酶法酯化脫酸米糠油產品質量與安全性評價

趙晨偉 王 勇 李明祺 李 明 李 磊 金青哲

(江南大學食品學院；食品科學與技術國家重點實驗室1，無錫 214022) (豐益(上海)生物技術研發中心有限公司2，上海 200137) (諾維信(中國)投資有限公司3，北京 100085)

米糠油是從稻米加工的副產物米糠中制取的植物油，因其營養物質豐富、含量高被世界衛生組織列為最健康的三種食用植物油之一[1]。

受稻米生產企業運輸、存放條件的限制，現階段國內米糠毛油的酸價普遍在20 mgKOH/g左右，有的甚至高達40 mgKOH/g以上[2]。為此，GB 2716—2018《食品安全國家標準 植物油》中將米糠毛油的酸價限定在25 mgKOH/g以下[3]。

對于如此高酸價的米糠毛油，若采用傳統的堿煉脫酸和物理脫酸，普遍存在煉耗高，得率低，有益營養物損失大等缺陷[4-6]，而近年發展起來的酶法酯化脫酸新工藝可有效避免這些問題。

酶法酯化脫酸利用脂肪酶的催化作用，使游離脂肪酸與毛油中存在的甘油、甾醇類物質(內源性酰基受體)發生酯化反應，轉變為酯的形式，達到降低油脂中酸價的目的。當內源性酰基受體不夠時，可以適當添加外源性物質(如甘油)[7]。目前酶法酯化脫酸研究主要集中于工藝條件優化上[8-16]，鮮見關于酶法脫酸油品的質量及安全性的報道。本研究對酶法酯化脫酸米糠油進行質量和安全性評估，并和傳統化學工藝進行對比，為新工藝的應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

米糠毛油：酸價17.38 mgKOH/g，已脫膠處理；成品米糠油：市售，采用傳統方法精煉；固定化脂肪酶：CALB酶；其他試劑為分析純。

1.2 儀器和設備

IKA880高速剪切機；TG18G臺式高速離心機；7820A氣相色譜儀； UV-2100分光光度計；1525高效液相色譜儀；TRACE GC Ultra TSQ Quantum XLS氣相色譜三重四級桿質譜聯用儀。

1.3 方法

1.3.1 酶法酯化脫酸

稱取一定量米糠毛油于三口燒瓶中，用堿液調pH至6附近，反應條件：甘油與游離脂肪酸摩爾比1∶3，加入甘油后利用高速剪切機進行剪切，剪切線速度25 m/s，剪切時間20 min，CALB酶添加量50 mg/kg，反應溫度70 ℃，反應時間6 h，真空度<1 000 Pa，通氮氣。反應結束后取樣10 000 r/min離心，收集油相并真空干燥得酶法酯化脫酸油。

式中：m1為精煉后所得成品油質量/g；m2為毛油質量/g。

式中：M1為精煉成品油伴隨物質量濃度/mg/kg；M2為毛油伴隨物質量濃度/mg/kg。

1.3.2 堿煉脫酸

稱取一定量米糠毛油于燒杯中，在攪拌狀態下加熱至80 ℃，然后加入濃度為12°Bè的液堿，總加堿量為理論加堿量及0.3%油重的超量堿，反應30 min后停止攪拌，離心分離油和皂，將分離獲得的油真空干燥，得到堿煉脫酸油。

1.3.3 脫酸油的后續常規精煉

脫色：將兩類脫酸油分別放入三口燒瓶中，加入2%的活性白土，在真空狀態下加熱至105 ℃，反應30 min后停止加熱，待物料溫度降低至60 ℃以下時抽濾除去白土，得到脫色油。

脫臭：將脫色油分別放入三口燒瓶，在通氮氣抽真空狀態下(真空度<100 Pa)加熱至240 ℃，反應2 h后停止加熱，繼續在通氮氣真空狀態下降溫至60 ℃，得脫臭油。

脫蠟脫脂：分別將脫臭油放入4 ℃冰箱中冷凍24 h，然后保溫過濾得成品油。

1.4 檢測方法

特征指標：包括脂肪酸組成在內的特征指標按GB/T 19112—2003要求進行測定。

質量指標：氣滋味、水分及揮發物、不溶性雜質、酸值、過氧化值、煙點等質量指標按GB/T 19112—2003要求進行測定。

維生素E的含量測定按照GB 5009.82—2016執行，甾醇含量測定按照GB/T 25223—2010執行，谷維素的含量測定按照LS/T 6121.2—2017執行，角鯊烯的含量測定按照LS/T 6120—2017執行，甘油酯組成的測定按照AOCS Official Method Cd 11b-91執行，甘油三酯組成的測定按照AOCS-TAG Ce5-86執行，反式脂肪酸的含量測定按照GB 5009.257—2016執行，3-氯丙醇酯(3-MCPD)和縮水甘油酯(GE)的含量測定按照AOCS official method Cd 29a-13執行。

