不同方法脱除米糠蜡糊中胶质的对比研究

陈小军,李桂华＊,刘振韬

(1.河南工业大学粮油食品学院,河南郑州 450052;2.信阳供电公司生产技术部,河南信阳 464000)

不同方法脱除米糠蜡糊中胶质的对比研究

陈小军1,李桂华1＊,刘振韬2

(1.河南工业大学粮油食品学院,河南郑州 450052;2.信阳供电公司生产技术部,河南信阳 464000)

以米糠蜡糊为原料,采用 4种方法对米糠蜡糊进行脱胶研究.单因素分析表明,采用单纯加入蒸馏水对米糠蜡糊脱胶效果较差,20%磷酸溶液与 10%柠檬酸溶液对米糠蜡糊的脱胶效果差别不明显,DG-吸附剂对脱除米糠蜡糊中的胶质具有较好的效果.DG-吸附剂在脱胶时间 70 min,脱胶温度 80℃,脱胶剂用量 9%的条件下可以使米糠蜡糊中的磷脂由 3.61%降至0.16%,并且减轻了后续脱色的负担.

米糠蜡糊;脱胶;磷脂含量

0 前言

米糠蜡是水稻生长过程中生化合成的天然脂质,是由高级脂肪酸和高级一元醇所组成的酯类混合物,和油脂等一起共存于稻谷皮层中,在米糠榨油或溶剂浸出制油过程中,随同油脂分离出来[1].

米糠蜡糊的胶质主要是磷脂,其他胶质还有蛋白质及其分解产物、黏液质以及胶质与多种微量金属 (Ca、Mg、Fe、Cu)形成的配位化合物和盐类.脱胶的主要目的是去除磷脂、微量重金属、蛋白质、糖类和一些热敏性色素.水化法脱除米糠蜡糊中的胶质,是利用磷脂与水接触凝聚成胶团,然后进行分离的方法.酸化法与水化法相似,在脱胶过程中加入的是含有磷酸或柠檬酸的水溶液,利用柠檬酸和磷酸可以使非水化磷脂转化成水化磷脂,能更好地脱除米糠蜡糊中的磷脂.DG-吸附剂脱除米糠蜡糊中胶质的方法为本实验室的方法.DG-吸附剂是采用对胶体具有吸附特性的膨润土和硅酸盐、促使非水化磷脂转化成水化磷脂的柠檬酸、具有助滤作用的珍珠岩按一定比例配制而成.DG-吸附剂对米糠蜡糊中的磷脂具有一定的吸附作用,在一定条件下形成吸附与解吸的平衡状态,然后进行离心分离.

国内外对于米糠蜡的脱胶研究较少.日本有专利报道[2],在利用乙醇精制米糠蜡的过程中,利用部分磷脂溶于乙醇的特性,可以脱除米糠蜡中的部分磷脂.浙江粮食科学研究所[3]采用酸化法对米糠蜡进行脱胶研究,100 g米糠蜡 (丙酮可溶物 42%)可以脱除胶质 5.3 g.

作者采用蒸馏水、20%磷酸溶液、10%柠檬酸溶液、DG-吸附剂 4种方法对米糠蜡进行脱胶研究.探讨时间、温度、用量 3个因素对脱胶效果的影响,并对 4种脱胶方法进行对比.

1 材料与方法

1.1 试验原料

米糠蜡糊:山东安康制药有限公司提供,理化指标见表1.

表1 米糠蜡糊的理化指标

1.2 试剂与仪器装置

10%柠檬酸溶液、20%磷酸溶液、DG-吸附剂 (膨润土、硅酸钠、珍珠岩、柠檬酸混合配制而成)、钼酸钠、盐酸、硫酸、氧化锌、氢氧化钾、磷酸二氢钾、硫代硫酸钠、硅酸钠、韦氏试剂以及常用指示剂,以上试剂除特别说明外均为分析纯.

DZF—6050真空干燥箱:上海申贤恒温设备厂;CSCL—3型智能恒温磁力搅拌器:上海豫康科教仪器设备有限公司;BS210—S电子天平:北京赛多利斯仪器系统有限公司;TU—1800PC紫外可见分光光度计:北京普析通用仪器有限公司.

1.3 试验方法

1.3.1 原料理化性质的测定

酸价测定 (GB/T 5530-2008);丙酮不溶物含量测定 (SN/T0802.2-1999);磷脂含量的测定(GB/T 5537-2005);水分及可挥发物含量测定(GB/T 5529-2008).

