甘一酯甘二酯及油脂精炼过程对3-MCPDEs和GEs影响的研究

发布时间：2020-07-18 17:03

【摘要】：3-MCPDEs(3-氯丙醇酯)和GEs(缩水甘油酯)是油脂加工过程中形成的两类危害因子,其水解产物会刺激并引发人体器官的癌变,关于3-MCPDEs和GEs的食用油安全问题是国内外油脂界关注的热点。研究表明,玉米油是受3-MCPDEs和GEs严重污染的食用油之一。食用油中3-MCPDEs和GEs的形成主要受油脂中甘一酯、甘二酯、氯离子等成分和油脂精炼过程的影响。本课题探讨了玉米油在水化脱胶、碱炼脱酸、吸附脱色、冬化脱蜡、蒸馏脱臭等精炼过程中甘一酯和甘二酯含量对3-MCPDEs和GEs含量的影响;研究了玉米油在脱胶、脱酸、脱色、脱蜡、脱臭等精炼过程中3-MCPDEs和GEs含量的变化,并基于3-MCPDEs和GEs的控制优化了玉米油精炼工艺。首先,通过向玉米毛油、玉米脱胶油、玉米碱炼油、玉米脱色油和玉米脱蜡油中添加不同含量的甘一酯和甘二酯,并进行水化脱胶、碱炼脱酸、吸附脱色、冬化脱蜡、水蒸气蒸馏脱臭试验,探究玉米精炼过程中甘一酯和甘二酯含量对3-MCPDEs和GEs含量的影响。结果发现,水化脱胶过程中:脱胶油中的3-MCPDEs和GEs含量均随着毛油中甘一酯和甘二酯含量的增多而增多,甘二酯含量对3-MCPDEs和GEs含量的影响大于甘一酯对其的影响。碱炼脱酸过程:碱炼油中3-MCPDEs含量随着脱胶中甘一酯和甘二酯含量的增多而增多,甘一酯含量对3-MCPDEs含量的影响大于甘二酯对其的影响。而GEs的含量在碱炼脱酸过程中随着甘一酯含量的增加而增加,随着甘二酯含量的增加有所减少。吸附脱色过程:脱色油中的3-MCPDEs和GEs含量随着碱炼油中甘一酯和甘二酯含量的增多而增多,且甘二酯含量对3-MCPDEs的影响大于甘一酯对其的影响。冬化脱蜡过程中:脱蜡油中3-MCPDEs和GEs含量随着脱色油中甘一酯和甘二酯含量的增多而增多,但是,3-MCPDEs含量的增加量远大于GEs的。蒸馏脱臭过程中:随着甘一酯和甘二酯含量的增多,脱臭油中的3-MCPDEs和GEs含量均呈现上升的趋势,GEs的增加量远大于3-MCPDEs的,其中,甘二酯含量对GEs的影响大于甘一酯对其的影响。其次,研究了玉米油水化脱胶、碱炼脱酸、吸附脱色、冬化脱蜡和水蒸气蒸馏脱臭等过程中3-MCPDEs和GEs含量的变化。对7种玉米毛油、脱胶油、碱炼油、脱蜡油和脱臭油中的3-MCPDEs和GEs的含量进行检测分析。结果发现:玉米毛油经水化脱胶后3-MCPDEs含量均有所降低,降低幅度为5.67%~32.82%,GEs含量的变化没有规律。玉米脱胶油经碱炼后,3-MCPDEs和GEs的含量均是有增有减。其中,脱胶油2经碱炼后,3-MCPDEs含量增长的最多,由0.531 mg/kg增到0.685 mg/kg,增加了29.01%;碱炼油4中3-MCPDEs含量减少的最多,由0.611 mg/kg降到0.423 mg/kg,减少了30.76%;脱胶油7中GEs含量增加的最多,由0.312 mg/kg增到0.554 mg/kg,增加了77.56%,碱炼油4中GEs含量减少的最多,由0.585 mg/kg降到0.233 mg/kg,减少了60.17%。玉米碱炼油经吸附脱色后,3-MCPDEs含量均上升,增幅范围在22.91%~52.95%之间,而GEs的含量均下降,降幅在4.04%~64.55%之间。玉米脱色油在脱蜡过程中3-MCPDEs含量均有所降低,其降幅在10.54%~34.93%之间,而GEs含量的降幅范围是-25.19%~31.84%。脱臭过程中玉米脱蜡油的3-MCPDEs和GEs含量均大幅度增加,其中,3-MCPDEs含量增加的倍数范围是3.62~7.52,GEs含量增加的倍数范围是12.42~25.41。最后,基于对3-MCPDEs和GEs含量的控制,优化了玉米油的精炼工艺。水化脱胶工艺的最佳条件为:磷酸添加量0.05%,温度65°C,时间35 min。在此条件下,3-MCPDEs含量由0.662 mg/kg降低到0.597 mg/kg,降幅是9.81%;GEs含量由0.338 mg/kg降低到0.205 mg/kg,降幅是39.34%;甘一酯含量由1.41%降低到0.38%,降幅是74.04%;甘二酯含量由6.02%降低到2.10%,降幅是65.11%;脱胶后,油脂中磷脂含量为0.03 mg/g。碱炼脱酸的最佳工艺条件为:碱液浓度16oBe、超量碱用量0.3%、碱炼温度15°C、碱炼反应时间35 min。此时,3-MCPDEs的最大减少量为30.56%,GEs的最大减少量为41.70%,碱炼后,油脂的酸价为0.44 mg/g。吸附脱色最佳工艺条件为:活性白土用量2%、脱色温度110°C、脱色时间20 min。尽管该工艺不能减少油脂中3-MCPDEs的含量,但能最大程度的减少GEs的含量,脱色油色泽Y:30 R:3.0。冬化脱蜡最佳工艺条件为:脱蜡温度22°C、硅藻土添加量3%、脱蜡时间13 h。该工艺条件下,3-MCPDEs含量可减少25.74%,GEs含量可减少10.74%,冷冻试验结果合格。脱臭过程中,当脱臭时间一定(120 min)时,随着温度的增加,3-MCPDEs和GEs含量均增多。温度在210°C~230°C间,3-MCPDEs和GEs含量增长缓慢;当温度达到230°C以上时,3-MCPDEs和GEs的含量快速增长。在脱臭温度(230°C)一定时,随着脱臭时间的增加,3-MCPDEs和GEs含量逐渐上升。100 min前,脱臭油中3-MCPDEs和GEs含量缓慢上升;120 min后,3-MCPDEs和GEs含量快速增长。据此并兼顾脱臭的其他技术指标,确定脱臭最佳工艺为:温度230°C,时间120 min,残压80 Pa。在此条件下,油脂酸价为0.05 mg/g,既能达到理想的脱臭效果,也能适当控制3-MCPDEs和GEs的含量不剧烈增长。
【学位授予单位】：河南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TS224.6
【图文】：