2 結果與討論

2.1 特征指標

酶法、化學法脫酸油分別經后續常規精煉處理，得到成品米糠油，測定它們的折光指數、相對密度，碘值、皂化值和不皂化物含量，并與米糠毛油、市售成品米糠油、現行米糠油國家標準[17]進行對比，結果見表1。

由表1可知，酶法酯化脫酸成品米糠油的折光指數、相對密度，碘值、皂化值和不皂化物含量都在國標所規定的范圍內，均符合國標要求。

酶法酯化脫酸成品米糠油的折光指數、相對密度，碘值、皂化值與化學法脫酸成品米糠油、市售米糠油成品均無差異，但不皂化物含量比化學法高，米糠油的不皂化物主要包括維生素E、甾醇等營養物質，這說明酶法酯化脫酸過程更好保留了米糠油中的各種有益伴隨物，有利于提升米糠油的營養價值。

2.2 脂肪酸組成

酶法、化學法脫酸油分別經后續常規精煉處理，即得到成品米糠油，測定其脂肪酸組成，并與米糠毛油、市售成品米糠油、現行米糠油國家標準[17]以及已進入報批程序的米糠油新國家標準[18]進行對比，結果見表2。

脂肪酸組成是植物油的主要特征指標之一，由表2可知，酶法精煉成品米糠油的脂肪酸組成除亞麻酸外均符合現行國標要求，且與毛油、化學精煉產品米糠油、市售米糠油成品均無明顯差異；其亞麻酸含量也符合新國標報批稿的范圍。可見酶法酯化脫酸過程不會改變米糠油的脂肪酸組成。

2.3 甘油酯組成

酶法、化學法脫酸油分別經后續常規精煉處理，即得到成品米糠油，測定其甘油酯組成，并與米糠毛油、市售成品米糠油進行對比，結果見表3。

表1 米糠油的特征指標

注:酶法、化學法脫酸油分別經過了后續常規精煉處理。下同。

表2 米糠油的脂肪酸組成/%

表3 米糠油的甘油酯組成(以甘油酯總量計)/%

精煉植物油的主要成分是甘油酯，一般其含量在油脂質量的98%以上。在甘油酯中，甘油三酯又是主要成分，而甘油二酯、甘油一酯則是微量成分，其含量隨著精煉工藝而異。由表3可看出，通過酶法與化學法獲得的成品米糠油中，甘油一酯的含量與毛油沒有明顯差異。

酶法獲得的油品中甘油二酯含量相較于毛油有所提高，這是由于酶法酯化脫酸過程中，脂肪酶催化甘油、甘油一酯等與游離脂肪酸反應，可生成一定量的甘油二酯，且較多地保留在油中。當然，油中甘油二酯的含量也可以采用特殊精煉工藝來降低。但實際生產中對甘油二酯一般予以保留，這樣一方面可以提高油脂的精煉得率，另一方面，甘油二酯在降血脂、減少內臟脂肪、抑制體重增加等方面有重要功能[19]，不必刻意去除之。

兩種方法獲得的成品米糠油的甘油三酯含量與毛油沒有明顯差異，說明這兩種方法均沒有改變米糠油的甘油三酯組成。

2.4 甘油三酯組成

酶法、化學法脫酸油分別經后續常規精煉處理，即得到成品米糠油，測定它們的甘油三酯組成，并與米糠毛油、市售成品米糠油進行對比，結果見表4。

盡管目前國家標準并沒有規定植物油的甘油三酯組成情況，但甘油三酯組成反映了植物油的甘油三酯結構特征，可用于評判油脂真實性。由表4可看出，與市售成品米糠油和毛油相比，酶法脫酸沒有改變米糠毛油的甘油三酯組成。

表4 米糠油的甘油三酯組成/%

注：P-棕櫚酸，O-油酸，L-亞油酸，S-硬脂酸。

2.5 品質指標

酶法、化學法脫酸油分別經后續常規精煉處理，即得到成品米糠油，測定其各項品質指標，并與米糠毛油、市售成品米糠油、現行米糠油國家標準進行對比，結果見表5。

表5 米糠油的品質指標

米糠油的品質指標與精煉程度有很重要的關系[20]。二級油屬于高級食用油，精煉程度較深，從表5可看出，酶法酯化脫酸并經后續常規精煉處理得到的成品米糠油，其質量指標符合國標二級油要求。加熱實驗(280 ℃)和冷凍實驗(0 ℃儲藏5.5 h)在現行二級米糠油的國標中未作要求[17]，故未予以評價。新國標報批稿對煙點的要求放寬至190 ℃[18]，酶法獲得的產品的煙點為195 ℃以上，符合新國標的要求。

