正交試驗優化豬網油實驗室堿煉脫酸工藝

姚 堯，仝宗興，李 誠*，付 剛

（四川農業大學食品學院，四川 雅安 625014）

正交試驗優化豬網油實驗室堿煉脫酸工藝

姚 堯，仝宗興，李 誠*，付 剛

（四川農業大學食品學院，四川 雅安 625014）

采用實驗室堿煉法脫除高酸值豬網油中的游離脂肪酸，研究堿液質量分數、超堿量、堿煉時間和堿煉初溫對豬網油酸值和得率的影響。在單因素試驗的基礎上，設計四因素三水平正交試驗，對豬網油實驗室堿煉脫酸工藝參數進行優化。最佳堿煉脫酸條件：堿液質量分數21%、超堿量0.1%、堿煉時間70 min、堿煉初溫45 ℃。采用上述脫酸條件，所得豬網油酸值為0.125 5 mg KOH/g、得率為78.89%，說明此方法可以有效脫除豬網油中的游離脂肪酸。

豬網油；堿煉脫酸；酸值；得率；工藝

豬油是由提取自健康豬的脂肪組織經干法或濕法煉制而成的一種動物油，長期以來深受我國廣大消費者喜愛。它不僅是豐富的食物能源，還含有多種人體必需脂肪酸及脂溶性維生素[1]。另外，其獨特的風味使其具有增進食欲的作用[2]。除日常食用外，豬油通過分提、氫化、酯交換等改性方法在食品工業領域具有重要地位[3-5]。

豬脂肪主要分布于皮下、腸系膜、心外膜、大網膜、腹膜及腎周圍等處[6]。取于大網膜脂肪的豬油稱為“網油”，民間亦稱作“水油”，具有來源較廣、成本較低的優點。對于取于不同部位的豬油，其油脂成分也有較大區別[7]。由于豬網油中水分和灰分含量較高，高溫熔煉過程中會發生氧化、水解等不良反應，導致粗煉油酸值（acid value，AV）達到6mg KOH/g以上，遠高于國家相關標準，影響其食用品質和營養價值，因此需要通過脫酸降低其酸值。

油脂脫酸方法包括堿煉法、萃取脫酸法、超臨界CO2萃取法、膜分離法、酯化法等[8-11]。堿煉法即用堿中和油脂中游離脂肪酸的方法，因工藝簡單，成本低廉，是工業生產中最常用的脫酸方法[12]。此外，還有堿煉脫酸過程中所用堿液質量分數、超堿量、溫度等因素對脫酸效果和煉耗高低影響較大，因此有必要選擇最佳操作工藝，以降低煉耗，提高經濟效益[13]。而目前的堿煉脫酸研究主要針對牛油、雞油、梔子油、葡萄籽油及混合豬脂原料煉得豬雜油等油脂[14-18]，針對高酸值、低成本的豬網油的相關研究未見報道。本研究考察了堿液質量分數、超堿量、堿煉時間和堿煉初溫4 個方面對豬網油脫酸效果的影響，并對豬網油實驗室堿煉脫酸工藝參數進行優化，以期為工業化生產優質豬油、提高豬網油利用率提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豬網油 四川佳享食品有限公司雅安銷售點；乙醚、乙醇（均為分析純） 四川西隴化工有限公司；酚酞指示劑、KOH、NaOH（均為分析純） 成都市科龍化工試劑公司。

1.2 儀器與設備

BT-12S電子天平 德國Sartorius公司；PTHW普通恒溫多聯電熱套 鞏義市予華儀器有限責任公司；DZ-5不銹鋼電熱蒸餾水器 上海三申醫療器械有限公司；SXC12型絞肉機 上海雙碟廚具有限公司大溪分公司；RE-5203型旋轉蒸發儀 上海亞榮生化儀器廠；HJ-3恒溫磁力攪拌器 常州國華電器有限公司；BR4i型多功能冷凍離心機 法國Thermo Jouan公司。