研究现状,形成机制,油脂,前体物质

1.1.4 3-MCPDEs 和 GEs 形成机理的研究现状目前关于 3-MCPDEs 和 GEs 的形成机理方面还没有确切的结论对目前氯丙醇酯和 GEs 的形成机制进行综合说明，认为 3-MCPDEs 和与其前体物质有关，并将前体物质归结为单酰基甘油酯（MAG）、二酰三酰基甘油酯（TAGs）和氯（包括无机氯和有机氯）。目前为止，主氯离子的 SN2二级亲和取代反应的假设。其形成 3-MCPDEs 过程的区（底物或离去基团）不同。根据目前研究的情况来看存在两种假设，击酯基或者羟基；二、在氯离子还未进行攻击，甘油酯提前形成了中子或 GEs。但是，这几种假设至今没有统一的说法，图 2 是 3-MCPD可能机制。

出峰,离子

内径 0.25 μm，膜厚 0.25 μm）。进样量：1温度：250 °C；载气：高纯氦气（纯度≥99.999%程序：85 °C 保持 12 min；以 20 °C /min 的速率in 的速率升至 300 °C，保持 8 min。击模式（EI）；离子源温度：230 °C；传输线温迟时间：7 min；选择离子监测模式(SIM)参数：）147（定量离子）；146，196，198（定性离子）/z）150（定量离子）；149，201，203（定性离子/z）240（定量离子）；147、242（定性离子）；m/z）245（定量离子）；150、247（定性离子）GEs 出峰图

甘二酯,脱胶过程,毛油,斜率

3-MCPDEs 和 GEs 远小于新生成的 3-MCPDEs 和 GEs，最终导致脱胶油中 GEs 和CPDEs 含量有所增多。并且从图 5 中可以看出，（a）中 3-MCPDEs 和 GEs 的斜率于（b）中 3-MCPDEs 和 GE 的斜率，表明甘二酯含量对 3-MCPDEs 和 GEs 含量的影大于甘一酯对其的影响。从图 5（b）中发现，3-MCPDEs 的含量达到 1.376mg/kg，这能是因为玉米毛油中初始的 3-MCPDEs 含量较高。

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