2 mLH2O2，震荡后置于微波消解仪中1 h进行预消解，后按照表2设置程序进行消解，消解完全后将样品转移至烧杯中进行赶酸，蒸至近干，用超纯水将烧杯中的物质全部转移至50 mL容量瓶中，调节至中性并定容。同时，采用同样方法做空白实验。取样测定其吸光度，通过磷标准曲线算出磷含量。

标准曲线的绘制及磷含量的测定:参考万楚筠等［16］的方法。

1.2.6 栀子果油理化指标测定

过氧化值的测定按照GB 5009.227—2016测定;酸价的测定按照GB 5009.229—2016测定;碘值的测定按照 GB/T 5532—2008测定;色泽的测定按照GB/T 22460—2008测定;不皂化物含量按照 GB/T 5535.1—2008 测定。

1.2.7 栀子果油功能性成分测定

油样用乙醇－KOH进行皂化，反复洗涤皂化液，合并萃取液旋蒸至恒重，用无水乙醇复溶过膜后进行GC－MS分析。油样功能性成分GC－MS检测方法。GC条件:色谱柱为Rtx－5MS;进样口温度300℃;进样量1μL;分流比20∶1;载气:高纯氦气;流速:1 mL/min;程序升温:初始温度180℃，保持10 min，以20℃/min升温至260℃，保持45 min。MS条件:进样口温度230℃;离子源温度230℃;全扫描方式;溶液延迟2 min。

1.2.8 栀子果油抗氧化性的测定

栀子果油DPPH抗氧化活性测定:参考Farhoosh R［17］等的方法。分别称取脱胶前后的栀子果油配置成10、15、20、25、30、35、40 mg/L 不同浓度的三氯甲烷溶液。取1mL后加入1 mL含DPPH(0.006%)的三氯甲烷溶液混合，后静置于黑暗中2 h。吸取1 mL 0.006%的DPPH无水乙醇溶液和无水乙醇1 mL混匀后，在517 nm测定吸光值(A0)，再将已放置2 h的混合试剂于517 nm下测定吸光值(A1)，分别吸取1 mL各样品，加入无水乙醇1 mL，混匀，于室温下放置30 min后，在517 nm测定吸光值(A2)每个样品重复实验3次，取平均值。DPPH自由基清除率计算:

另以不同质量浓度(1、2、4、6、8、10 μg/mL)的TBHQ清除自由基的能力做标准曲线，计算栀子果油的TBHQ当量抗氧化能力。

1.2.9 数据处理

所有实验进行3次重复，结果表示为平均值±标准误。采用Origin9.0进行数据整理分析及作图，运用SPSS19.0对数据进行显著性分析，显著水平取0.05。

2 结果与讨论

2.1 软脱胶单因素实验

EDTA是一种有效的螯合剂，能够破坏磷脂与金属离子的络合物，并与这些金属离子形成非常稳定的络合物［11］。由图1可知，EDTA浓度为10～40 mmol/L时，脱胶油中的磷含量随着EDTA浓度的提高明显下降，当EDTA浓度到达40 mmol/L时，磷含量趋于平缓。因此，EDTA的浓度在40 mmol/L时脱胶效果达到最佳。

图1 各因素对磷脂含量的影响

在EDTA浓度为30 mmol/L、脱胶温度为65℃、脱胶时间为30 min条件下，在SDS浓度为10～30 mmol/L时，磷含量随着SDS浓度的增加而下降，这可能是因为EDTA在油中溶解度较低，SDS作为乳化剂提高了EDTA在油中的溶解度，因此加速了磷含量的下降。磷含量在30 mmol/L时趋于稳定，因此，SDS浓度为30 mmol/L时，脱胶效果最佳。

随着温度的升高，含磷量急剧下降，这是因为温度越高，亲水基与疏水基的相对运动加剧，磷脂分子的吸水能力增强利于磷脂的絮凝沉降。且一些螯合剂和乳化剂需在一定温度下才能充分与非水化磷脂结合，有效脱胶。当温度到达70℃时，磷含量最低，脱胶率达到90%以上，继续升高温度磷含量又开始上升，可能是由于温度过高不利于磷脂的沉降。因此，脱胶温度在70℃左右最为适宜。