1.3.2 米糠蜡糊脱胶的方法

水化法、20%磷酸溶液法、10%柠檬酸溶液法:准确称取 50 g米糠蜡糊于搅拌加热装置中升高至指定温度,按米糠蜡糊质量加入一定百分量的溶液 (所加入的溶液应加热至反应温度),在恒温搅拌条件下进行一定时间后,放入保温箱中静置 24 h分层,上层为脱胶米糠蜡糊,下层为磷脂与水的絮凝产物.

DG-吸附剂脱胶方法:准确称取 50 g米糠蜡糊于搅拌加热装置中升高至指定温度,按米糠蜡糊质量加入一定百分量的 DG-吸附剂,在恒温搅拌条件下进行一定时间后,进行离心分离,离心分离后上层为脱胶后的米糠蜡糊,下层为吸附了磷脂的DG-吸附剂.

脱胶后米糠蜡糊按照 GB/T 5537-2005测定磷脂含量来评价脱胶效果.

1.3.3 磷含量测定的标准曲线

利用磷酸二氢钾配制系列浓度的溶液,依据不同浓度在 650 nm下的吸光度绘制标准曲线,见图1.

图1 磷含量标准曲线

由图 1可得磷含量标准曲线公式为 y=5.811 4x+0.000 4,其中 R2=0.999 2,此公式线性关系良好,可作为磷含量标准曲线公式.

2 结果与分析

2.1 脱胶时间对脱胶效果的影响

按脱胶温度 70℃,蒸馏水用量 7%,20%磷酸溶液用量 7%,10%柠檬酸溶液用量 7%,DG-吸附剂用量 7%分别进行试验.设定时间分别为10、30、50、70、90 min.

图2 脱胶时间对脱胶效果的影响

由图 2可知,随着脱胶时间的延长,米糠蜡糊中的磷脂含量逐渐降低.加入蒸馏水与加入柠檬酸溶液脱胶 50 min后,米糠蜡糊中的磷脂含量变化微弱.加入磷酸溶液脱胶与加入 DG-吸附剂脱胶 70 min后,米糠蜡糊中的磷脂含量变化趋于平缓.磷脂具有强的吸水性,与水相遇能快速水合,同时非水化磷脂与磷酸或柠檬酸反应而转化为水化磷脂.由于米糠蜡糊较黏稠,与水、磷酸溶液和柠檬酸溶液接触比表面积较小,所以在反应初期米糠蜡糊中的磷脂含量呈逐渐降低的趋势,而随着时间的延长,米糠蜡糊中磷脂与水、磷酸和柠檬酸溶液的反应趋于平衡.DG-吸附剂对米糠蜡糊进行脱胶,因其是固体颗粒,较难与米糠蜡糊充分混匀,70 min前并未达到吸附平衡,70 min后与米糠蜡糊中的胶质形成了吸附与解吸的平衡.综合以上分析,米糠蜡糊在上述条件下的最佳水化脱胶时间为 50 min、磷酸溶液脱胶时间为 70 min、柠檬酸溶液脱胶时间为 50 min、DG-吸附剂脱胶时间为 70 min.

2.2 脱胶温度对脱胶效果的影响

按水化脱胶时间 50 min、用量 7%,20%磷酸溶液脱胶时间 70 min、用量 7%,10%柠檬酸溶液脱胶时间 50 min、用量 7%,DG-吸附剂脱胶时间70 min、用量 7%分别进行试验.设定脱胶温度分别为 50、60、70、80、90 ℃.

图3 脱胶温度对脱胶效果的影响

由图 3可知,加入蒸馏水、磷酸溶液、柠檬酸溶液对米糠蜡糊进行脱胶,在 70℃前随着温度的不断升高,米糠蜡糊中磷脂含量逐渐降低,温度达到 70℃时,磷脂在米糠蜡糊中的含量达到最低,温度超过 70℃时磷脂在米糠蜡中含量有明显的回升.磷脂与水凝聚形成胶粒的过程是可逆的,当温度高于形成胶粒的临界温度时,已凝聚的胶粒会重新分散,从而使米糠蜡糊中的磷脂含量回升.DG-吸附剂对米糠蜡糊进行脱胶,在 80℃前随着温度的降低,米糠蜡糊中的磷脂含量逐渐降低.80℃时米糠蜡糊中的磷脂含量降到最低.当温度升高到 90℃时米糠蜡糊中的磷脂含量又升高.DG-吸附剂与磷脂在一定温度下达到吸附解吸平衡,当温度高于临界温度时,DG-吸附剂与磷脂不再吸附,而是进行解吸的过程.综上所述,米糠蜡糊在上述条件下的最佳水化脱胶温度为70℃、磷酸溶液脱胶温度为 70℃、柠檬酸溶液温度为 70℃、DG-吸附剂脱胶温度为 80℃.