1.3 方法

1.3.1 豬網油煉制

將剔除雜質后的干凈豬網油切成1 cm3的小塊，放入絞肉機中絞制后置于電熱套中在120 ℃條件下高溫煉制90 min，得到粗煉豬網油以備脫酸。

1.3.2 豬網油實驗室堿煉脫酸工藝

流程：粗煉豬網油→加熱→加入NaOH溶液混合→升溫→離心→水洗→干燥→脫酸油。

取100 g粗煉豬網油于圓底燒瓶中，置于恒溫磁力攪拌器上，加熱到一定溫度，將豬油在200 r/min轉速條件下強烈攪拌，緩慢滴加一定量的堿液，全部堿液在5～10 min內加完，調低轉速中和反應一定時間，靜置加熱使其升溫至70 ℃，恒溫靜置5 min，使油皂易于分離，然后倒入離心管中以4 000 r/min的轉速進行離心分離5 min。離心完畢將油皂分離后，把豬油倒入燒瓶中在恒溫磁力攪拌器加熱到85 ℃，加入30～50 mL 85 ℃左右的熱蒸餾水，中速攪拌5 min，用分液漏斗分離出廢水，將豬油倒回燒瓶重復水洗數次，直至在廢水中滴加酚酞不變色（油為中性）為止。將水洗后的豬油轉入旋轉蒸發儀中，在最大真空度條件下真空干燥脫水，溫度控制在80 ℃。稱取干燥后的油質量，計算得率，測定酸值。

1.3.3 加堿量的確定

堿煉添加總堿量包括中和游離脂肪酸的堿量（理論堿量）和滿足工藝要求而多加的堿量（超堿量），超堿量通常為油質量的0.05%～0.30%。油脂堿煉時理論用堿量一般根據粗油的酸值計算。

式中：m（NaOH）為NaOH的理論添加量/g；AV為毛油的酸值（以KOH計）/（mg/g）；m油為毛油的質量/g；M（NaOH）為NaOH的相對分子質量，40.0；M（KOH）為KOH的相對分子質量，56.1。

式中：m（NaOH）為實際用堿量/g；m’（NaOH）為NaOH的理論添加量/g；m’’（NaOH）為NaOH的額外添加量/g；C為NaOH的純度/%；ω為NaOH溶液的質量分數/%。

1.3.4 脫酸工藝條件優化

1.3.4.1 堿煉用堿液質量分數的確定

測定同批次高溫煉制所得豬網油的酸值，按照1.3.3節中堿煉脫酸的方法進行脫酸，在超堿量0.3%、堿煉時間30 min、堿煉初溫50 ℃條件下，設定堿液質量分數分別為12%、15%、18%、21%、24%，測定所得脫酸油的酸值和得率。每個處理平行測定3 次，結果取平均值。

1.3.4.2 堿煉用超堿量的確定

測定同批次高溫煉制所得豬網油的酸值，按照1.3.3節中堿煉脫酸的方法進行脫酸，在堿液質量分數18%、堿煉時間30 min、堿煉初溫50 ℃條件下，設定超堿量分別為0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%、0.3%，測定所得脫酸油的酸值和得率。每個處理平行測定3 次，結果取平均值。

1.3.4.3 堿煉時間的確定

測定同批次高溫煉制所得豬網油的酸值，按照1.3.3節中堿煉脫酸的方法進行脫酸，在堿液質量分數18%、超堿量0.2%、堿煉初溫50 ℃條件下，設定堿煉時間分別為10、30、50、70、90 min，測定所得脫酸油的酸值和得率。每個處理平行測定3 次，結果取平均值。

1.3.4.4 堿煉初溫的確定

測定同批次高溫煉制所得豬網油的酸值，按照1.3.3節中堿煉脫酸的方法進行脫酸，在堿液質量分數18%、超堿量0.2%、堿煉時間50 min條件下，設定堿煉初溫分別為40、45、50、55、60 ℃，測定所得脫酸油的酸值和得率。每個處理平行測定3 次，結果取平均值。

1.3.4.5 正交試驗優化工藝條件

在單因素試驗基礎上，以堿液質量分數、超堿量、堿煉時間、堿煉初溫為因素，進行正交試驗，以所得脫酸油的酸值和得率為指標，確定豬網油堿煉脫酸的最佳工藝條件，正交試驗各因素水平見表1。

