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            油脂精煉過程中的脂溶性雜質指的是什么

            源通機械   時間:2012-12-30   閱讀:1276

            脂溶性雜質是指呈真溶液狀態存在于油脂內的一類雜質,主要有以下幾種。   (一)游離脂肪酸   毛油中的游離脂肪酸一是來源于油籽,二是甘油三酸酯在制油過程中受...

             脂溶性雜質是指呈真溶液狀態存在于油脂內的一類雜質,主要有以下幾種。
              (一)游離脂肪酸
              毛油中的游離脂肪酸一是來源于油籽,二是甘油三酸酯在制油過程中受熱或受解脂酶的作用分解游離產生。一般毛油中游離脂肪酸含量為0.5%~5%。陳米糠及棕櫚油在解脂酶的作用下,游離脂肪酸的含量可高達20%左右。
              油脂中游離脂肪酸的含量過高,會產生刺激性氣味影響油脂的風味,加速中性油的水解酸敗;不飽和脂肪酸對熱和氧的穩定性差,促使油氧化酸敗,妨礙油脂氫化順利進行并腐蝕設備。游離脂肪酸存在于油脂中,還會使磷脂、糖脂、蛋白質等膠溶性物質和脂溶性物質在油中的溶解度增加,它本身還是油脂、磷脂水解的催化劑。水在油脂中溶解度亦隨油中含游離脂肪酸的增加而增加。總之,游離脂肪酸存在于油脂中會導致油脂的物理化學穩定性削弱,須盡力除去。
              從油脂中除去游離脂肪酸的方法有化學法和物理法兩種。化學法即是堿中和法,游離脂肪酸與堿反應生成皂,皂腳從油中沉降或在離心力場中與油分離。物理法即用水蒸氣蒸餾的方法,使游離脂肪酸隨水蒸氣揮發溢出。
              (二)甾醇
              甾醇又稱類固醇,凡以環戊多氫菲為骨架的化合物統稱甾族化合物,環上帶有羥基的即為甾醇。其結構具有如下通式:
              甾醇是天然有機物的一大類,動植物組織內都有。動物普遍含膽甾醇,通常稱膽固醇,植物中很少含膽固醇。植物甾醇中主要的有谷甾醇、豆甾醇、麥角甾醇、菜油甾醇及菜籽甾醇等。
              油脂中甾醇的含量視油油脂品種的不同而異,椰子油、棕櫚油中含量較低,玉米胚油、小麥胚油中含量較高。
              在紫外光作用下,甾醇會轉變為維生素D。例如,麥角甾醇轉變為維生素D,具有生理活性,可用來治療人的軟骨病。膽固醇是體內合成活性激素的原料,但它存在油中會影響油的品質。植物甾醇在油中或呈游離態,或與脂肪酸生成酯類,或與其他物質生成配糖體。甾醇通常是無色、無味高熔點晶體,溶于非極性有機溶劑,難溶于乙醇、丙酮,不溶于水、堿和酸,對熱和化學試劑都較穩定,不易皂化。油脂堿煉時形成的皂腳能夠吸附去除極少部分的甾醇,油脂吸附脫色時可去除大部分甾醇,在油脂的高溫水蒸氣脫臭時也可除去部分甾醇。
              (三)生育酚
              維生素E是生育酚的混合物,主要存在植物油脂中,有的動物油脂也略有一些。維生素E對油脂具有抗氧化作用。維生素E可看作是色滿環的衍生物,有八種,即α、β、γ、δ生育酚及相應四種生育三稀酚。
              α-生育酚     β-生育酚     γ-生育酚     δ-生育酚
              5、7、8-三甲基   5、8-二甲基    7、8-二甲基    8-三甲基
              生育酚是淡黃色到無色、無味的油狀物。由于有較長的側鏈,因而是油溶性的,不溶于水,易溶于非極性有機溶劑,難溶于乙醇和丙酮。對酸、堿都較穩定。α、β-生育酚輕微氧化后其雜環打開并形成不具抗氧化性的生育醌。γ-生育酚在相同的輕微氧化條件下會部分轉變為苯并二氫吡喃-5、6-醌,它是一種深紅色物質,可使紅黃色部分氧化的植物油明顯地加深顏色。
