水酶法提取大豆油与其他不同种大豆油品质差异研究

李 杨 张雅娜 王 欢 冯红霞 王心刚 张 妍 隋晓楠 江连洲

(东北农业大学食品学院1，哈尔滨 150030)(国家大豆工程技术研究中心2，哈尔滨 150030)

水酶法提取大豆油与其他不同种大豆油品质差异研究

李 杨1,2张雅娜1王 欢1冯红霞1王心刚1张 妍1隋晓楠1江连洲1,2

(东北农业大学食品学院1，哈尔滨 150030)(国家大豆工程技术研究中心2，哈尔滨 150030)

通过对大豆油的感官指标、理化指标及部分功能性成分的比较，研究不同种大豆油(水酶法提取大豆油、一级大豆油、三级大豆油、压榨大豆油、溶剂浸提大豆油)的品质差异。结果表明，水酶法大豆油的外观品质介于一级油与三级油之间；色泽处于二级油与三级油之间，折光率最高，密度处于一级油和三级油之间；水分及挥发物的含量和p-茴香值最高，碘价最低，酸价、过氧化值介于一级油和二级油之间；水酶法大豆油的亚麻酸未检出，其饱和脂肪酸含量最低，总不饱和脂肪酸含量最高，磷脂含量介于一级大豆油和三级大豆油之间。

水酶法 大豆油 品质

大豆油的制取方式有溶剂浸出法、压榨法以及超临界流体萃取法，其中溶剂浸出法是大豆油主要的制油方法。压榨法虽工艺简单，易实现工业生产，但出油率低，饼渣残油量高杂质含量多，工艺流程长，且能耗大，在挤压过程中内部形成高温，易使不饱和脂肪酸氧化，制得毛油品质差，色泽较深且易变质，经烘炒后油脂中的天然养分已经遭到破坏，而且设备庞大；溶剂浸提法出油率较高，操作简易，但存在提取时间长，现阶段浸出法选用的溶剂主要是烃类化合物，以己烷为主，这类溶剂易燃易爆，且对人的神经系统具有强烈的刺激作用，另外胚粕变性严重，生物利用率低，易造成资源浪费，毛油溶剂残留量高等缺点；超临界流体萃取法制得油脂在保存过程中易氧化，稳定性明显低于传统方法制得的油脂，且超临界流体萃取涉及高压技术，对操作要求严格，设备价格昂贵，不易实现工业化生产[1-2]。因此，需要一种新兴的提油方式。水酶法是近年来广泛研究的一种油脂提取新技术[3-6]，具有出油率高、油质好、色泽浅、生产能耗低、不易造成环境污染等优点。目前，对于水酶法提取油脂品质差异的研究外内外已有报道，研究的油脂主要有茶油[4,7]，玉米胚芽油[7-8]，南瓜籽油[10]，核桃油[11-12]，葵花籽油[13-14]，芝麻油[15]等，但对于水酶法提取的大豆油的品质特性研究却较少。本试验对水酶法提取的大豆油与市售大豆油进行对比，对其感官指标、理化指标、功能性成分指标及其脂肪酸组成进行研究，为全面理解水酶法大豆油的性质，水酶法油脂精炼以及工业应用提供一定的研究基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

大豆片：吉林敦化；Protex 6L：无锡杰能科生物工程有限公司；一级大豆油、三级大豆油：九三油脂；压榨大豆油：黑龙江金福园制油有限公司。

JE-502电子天平：上海浦春计量仪器有限公司；HH-4丹瑞数显恒温水浴锅：金坛市双捷试验仪器厂；PHS-25C数字酸度计：上海大普仪器有限公司；LGR20-W台式高速冷冻离心机：北京京立离心机有限公司；SC-3614低速离心机：安徽中科中佳科学仪器有限公司；BGZ-246电热鼓风干燥箱：上海博讯实业有限公司医疗设备厂；BCD-215cm美的冰箱：合肥美的荣事达电冰箱有限公司；KDN-103F自动定氮仪、HYP-10404十孔消化炉：上海纤检仪器有限公司；SCT-02索氏抽提器：天津玻璃仪器厂；SX-4-10箱式电阻炉：天津市泰斯特仪器有限公司；Agillent 6890-5973气相色谱-质谱联用仪：安捷伦科技有限公司；EV-25挤压膨化机：黑龙江省农科院；R205旋转蒸发器：上海申胜生物技术有限公司；1600PC 紫外-可见分光光度计：上海美谱达仪器有限公司；WSL-2 罗维朋比色计：浙江托普仪器有限公司；LC-100高效液相色谱：上海伍丰科学仪器有限公司；WYA阿贝折射仪：上海仪电物理光学仪器有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 试验工艺流程 大豆片→粉碎→水分调节→挤压膨化→粉碎、过筛→酶解(Protex 6L)→离心分离(4 500 r/min，20 min)→分液漏斗分离→游离油+乳状液→冷冻过夜→解冻→离心分离(10 000 r/min，15 min，4 ℃)→游离油。