随着脱胶时间的延长，磷含量先逐渐下降，在脱胶时间为30 min左右时，再延长脱胶时间，磷含量有一定的上升趋势，可能因为胶体的凝聚过程是可逆反应。磷脂从吸水到膨胀完全水化需要一定的时间，当磷脂充分水化后，胶体吸水膨胀达到一定的体积和密度，脱胶时间不再起到决定性的作用［18］。这种现象归因于磷脂重新分散于油相中，过长的脱胶时间会使得胶体与油相发生局部的乳化现象。同时，脱胶恒温时间过长也会提高脱胶成本并且影响油品质量［19］。因此，脱胶时间为30 min较为适宜。

2.2 正交实验结果

由表3可以得出，最优方案为A2B1C2D3，即脱胶时间为30 min，脱胶温度为65℃，SDS浓度为30 mmol/L，EDTA浓度为50 mmol/L，在这4个因素中，影响软脱胶效果的因素的主次顺序:脱胶时间＞EDTA浓度＞SDS浓度＞温度，此工艺条件下磷含量为 91.47 mg/kg，脱胶率达到 92.83%。

表3 正交实验结果

2.3 栀子果油脱胶前后理化指标的比较

由表4可知，栀子毛油中含有大量的磷脂，高达1 274.93 mg/kg，软脱胶后油脂中的磷含量降低到91.41 mg/kg，而磷酸脱胶油仍中含有 318.86 mg/kg的磷含量。且两种脱胶油的酸价、色泽及过氧化值均存在显著差异。软脱胶后油脂的色泽从Y=11，R=6.5变为 Y=11，R=5.6，因为在脱胶过程中形成的胶质具有一定吸附色素的作用。软脱胶油的酸价和过氧化值从原来的4.09 mg/g和19.69 mmol/kg下降到3.4 mg/g和17.68 mmol/kg。这可能是因为EDTA溶液呈碱性，中和了一部分的游离脂肪酸，导致了酸价的下降。而磷酸水化脱胶油的酸价和过氧化值都有所上升，这是因为在加热的条件下，加速了油脂的氧化，影响了油脂的氧化稳定性。

表4 栀子毛油和脱胶油的理化指标

2.4 栀子果油脱胶前后功能性成分含量的比较

通过GC－MS分析可知，栀子毛油含有丰富的功能性成分，以角鲨烯、β－谷甾醇和菜油甾醇的含量最为丰富，分别为 948.55 mg/kg和 2 020.12 mg/kg。经过脱胶工艺后的油脂所含功能性成分均有所降低，说明功能性成分会在脱胶工艺中造成损失。且通过表5对软脱胶油和磷酸脱胶油的功能性成分进行对比，发现软脱胶油中麦角甾醇和菜油甾醇的含量显著多于磷酸脱胶油。说明软脱胶工艺能够更好的保留功能性成分。

表5 栀子毛油和脱胶油的功能性成分含量/mg/kg

2.5 栀子果油脱胶抗氧化能力的比较

栀子果油的DPPH自由基清除能力如表6所示，并以常用的抗氧化剂TBHQ为对照。可以看出，栀子果油有较强的DPPH自由基清除能力，且与油的质量浓度存在正相关关系。阳性对照TBHQ的IC50=6.83 μg/mL，栀子果油质量浓度为 23.79 mg/mL时清除DPPH自由基的能力为50%，相当于6.46 mg/kg的TBHQ对DPPH自由基清除能力。软脱胶油的DPPH自由基清除能力与栀子毛油无显著差异，而磷酸脱胶油的IC50和TBHQ抗氧化能力当量与栀子毛油和软脱胶油均存在显著差异。说明软脱胶工艺对栀子果油的抗氧化能力影响小于磷酸脱胶工艺。

表6 栀子果油DPPH自由基清除能力

3 结论

软脱胶是一种十分高效的脱胶工艺，通过单因素和正交实验对栀子果油的软脱胶工艺进行优化，得出了最佳工艺条件为:脱胶时间30 min，脱胶温度70℃，SDS浓度为 30 mmol/L，EDTA浓度为 50 mmol/L。此时的磷含量从原有1 274.93 mg/kg降低到91.41 mg/kg，而磷酸脱胶完成后，油中仍有318.86 mg/kg的磷含量。与磷酸脱胶相比较，软脱胶后的栀子果油颜色变浅，过氧化值和酸价分别降低了10.21%、16.87%，而磷酸脱胶油的酸价及过氧化值相比于栀子毛油均显著上升，且两种脱胶方式均没有对栀子果油的功能性成分造成显著影响。从DPPH自由基清除能力来看，软脱胶油显著高于磷酸脱胶油。