表1 正交試驗因素水平表Table 1 Factors and levels used in orthogonal array design

1.3.5 酸值的測定

參照GB/T 5530—2005《動植物油脂酸值和酸度測定》[19]。

1.3.6 得率的計算

式中：m1為脫酸前豬網油的質量/g；m2為脫酸后豬網油的質量/g；AV1為脫酸前豬網油的酸值（以KOH計）/（mg/g）；AV2為脫酸后豬網油的酸值（以KOH計）/（mg/g）。

1.3.7 數據分析

單因素試驗數據采用SPSS 17.0軟件進行單因素方差分析和鄧肯多重比較，正交試驗數據運用Minitab軟件進行處理。

2 結果與分析

2.1 堿煉用堿液質量分數的確定

圖1 堿液質量分數對豬網油酸值和得率的影響Fig.1 Effect of sodium hydroxide concentration on the acid value and yield of lard

由圖1可見，堿液質量分數對豬網油的酸值和得率有顯著影響。當所用堿液質量分數在12%～18%范圍內時，隨著堿液質量分數的增大，豬網油的酸值迅速降低，而得率逐漸增加。繼續增大所用堿液質量分數，酸值呈現出上升趨勢，而得率也顯著下降。Sayre等[20]在對米糠油的精煉研究中也發現相同的變化規律。出現這種現象的原因在于堿液質量分數過低或過高，NaOH不能與游離脂肪酸充分接觸，中和反應不完全，脫酸效果不佳。且NaOH用量較低時，生成的水皂溶膠受到較弱的堿析作用，導致皂腳凝聚差，使皂腳中乳化油損失嚴重[21]；但是過濃的堿液易造成中性油的皂化，從而導致得率下降，故18%是較理想的堿液質量分數。

2.2 堿煉用超堿量的確定

圖2 超堿量對豬網油酸值和得率的影響Fig.2 Effect of excessive alkali amount on the acid value and yield of lard

由圖2可見，隨著超堿量的增加，豬網油中游離脂肪酸中和逐漸完全，豬網油酸值逐漸降低，得率隨超堿量的增加呈現先增大后平緩再減小的趨勢。因為當堿量不足時，游離脂肪酸不能完全中和，脫酸效果較差，同時豬油皂腳不能很好地絮凝，導致分離困難，得率不高。超堿量從0.15%增加到0.2%，得率沒有顯著變化，繼續增大超堿量，中性油皂化嚴重，導致極大的損失，因此綜合考慮確定0.2%為較優超堿量。這與黃凱信等[15]在鹽焗雞鹵汁分離雞油脫酸工藝的研究及牛玉芝[21]在黃連木油的精煉研究中的結果一致。

2.3 堿煉時間的確定

圖3 堿煉時間對豬網油酸值和得率的影響Fig.3 Effect of alkali refining time on the acid value and yield of lard

由圖3可見，隨堿煉時間的延長，豬網油酸值和得率分別呈現先減小后增大和先增大后減小的趨勢。因為堿煉時間的適當延長可以使堿與游離脂肪酸充分接觸，中和完全。當油與堿接觸時間太短時，皂腳的稠度和油脂的黏度都比較高，皂和油不易分離，得率較低。但當油與堿接觸時間過長時，中性油皂化的概率大，導致得率下降。另外，50 min后豬網油酸值出現回升，可能是由于反應時間過長導致部分中性油發生水解[22]。因此，綜合考慮選擇堿煉時間為50 min。易建華等[23]對蘋果籽油進行堿煉法脫酸的研究中，也發現毛油酸值隨中和時間的延長出現先下降再升高的現象，并選擇40 min為適宜堿煉時間。得率的變化規律與王衛芬[24]在蛋黃油脫酸及蛋黃卵磷脂純化工藝研究中的結果一致，都呈現先升高后降低的趨勢，并選擇15 min為適宜堿煉時間。本研究所得適宜堿煉時間與上述研究不同，主要是油脂原料種類不同所致。

2.4 堿煉初溫的確定

圖4 堿煉初溫對豬網油酸值和得率的影響Fig.4 Effect of initial refining temperature on the acid value and yield of lard