1.2.2 大豆片主要成分的测定 水分：根据GB/T 5497—1985进行测定；粗脂肪：根据GB 5512—1985中索氏抽提法进行测定；粗蛋白：根据GB 6432—1994进行；灰分：根据GB 5009.4—1985进行测定。

1.2.3 挤压膨化预处理 将大豆片粉碎30 s，调节水分至14.5%，进行挤压膨化。挤压的参数为螺杆转速为105 r/min，挤压温度为90 ℃，得到挤压膨化物料，经粉碎30 s，过80目筛得到膨化大豆粉，放置在封口袋中，在4 ℃下存储，用于后续试验[16]。

1.2.4 水酶法步骤 酶解所用的酶制剂为Protex 6L，加酶量为5%(膨化大豆粉质量的5%)，料液比1∶6(m/V)，酶解温度55 ℃，酶解时间3 h，酶解pH为9.0，酶解过程用2 mol/L的NaOH溶液调整酶解过程的pH。酶解结束后进行离心操作(4 500 r/min、20 min)，离心后除去残渣，将游离油、乳状液和水解液倒入分液漏斗中，分离得到游离油和乳状液，冷冻过夜，融化、离心(10 000 r/min、4 ℃、15 min)，分离得到游离油，将收集的游离油放置在棕色玻璃瓶中，放于冰箱冷冻，用于后续试验。

1.2.5 溶剂浸提步骤 称取25 g膨化大豆粉放入250 mL索氏抽提器中，用300 mL石油醚加热回流6 h。抽提结束后，经旋转蒸发器回收溶剂，将所得大豆油放置在棕色玻璃瓶中，放于冰箱冷冻，用于后续试验。

1.2.6 品质指标测定 GB/T 5525—1985 植物油脂检验 气味、滋味鉴定法[17]；GB/T 22460—2008 动植物油脂罗维朋色泽的测定[18]；折光率测定：参照AOCS Cc 7—25—2009方法测定[19]；酸价测定：按照AOCS Cd—63—2009方法测定[20]；过氧化值测定：参照Pegg[21]方法测定；皂化值测定：按照AOCS Cd 3—25—2011方法测定[22]；未皂化物测定：参照AOCS Ca 6a—40—1992方法测定[23]；密度、碘价测定：按照AOCS的方法测定[24]；磷脂含量测定：按照AOCS Ca 19—86—2009方法测定[25]；脂肪酸分析测定：气相色谱-质谱联用仪测定[26]；水分及挥发物含量测定：按照AOCS Ca 2c—25—2009方法测定[27]。

1.2.7 分析方法

所有的试验至少进行3次，利用SPSS Statistics 18.0软件对试验数据进行统计，采用Tukey's 检验进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 大豆片的主要成分含量及大豆油提取率

由表1所示，本试验的大豆片的主要成分为：粗蛋白约为36.5%，粗脂肪约为17.5%，水分约为7.99%，灰分约为3%。水酶法提取大豆油得率约为85.7%，溶剂浸提法提取大豆油得率约为96.5%。

表1 大豆片的主要成分/%

2.2 大豆油外观品质比较分析

由表2和图1可以看出，溶剂浸提大豆油的透明度、杂质以及气味、滋味较其他4种油都低，品质最低，可能的原因是溶剂法提取大豆油过程中，有机溶剂同时将大豆中的磷脂、脂蛋白等脂溶性杂质和蜡质、脂肪醇等低熔点脂质成分提取出来，油中含有杂质从而影响油脂的品质，其中溶剂浸提大豆油的磷脂含量为1.87%，相较于其他4种大豆油磷脂含量最高，油中存在磷脂会使油浑浊，透明度低。水酶法大豆油虽然也未经任何精炼，从透明度以及杂质来看，与精炼的大豆油(一级大豆油、三级大豆油、压榨大豆油)相同。从气味、滋味来看，溶剂浸提大豆油存在异味，可能是由于其游离脂肪酸含量最高，游离脂肪酸含量过高，会使油脂带有刺激气味[28]，同时溶剂浸提过程存在高温过程，油脂中的多不饱和脂肪酸发生氧化裂变，产生不佳气味[29]；水酶法的大豆油风味浓郁，无异味，且优于三级大豆油、压榨大豆油，但比一级大豆油品质低，因此，水酶法大豆油的外观品质介于一级大豆油和三级大豆油之间。