              生育酚在油脂加工中損失不大,可富集于脫臭餾出物中,可以用分子蒸餾法來制備濃縮生育酚。生育酚在一般的食用油脂精煉過程中應盡力保留。
              (四)色素
              油脂中的色素可分為天然色素和加工色素。油脂中的天然色素主要是葉綠素、類胡蘿卜素(分為烴類的和醇類的)及其他色素。油料在儲運、加工過程中產生的新色素,統稱為加工色素。它們是由霉變及蛋白質與糖類的分解產物發生美拉德反應而產生的色素,或油脂及其他類脂物(如磷脂、棉酚)氧化、異構化產生的色素。
              植物油脂中常見的β-胡蘿卜素,又稱葉紅素,是烴類的類胡蘿卜素,含量視油品而異。棕櫚油中α、β-胡蘿卜素含量高達0.1%,故油呈棕紅色。醇類的類胡蘿卜素是烴類的類胡蘿卜素的羥基衍生物,常見的葉黃素是α-胡蘿卜素的二羥衍生物,常和葉綠素同存在于植物中。
              某些油脂如橄欖油、青皮大豆油、亞麻籽油及菜籽油中,含有一定的葉綠素或脫鎂葉綠素而呈暗綠或深綠色。葉綠素是一個二氫咔吩的衍生物,葉綠素不溶于水,易溶于有機溶劑。油脂中的葉綠素分A型(C55H72O5N4Mg)和B型(C55H70O6N4Mg)兩類。A型葉綠素約占75%,容易脫鎂;B型葉綠素約占25%,不易脫鎂。游離葉綠素對光和熱都很敏感,在稀堿中可水解為鮮綠色的葉綠酸鹽、葉綠醇和甲醇;在酸性條件下,分子中的鎂原子可被氫原子取代,葉綠素A生成暗綠色或深綠褐色的脫鎂葉綠素A。葉綠素B則脫鎂失色。
              油中色素不僅影響油品的外觀和使用性能,而且不同的色素對油品安定性的影響不同。葉綠素和脫鎂葉綠素是光敏物質,能被可見光或近紫外光激活,活化了的光敏物質將能量釋放給基態氧,使氧分子活化為具有較高能量的單電子結合的氧分子,使油脂不經自由基的分步反應而直接氧化為氫過氧化物,加速了油脂的氧化酸敗。目前人工合成的抗氧化劑對油脂的光氧化游離基反應無法終止。而胡蘿卜素是單電子氧分子的淬滅劑,從而起抗光氧化作用。
              另外,因胡蘿卜素高度不飽和而較油脂更易氧化,在氧化過程中與油爭奪氧,從而保護了油脂。但是,當它被氧化到一定程度后,便成為氧的載體,又會促進油脂氧化酸敗。
              油脂加工企業常用吸附劑對油脂中的色素進行脫除。
              (五)烴類
              大多數油脂均含有少量的(0.1%~1%)飽和烴或不飽和烴。這些烴類與甾醇、4-甲基甾醇等其他化合物一起存在于不皂化物中,有正鏈烴、異鏈烴及萜等。其中分布廣、含量較高的是三十碳六烯,俗稱角鯊烯,因首先發現存在于鯊魚肝油而得名,分子式為C30H50。
              角鯊烯是三萜醇及4-甲基甾醇的生源前體。純的角鯊烯極易氧化形成類似亞麻油的干膜。角鯊烯在油中有抗氧化作用,但它全氧化后又成助氧劑,氧化角鯊烯聚合物是致癌物。海產動物中角鯊烯含量高,橄欖油和米糠油角鯊烯含量也較高。
              另外,花生油中含有C15和C16的兩種不飽和烴類,大豆油中含有C18不飽和烴。一些油脂具有特殊氣味和滋味,與高碳不飽和烴類的存在有關。這些高碳不飽和物質在油脂氫化時還能降低鎳催化劑的活性,因此,須加以去除。烴類的飽和蒸汽壓比油脂的高,故工業上用減壓蒸餾將其脫除。
              (六)蠟和脂肪醇
              動植物蠟主要成分是脂肪酸和脂肪醇形成的酯,通常稱作蠟酯。組成比較復雜,結構式如下:
              式中:R1為脂肪酸的烴基(C19-C25),R2為脂肪醇的烴基(C26-C32)。油脂中的蜂蠟、巴西蠟、糠蠟、棕櫚蠟及蟲蠟等均為此類物質。其他成分包括游離酸、游離醇、烴類,還有其他的酯如甾醇酯、三萜醇酯、二元酸酯、交酯、羥酸酯及樹酯。
              一般的植物油脂中都含有微量的蠟,其中以米糠油、棉籽油、芝麻油、玉米胚油和小麥胚芽油中蠟質的含量較高。純凈的蠟在常溫下呈結晶固體,因種類不同則熔點有差異。蠟質的結晶狀微粒分散在油中,使油呈混濁狀而透明度差,影響油品的外觀和質量。
              脂肪醇是蠟的主要成分,游離脂肪醇較少,主要以酯的形態存在于蠟中。脂肪醇從C8開始,高可達C44,以直鏈偶碳伯醇為主,也有多種支鏈醇(仲醇),一般是帶一個甲基的支鏈醇。還有多種不飽和醇以及少量的二元醇。許多脂肪醇具有生理活性,例如:正三十烷醇又名蜂花醇[CH3(CH2)28CH2OH],是近年發現的具有調節植物生長活性物質,一種植物生長激素。在米糠蠟及蜂蠟的脂肪醇中,蜂花醇約占半數,可加以利用。
              脂肪醇和蠟對熱、堿較穩定,屬難皂化或不皂化的物質,一般采用低溫結晶過濾或液?液萃取法除去。
              (七)特殊雜質
              某些油料的毛油中含有特殊的雜質。毛棉籽油中含有一定量的棉酚,且根據油脂加工工藝的不同,毛棉油中的棉酚含量也不同。一般經熱榨得到的毛棉油含0.36%(冷榨僅含0.007%)的棉酚,己烷浸出得到的毛棉油含0.23%的棉酚,而精煉棉籽油中棉酚的含量為0.01%。棉酚為具有較強的抗氧化能力,但是由于毒性和色澤的問題應盡量降低其在棉油中的含量。棉酚分為游離棉酚、結合棉酚和變性棉酚三種類型。游離棉酚呈弱酸性,能與堿作用生成不溶于油脂的棉酚鈉鹽,在油脂堿煉時隨皂腳除去。
              芝麻素、芝麻酚林及芝麻酚是芝麻油中特有組分。其中,芝麻酚易揮發,在毛油中的含量約為0.1%,在脫臭油中可降至1ppm以下。研究表明:芝麻酚是一種很強的抗氧化劑,抗豬油氧化能力僅次于PG。芝麻酚林在芝麻油中含量較多,約為0.3%~0.6%。芝麻酚林本身的抗氧化能力極弱,但是在無機酸及氫化條件下可水解產生芝麻酚而增強其抗氧化效果。芝麻素在芝麻油中的含量很高,約為0.4%~1.1%。芝麻素本身不顯顏色,但氧化或與其他物質結合后,就會生成顏色很深的物質,因而被稱為色原體。例如,與乙酸酐產生紅色,繼而變為綠色;與硫酸和過氧化氫產生綠色。
              油菜籽中含有硫代葡萄糖甙(也稱芥子甙),含量約1%~2%。這種物質在油中產生辛辣味。芥子甙水解后降解產物有異硫氰酸酯、硫氰酸酯、腈等,它們大多是易揮發性物質,在加工過程較易逸出,尤其在真空脫臭工序。異硫氰酸酯易水解,產生氧硫化碳;氧硫化碳水解產生二氧化碳與硫化氫。硫化氫對設備腐蝕能力很強。氫化菜籽油時,須先將油中的含硫量降至5ppm以下,方可加氫,否則,金屬催化劑會很快中毒失效。
              其他油品如蓖麻油含有蓖麻堿,也稱蓖麻籽白朊;茶油中含有皂甙;橡膠籽油含有膠素。這些物質混入油中都會影響油品質量和色澤,須設法除去。
              (八)其他油溶性雜質
              油脂在制取、儲運過程中,產生的水解產物除脂肪酸外,還有甘一酯,甘二酯和甘油。油脂氧化后會產生醛、酮、酸、過氧化物等。由于環境、設備或包裝器具的污染,使油脂含有微量金屬離子。通常毛油中含銅約0.1~0.3ppm,錳為0.1~0.7ppm,鐵為1~5ppm。個別毛油中鋅的含量約為0.85~1.1ppm,鈉為0.03~5ppm,溴為0.01~4ppm。魚油中含有較多的砷(3~25ppm)。這些物質有的是油脂水解酸敗的催化劑;有的會使油產生異味而影響油脂質量和穩定性,因此須在精煉中加以脫除。