由圖4可見，豬網油的酸值和得率都隨堿煉初溫的升高而逐漸增大，當溫度達到50 ℃后，得率出現下降趨勢。因此選擇50 ℃作為較適堿煉初溫。鄧強等[25]在玉米油的精制工藝研究中也發現，堿煉溫度的上升會導致玉米油回收率的持續下降。這可能是由于過高的堿煉初溫促進了中性油脂皂化，使得皂腳生成快，皂粒疏松上浮，產生乳化現象，使得油皂不易分離。溫度較低時，中和反應進行緩慢，堿煉不徹底，且由于中性油的乳化造成精煉油回收率下降。但提高反應溫度雖然有利于中和反應的進行，但不利于油脂品質的保持，即并不是溫度越高越有利于又有利于油脂脫酸。

2.5 豬網油堿煉脫酸正交試驗

表2 正交試驗方案及結果Table 2 Orthogonal array scheme and results

表3 得率正交試驗方差分析表Table 3 Analysis of variance for lard yield

表4 酸值正交試驗方差分析表Table 4 Analysis of variance for acid value

由表2中的均值分析可知：以得率為指標，較優工藝條件為A3B1C1D2，即堿液質量分數21%、超堿量0.1%、堿煉時間30 min、堿煉初溫50 ℃。由表3極差分析可得，各因素對得率影響的主次順序依次為超堿量＞堿液質量分數＞堿煉時間＞堿煉初溫；以酸值為指標，較優工藝條件為A3B2C3D1，即堿液質量分數21%、超堿量0.2%、堿煉時間70 min、堿煉初溫45 ℃，由表4的極差分析可得，各因素對酸值影響的主次順序依次為堿煉初溫＞堿煉時間＞超堿量＞堿液質量分數。方差分析結果表明，除堿煉初溫對得率影響顯著外，其余各因素均對其有極顯著影響；堿煉時間和堿煉初溫對酸值均有極顯著影響，超堿量對其影響顯著，而堿液質量分數對酸值并無顯著影響。

綜合考慮，21%為適宜的堿液質量分數；超堿量對得率影響極顯著，加入0.1%為宜；堿煉時間對酸值比對得率的影響顯著，且適當延長堿煉時間，有利于油的色澤改善和其他雜質的消除，選擇70 min為適宜堿煉時間；堿煉初溫對酸值比對得率的影響顯著，選擇45 ℃為適宜堿煉初溫。綜合脫酸率和得率確定最佳的脫酸條件為A3B1C3D1，即堿液質量分數21%、超堿量0.1%、堿煉時間70 min、堿煉初溫45 ℃。在此條件下進行雙平行驗證性實驗所得豬網油得率78.89%、酸值0.125 5 mg KOH/g。

3 結 論

粗煉豬網油在適宜條件下，經堿煉脫酸處理可以使其酸值顯著降低，各因素對豬油得率有顯著影響。在本實驗室條件下，得到豬網油最佳堿煉脫酸條件為堿液質量分數21%、超堿量0.1%、堿煉時間70 min、堿煉初溫45 ℃。在此條件下對其進行脫酸處理所得豬網油酸值為0.125 5mg KOH/g、得率為78.89%。

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Optimization of Alkali Deacidification Process for Lard from the Greater Omentum by Orthogonal Array Design

YAO Yao, TONG Zong-xing, LI Cheng*, FU Gang
(College of Food Science, Sichuan Agricultural University, Ya’an 625014, China)

Lard, obtained from the greater omentum, was subjected to alkali refining for the removal of free fatty acids in this study. The effect of sodium hydroxide concentration, excessive alkali amount, treatment time and initial temperature on the acid value and yield of lard were explored. Using a four-variable, three-level orthogonal array design established based on single factor experiments, the optimum deacidification conditions for lard were achieved by refining with 21% aqueous sodium hydroxide at an excessive alkali amount of 0.1% for 70 min at an initial temperature of 45 ℃. Under these conditions, the acid value of lard was reduced to 0.125 5 mg KOH/g and the refining yield was 78.89%.

lard from the greater omentum; alkali deacidification; acid value; yield; process

TS224.6

A

1002-6630（2014）24-0086-05

10.7506/spkx1002-6630-201424016

2014-05-04

姚堯（1991—），女，碩士研究生，研究方向為畜產品加工及質量安全控制。E-mail：yaoyao.824@qq.com

*通信作者：李誠（1964—），男，教授，博士，研究方向為畜產品加工及質量安全控制。E-mail：lichenglcp@163.com