图1 5种大豆油

表2 大豆油外观品质比较

2.3 大豆油主要物理特性的比较分析

5种大豆油的物理特性的比较结果见表3。由表3可以看出，5种大豆油的色泽存在着显著性差异，水酶法大豆油的色泽是黄30红6.0，处于二级油和三级油之间，国家标准(GB/T 1535—2003)[33]规定二级大豆油色泽标准应≤黄35红4.0，而三级大豆油色泽标准应≤黄70红4.0，从图2中可以观察出，溶剂浸提大豆油色泽最深，一级大豆油颜色最浅，水酶法的大豆油颜色比三级油浅，比一级油深。溶剂浸提油颜色最深而水酶法大豆油颜色较浅的原因可能是其一，在大豆油提取过程中，有机试剂将脂溶性色素(类胡萝卜素、叶绿素等)浸提出来，使油脂的颜色加深，而水酶法的大豆油中所含色素较少；其二，是由于溶剂浸提油没有精炼，油中存在的一些杂质导致油脂色泽加深，可能是油中的蛋白质、糖类等杂质的分解产物重新结合而产生色素，同样油中含有磷脂也会使油脂色泽深暗，水酶法大豆油中磷脂含量相对较低，因此色泽较浅，这与Wu等[30]的研究结果一致；其三，油脂在有剂浸提过程中温度较高，油中的酚类物质氧化，产生棕褐色物质，使油脂的颜色加深，而水酶法油脂提取过程酶解作用条件温和，温度较低[4]。

比较5种油的密度与折光率，可以看出不存在显著性差异。5种大豆油中，一级大豆油的密度最小，其次为水酶法大豆油，溶剂浸提油的密度最大，这可能是由于有机试剂有很强的溶解性造成的。折光率是油脂的一项重要的特性参数，5种油脂的折光率大小依次为水酶法大豆油>溶剂浸提大豆油>三级大豆油>压榨大豆油>一级大豆油，折光率的大小与油脂中脂肪酸组成有关，油脂的由于不饱和程度越高，其折光率越大[31]。从表4可以看出，与5种大豆油不饱和脂肪酸含量顺序结果一致，水酶法大豆油不饱和脂肪酸含量最高，而含量最低的是一级大豆油，与折光率结果一致。

2.4 大豆油主要化学特性的比较分析

表4显示了5种大豆油的水分及挥发物含量，由表4可以看出，水酶法大豆油的水分及挥发物含量与其他4种大豆油相比存在着显著性差异，其值最高，可能的原因是水酶法大豆油制取的媒介是水，导致大豆油中的水分含量高，因而其值较高；一级大豆油和三级大豆油水分及挥发物含量较低，是因为两者制油工艺存在着精炼工序，减少油脂中的杂质，尤其是脱水工序能够降低大豆油中的水分含量，因而两者的水分及挥发物含量较低。总之，水酶法大豆油需要进一步精炼，因为较高的水分及挥发物含量会导致油脂易于氧化酸败。

表3 大豆油主要物理特性比较

表4 大豆油主要化学特性比较

由表4可以看出，5种大豆油的酸价存在着显著性差异。酸价主要体现油脂中游离脂肪酸含量的多少，通过酸价大小可以评价油脂品质的好坏，因此酸价常作为衡量油脂质量的指标之一。溶剂浸提大豆油酸价最高，其次为压榨大豆油，水酶法大豆油居中，且比一级大豆油和三级大豆油均高，是由于水酶法大豆油未经过脱酸精炼过程；而与未精炼的溶剂浸提大豆油相比，溶剂浸提大豆油的酸价是水酶法大豆油的4.4倍，其原因是游离脂肪酸会部分溶于水中使油脂的酸价降低[6]，前人已经证实了水酶法提取的油脂游离脂肪酸含量低于溶剂浸提油中的含量[32]。水酶法大豆油的酸价为0.23，介于一级油和二级油之间(一级大豆油酸价≤0.2，二级大豆油酸价≤0.3)。