              五、多環芳環烴、黃曲霉素及農藥
              (一)多環芳烴
              多環芳烴(簡稱PAH)是指兩個以上苯環稠合的或是六碳環與五碳環稠合的一系列芳烴化合物及其衍生物。如苯并(a)蒽、苯并(a)菲、苯并芘[簡稱B(a)P]、二苯并芘(b、e)和三苯并芘等。
              自然界已發現的多環芳烴約有200多種,其中很多都具有致癌活性。B(a)P是PAH類化合物中的主要食品污染物。植物油料除在生長過程中,受空氣、水和土壤中的PAH污染外,加工中還由于煙熏和潤滑油的污染,或油脂及種籽內的有機物高溫下熱聚變形成PAH,使得有些毛油中存在著B(a)P,其含量約為1~40ppb,經重煙熏的椰子制得的毛油中,含量高達393ppb。
              苯并芘是由五個甭環稠合成的多環芳烴,分子式為C20H12,分子量為250。常溫下為固體,一般呈黃色單斜針狀或菱形片狀結晶,沸點為312℃/1.33kPa。在水中的溶解度很小,但能溶于環己烷、苯、甲苯、己烷和丙酮等有機溶劑。微溶于乙醇,在甘油中的溶解度為四千分之一。
              苯并芘等芳烴稠化合物,不易與堿起化學反應,而易與硝酸、過氯酸或氯磺酸起反應;對負電性強的鹵素的化學親和力較強,也能被帶正電荷的吸附劑如活性炭、木炭或氫氧化鐵所吸附,但不能被帶負電荷的吸附劑吸附。油脂中的多環芳烴化合物一般采用活性炭進行吸附,或用特殊的蒸餾處理方法脫除。
              (二)黃曲霉毒素
              黃曲霉毒素的基本結構有二呋喃環和香豆素,是黃曲霉、寄生霉和溫特霉的代謝產物。高溫高濕地區生產的花生、玉米、棉籽等油料生長期長,因霉爛變質極易污染,受污染的油料制取的毛油中,其含黃曲霉毒素有時高達1000ppb至10000ppb。黃曲霉毒素屬劇毒物,毒性高于氰化鉀,是目前發現強的化學致癌物質,致癌力為奶油黃(二甲基偶氮苯)的900倍,比二甲基亞硝胺誘發肝癌的能力大75倍。油脂中的黃曲霉毒素含量盡管甚微,為保障人民身體健康,應根據食油衛生標準采取適當的工藝加以脫除。
              黃曲霉毒素耐熱,在一般烹飪加工的溫度下不易破壞,高于280℃時才會發生裂解。它在水中的溶解度較低,易溶于油和一些有機溶劑,如氯仿和甲醇,但不溶于乙醚、石油醚和乙烷。在堿性條件下,其結構中的內脂環可被破壞形成香豆素鈉鹽,該鹽能溶于水。在酸性條件下,能發生逆反應,恢復其毒性。其反應式為:
              堿煉配合水洗,可以使油中含黃曲霉毒素降至標準含量以下。黃曲霉毒素能被活性白土、活性炭等吸附劑吸附,在紫外光照射下也能解毒,采用溶劑萃取、化學藥品破壞和高溫破壞等方法均有一定效果。工業上常用堿煉-水洗和吸附法從油中除去。
              (三)農藥
              作物防蟲害和除雜草,農藥的使用日益普及。油料作物收獲后都不同程度殘留一定量農藥。目前,廣泛使用的農藥一般為有機磷和有機氯類。油脂制取、儲運等過程中也都有可能污染上農藥。毛油精煉后其殘留量極少,特別是經脫臭工序處理后其殘留量可在低檢出量以下。
              食品中殘留的農藥對人體的肝、腎和神經系統均能產生危害,攝入量較大則會有畸形、促癌和致癌作用。為了保障人民身體健康,應當把進入油脂中的殘留農藥脫除干凈。
              毛油中的殘留農藥,可以用完整的精煉工藝,尤其是負壓脫臭處理予以脫除。
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