2.3 用量对脱胶效果的影响

按水化脱胶时间 50 min、脱胶温度 70℃;20%磷酸溶液脱胶时间 70 min、脱胶温度 70℃;10%柠檬酸溶液脱胶时间 50 min、脱胶温度 70℃;DG-吸附剂脱胶时间 70 min、脱胶温度 80℃分别进行试验.设定用量分别为 3%、5%、7%、9%、11%.

图4 用量对脱胶效果的影响

由图 4可知,随着蒸馏水、磷酸溶液、柠檬酸溶液用量的增加,米糠蜡糊中磷脂含量逐渐降低,但是在用量超过 7%时,磷脂在米糠蜡糊中的含量又逐渐升高.米糠蜡糊中含有大量的油脂,当所加入的溶液超过一定的量时,水与油形成了局部的水、油或油、水乳化现象而难于分离,致使米糠蜡糊中的磷脂含量又逐渐升高.DG-吸附剂对米糠蜡糊进行脱胶,随着加入量的增加,吸附的磷脂越多,当用量超过 9%时,米糠蜡糊中的磷脂含量降低趋势不再明显.综上所述,米糠蜡糊在上述条件下的最佳水化脱胶蒸馏水用量为 7%、磷酸溶液用量为 7%、柠檬酸溶液用量为 7%、DG-吸附剂用量为 9%.

2.4 最佳条件下的脱胶效果(表1)

表1 最佳条件下的脱胶效果

由于米糠蜡糊中存在一定量的非水化磷脂,单纯的水化脱胶对米糠蜡糊的脱胶效果较差.20%磷酸溶液与 10%柠檬酸溶液对米糠蜡糊的脱胶效果差别不明显,加入的磷酸溶液与柠檬酸溶液与米糠蜡中的非水化磷脂作用,使非水化磷脂转化为水化磷脂[4],并且采用 20%磷酸溶液脱胶后,加重了米糠蜡后续加工过程中脱色的负担.DG-吸附剂对米糠蜡蜡糊的脱胶效果较显著,由于DG-吸附剂中含有水溶性硅酸盐,在米糠蜡糊中吸附少量水分后比表面积增加,它对微量金属、磷脂有很高的选择性吸附活性[5],在最佳条件下使米糠蜡糊中的磷脂含量降到了0.16%.同时,DG-吸附剂中含有的膨润土可以起到吸附色素的作用,可以有效地去除米糠蜡糊中的色素类物质,有利于改善米糠蜡的外观颜色.

3 结论

水化脱除米糠蜡糊中的磷脂效果最差,20%磷酸溶液脱胶效果要比水化脱胶效果好,10%柠檬酸溶液脱胶效果比 20%磷酸溶液脱胶效好一点,DG-吸附剂脱除米糠蜡糊中的磷脂效果最佳,可以使米糠蜡糊中的磷脂含量由 3.61%降到0.16%.

[1] 李桂华,钱向明.精制糠蜡的制取工艺研究[J].中国粮油学报,2003,18(5):58-61.

[2] Nakamura Hiroatsu.Method for producing purified ricewax:Japan,2006274247[P].2006-10-12.

[3] 许仁溥.米糠蜡制备和开发[J].粮食与油脂,2005,19(4):35-37.

[4] 钟海雁,张余权,孙汉洲,等.茶油水化脱胶工艺研究 [J].经济林研究,2004,22(1):29-31.

[5] 黄显慈.国外食用油脂脱色的新概念与新方法[J].中国油脂,2003,28(9):64.

COMPAR ISON OF DEGUMM ING EFFECTS OF R ICE BRAN WAX BY D IFFERENTMETHODS

CHEN Xiao-jun1,L I Gui-hua1,L IU Zhen-tao2
(1.School of Food Science and Technology,Henan University of Technology,Zhengzhou450052,China;2.Production Technology D ivision,Xinyang Power Com pany,X inyang464000,China)

The paper studied the degumming effectsof rice bran wax by fourmethods.The single factor experiments showed that the method had poor degumming effect by adding distilled water only;the method had no remarkable degumming effect by adding 20%phosphoric acid and 10%citric acid;and the method usingDG-adsorber had the best degumming effect.The method usingDG-adsorber could reduce the content of phospholipids in the rice bran wax from 3.61%to 0.16%under the conditions of degumming time 70 minutes,degumming temperature 80℃,and the amount of the degumming agent 9%,thereby reducing the burden of the following decoloring step.

rice bran wax;degumming;phospholipids content

TS201.2

B

1673-2383(2011)01-0014-04

2010-10-25

陈小军 (1986-),男,内蒙古通辽人,硕士研究生,研究方向为粮食油脂与植物蛋白.

＊通信作者