过氧化值的大小代表油脂氧化初级产物过氧化物含量的高低，是评定油脂品质的重要指标之一，反映的是油脂氧化酸败的程度。5种大豆油的过氧化值存在着显著性差异。从表4可以看出，溶剂浸提大豆油的过氧化值最高，其主要原因是溶剂浸提过程中温度较高，且提取时间长，油脂氧化，导致油脂过氧化值较高；而水酶法的条件温和，温度较低，抗氧化物质损失较少，油脂氧化程度较低，另一个原因是脂类氧化速率会受多种因素影响，在水酶法提取过程中油滴存在于O/W乳化体系中，氧必须扩散到水相并通过油水界面才能接近油脂，从而减缓了氧化速率，同时酶可降解蛋白，产生的水解蛋白具有一定的抗氧化活性，也使油脂的氧化速率减慢[30]。水酶法大豆油的过氧化值低于GB 1535—2003[33]中一级大豆油的标准，说明水酶法大豆油的品质较好。

过氧化值测定的是氢过氧化物的含量，用于衡量油脂氧化初级阶段；而p-茴香值测定的是由氢过氧化物产生的二级氧化产物的含量，用于衡量油脂氧化的次级阶段，因此，p-茴香值与过氧化值通常结合起来用于评估油脂氧化的程度[34]。从表4中可以看出，5种大豆油的p-茴香值存在着显著性差异，水酶法大豆油的p茴香值最高(7.64±0.49)，而溶剂浸提大豆油的p-茴香值最低(2.06±0.20)，结合过氧化值整体分析，水酶法大豆油的氧化值较高，其原因可能是大豆片在挤压前脂肪氧合酶发生作用，也可能是与较低的磷脂含量有关(见图3)，由于磷脂提供了一些抗氧化性[35]。用TOTOX值(TOTOX=2过氧化值+p-茴香值)来表示5种大豆油的氧化状态，TOTOX值从大到小依次为水酶法大豆油(14.02)、三级大豆油(13.38)、压榨大豆油(11.79)、溶剂浸提大豆油(10.16)和一级大豆油(8.38)。表明水酶法大豆油氧化程度最大，即使水酶法大豆油的提取条件温和，但水酶法提取的油脂仍需要进一步精炼以提高油脂的品质。

5种大豆油的碘价存在着显著性差异，碘价代表油脂的不饱和程度以及油脂中不饱和脂肪酸含量，碘价低意味着容易被氧化而引起油脂酸败变质的物质少。从表4中可看出，三级大豆油的碘价最高，水酶法大豆油的碘价最低，表明水酶法大豆油中引起氧化酸败的物质少，同样也说明5种大豆油的脂肪酸组成存在差异，与GC-MS分析结果一致(见表5)。植物油的碘价主要与不饱和脂肪酸中多不饱和脂肪酸含量关系密切[36]，表4中多不饱和脂肪酸的含量最多的是三级大豆油，而含量最少的是水酶法大豆油。

5种大豆油的未皂化物含量存在着显著性差异，而皂化价差异不显著。从皂化价来看，水酶法大豆油与精炼大豆油相比，皂化价较压榨大豆油和一级大豆油高，而较三级大豆油低；与未精炼的大豆油相比，较溶剂浸提大豆油低，与前人结果一致[3,30]。从未皂化物含量来看，水酶法的较压榨大豆油低，而高于其他3种大豆油(见表4)，说明水酶法大豆油中甾醇、维生素、生育酚、脂肪醇、蜡质等含量较高。

2.5大豆油脂肪酸组成的比较分析

表5为5种大豆油的GC-MS分析结果。由表5可以看出，5种大豆油主要由棕榈油、硬脂酸、油酸、亚油酸等组成。其中含量最高的是亚油酸(超过40%)，其次是油酸(24.13%～36.86%)，棕榈酸含量13%左右，亚麻酸含量最低10%左右(水酶法大豆油和压榨大豆油除外)。水酶法大豆油中未检测出亚麻酸，压榨大豆油中的亚麻酸含量也较低，而有机试剂浸提的大豆油(溶剂浸提油、一级大豆油、三级大豆油)，其亚麻酸含量较高且相近，可能的原因是预处理过程中挤压膨化的参数不同，导致所制取油脂的脂肪酸含量不同。水酶法大豆油较其他4种大豆油相比，其饱和脂肪酸(18.68±0.10)%和多不饱和脂肪酸为(41.74±0.13)%，含量最低，而单不饱和脂肪酸质量分数为(37.20±0.01)%和不饱和脂肪酸为(78.94±0.28)%，含量最高；压榨大豆油中总饱和脂肪酸含量最高；三级大豆油中多不饱和脂肪酸含量最高，这与碘价(见表4)结果一致。