AOM值是反映油脂氧化穩定性的一個指標，數值越大說明油脂的氧化穩定性越好[21]。從表5可看出，酶法酯化脫酸的成品油較化學法高，這是由于酶法脫酸獲得的米糠油較大程度的保留了內源性的抗氧化物質，提高氧化穩定性。

2.6 油脂伴隨物組成

酶法、化學法脫酸油分別經后續常規精煉處理，即得到成品米糠油，測定其維生素E、植物甾醇、角鯊烯、谷維素等含量，并與米糠毛油、市售成品米糠油進行對比，結果見表6。

米糠油之所以被世界衛生組織列為最健康的3種食用植物油之一，正是因為其含有豐富的營養伴隨物，如谷維素、角鯊烯等。由表6可以看出，酶法很好地保留了米糠油中谷維素，保留率達到84.37%，而化學法僅37.72%，這是因為化學法中加入的堿可與谷維素反應，破壞谷維素的結構，堿煉時形成的皂膜則吸附谷維素(以及其他不皂化物)，造成谷維素大量損失。

酶法避免了化學法的缺陷，并使后續脫色、脫臭等精煉處理的程度降低，減少了甾醇、角鯊烯、維生素E等不皂化物的損失。由表3可算得酶法的維生素E保留率為86.05%，甾醇保留率為81.81%，角鯊烯保留率為84.35%，而化學法的維生素E保留率為75.98%，甾醇保留率為46.11%，角鯊烯保留率為73.51%。與化學法相比，酶法中有益伴隨物得到了更好保留，體現出優勢。

2.7 食品安全指標

酶法、化學法脫酸油分別經后續常規精煉處理，即得到成品米糠油，測定其反式脂肪酸、3-MCPD、GE等風險因子含量，并與米糠毛油、市售成品米糠油進行對比，結果見表7。

表7 米糠油的安全指標

米糠和米糠油本身不含有毒有害成分，若在油脂加工過程中操作得當，就可以有效控制食品風險因子的引入。由表7可看出，與市售油品和化學法獲得的成品米糠油相比，酶法獲得的成品米糠油中反式脂肪酸、3-MCPD、GE等風險因子的含量均較低，這是因為酶法脫酸過程操作條件柔和，前期有效去除了油中的游離脂肪酸，降低了后期后續常規精煉處理的負荷和脫色脫臭工段的溫度、時間，從而能夠有效避免反式脂肪酸、3-MCPD、GE等安全風險因子的大量生成[20]。

2.8 工藝指標

由于米糠中含有較高活力的解脂酶，使得米糠毛油具有較高的酸價，普遍在20 mgKOH/g左右，有的甚至高達40 mgKOH/g以上，為此，GB 2716—2018中將米糠毛(原)油的酸價限定在25 mgKOH/g以下[3]，而其他植物毛油酸價一般均限定在4 mgKOH/g以下，以保證米糠制煉油生產的順利進行。

對于酸價為17.8 mgKOH/g的毛油，對比了2種精煉方式的得率、輔料消耗、能耗等，結果見表8。

表6 米糠油的油脂伴隨物/mg/kg

注：TP-生育酚，TT-生育三烯酚。

表8 2種精煉方式的得率、輔料消耗、能耗對比

由表8可以看出，與傳統的化學法相比，在保證米糠油質量前提下，酶法煉油的得率提高了24.89%，噸汽耗降11.8%，噸電耗降25.81%，白土用量減少50%，軟水消耗降15.5%，尤其用堿量降78.6%，具有明顯的經濟與社會效益。

3 結論

米糠毛油采用酶法酯化脫酸工藝并經后續常規精煉處理，可獲得高質量的成品米糠油，成品米糠油的特征指標、質量指標均符合我國米糠油國家標準的要求。與傳統的化學法相比，酶法有效保留了生育酚、甾醇、角鯊烯、谷維素等營養伴隨物，而反式脂肪酸、3-MCPD、GE等風險因子生成量減少，使油品的營養價值和安全性提高，精煉得率大幅度提高，輔料消耗、能耗下降，具有很好的經濟和社會效益。