表5 大豆油脂肪酸组成比较/%

2.6 大豆油磷脂含量的比较分析

5种大豆油磷脂含量见图2，由图2可知，磷脂含量最高的是溶剂浸提大豆油，达到1.87%，大豆油的含量最低的是一级大豆油，仅0.04%，而水酶法大豆油的磷脂含量介于一级大豆油和三级大豆油之间。溶剂浸提大豆油显著低于精炼的大豆油(一级大豆油、三级大豆油和压榨大豆油)，是由于精炼大豆油存在脱胶工序；而对于未精炼的大豆油，溶剂浸提大豆油的磷脂含量显著高于水酶法大豆油，是水酶法大豆油的10倍，溶剂浸提大豆油磷脂含量高可能是与磷脂是脂溶性的有关，水酶法大豆油磷脂含量低，可能是因为水酶法提油是以水为溶剂，而磷脂亲水性强，起到了水化磷脂的作用，使磷脂沉淀从而被脱除[9]。

图2 大豆油磷脂含量比较

3 结论

3.1 5种大豆油的外观品质对比得出，水酶法提取的大豆油透明度高、无杂质、风味浓郁、无异味、口感良好，其外观品质介于一级油与三级油之间。

3.2 比较5种大豆油的物理特性得出，水酶法大豆油的色泽较浅，处于二级油和三级油之间，不需脱色或简单进行脱色处理；5种大豆油的密度与折光率不存在显著性差异，其中水酶法大豆油的折光率最高，密度处于一级油和三级油之间。

3.3 对比5种大豆油的化学特性得出，除皂化价外，5种大豆油的水分及挥发物、酸价、过氧化值、p茴香值、碘价和未皂化物含量均存在着显著性差异，水酶法大豆油的水分及挥发物的含量最高；酸价、过氧化值介于一级油和二级油之间，不需要脱酸工序；碘价最低；p-茴香值最高，未皂化物含量较高，表明水酶法大豆油仍需要进一步的精炼(脱臭和脱蜡)。

3.4 从5种大豆油的脂肪酸组成来看，除豆蔻酸外，其他脂肪酸含量均存在着显著性差异，水酶法大豆油未检出亚麻酸，亚麻酸是人体必需脂肪酸，因此，水酶法提取的大豆油需要人为的添加亚麻酸或者通过调整制取工艺，使亚麻酸的含量增加；水酶法大豆油的饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸含量最低，单不饱和脂肪酸含量和和不饱和脂肪酸总量最高。

3.5 水酶法大豆油的磷脂含量介于一级大豆油和三级大豆油之间，不需进行脱胶或进行简单脱胶工序。

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The Different in Quality of EAEP Oil and Different Categories of Soybean Oil

Li Yang1,2Zhang Yana1Wang Huan1Feng Hongxia1Wang Xingang1Zhang Yan1Sui Xiaonan1Jiang Lianzhou1,2
(College of Food Science, Northeast Agricultural University1, Harbin 150030)(National Research Centre of Soybean Engineering and Technology2, Harbin 150030)

According to comparing of sensory index, physicochemical index and some active components content of soybean oil, the research in the paper has established conclusions on the differences in quality of the different categories of soybean oil (EAEP of soybean oil, first grade refined soybean oil, third grade refined soybean oil, pressing soybean oil and crude soybean oil). The results showed that the apparent quality and density of EAEP of soybean oil expressed between the first grade oil and the third grade oil; the color expressed between the second grade oil and the third grade oil. There is the highest refractive index, moisture contents and volatile matter,p-anisidine value, as well as the lowest iodine value for EAEP of soybean oil amoung all samples; there is not linolenic in EAEP of soybean oil, while the content of saturated fatty acid was lower than the other four soybean oil; the content of total unsaturated fatty acid was the highest; the content of phospholipid expressed between the first grade oil and the third grade oil in EAEP of soybean oil.

enzyme-assisted aqueous extraction processing, soybean oil, quality

TQ646

A

1003-0174(2014)06-0046-07

863计划(2013AA102104)

2013-06-23

李杨，男，1981年出生，副教授，粮食、油脂及植物蛋白工程

江连洲，男，1960年出生，教授，粮食、油脂及植物蛋白工程