2.2分子蒸餾前、后甘油酯組成含量及得率
分子蒸餾是一種在高真空下操作的蒸餾方法,這時蒸氣分子的平均自由程大于蒸發(fā)表面與冷凝表面之間的距離,從而可利用料液中各組分蒸發(fā)速率的差異,對液體混合物進行分離。當溫度越高時,分子運動平均自由程越大,則輕、重組分分離效果越好,但高溫會使所分離物質(zhì)的品質(zhì)受到一定程度的影響,如顏色會加深。因而蒸發(fā)面溫度是影響分離效果的關鍵因素。
如表1所示,利用酶法合成甘油酯中甘油二酯的純度為45%,經(jīng)過180℃和200℃分子蒸餾后,除去了甘油一酯和游離脂肪酸,甘油二酯提高到65%以上。當對一次分子蒸餾產(chǎn)物進行二次分子蒸餾后,隨著溫度的升高,甘油二酯的純度可達88%,這是因為隨著蒸發(fā)面溫度的升高,物料中輕組分獲得的能量更多,分子運動加劇,快速餾出。但甘油二酯產(chǎn)率較低,仍有甘油二酯流入重相。
2.3分子蒸餾前、后脂肪酸及反式脂肪酸組成及含量
油脂中的不飽和脂肪酸在高溫條件下易產(chǎn)生反式脂肪酸,因此對反應前后及分子蒸餾產(chǎn)物脂肪酸組成及含量進行測定。
由表2可知,花生油甘油二酯經(jīng)分子蒸餾后脂肪酸組成變化不大,仍以油酸和亞油酸為主,棕櫚酸與硬脂酸其次,但不飽和脂肪酸遠高于飽和脂肪酸。從產(chǎn)物中甘油二酯和甘油三酯的脂肪酸組成可知,各種脂肪酸與甘油或者甘油酯酯化的機會不均等,Selmi等比較過不同鏈長飽和脂肪酸及相同鏈長不同不飽和度的不飽和脂肪酸的酯化機會,研究發(fā)現(xiàn)在酯化的過程中,C14-C18的飽和脂肪酸酯化速度最快,其次為C18:1等單不飽和脂肪酸,最后為C18:2和C18:3等多不飽和脂肪酸。因此反應產(chǎn)物中的甘油二酯和甘油三酯中飽和脂肪酸增加。
油脂在高溫加熱過程中易形成反式脂肪酸,合成產(chǎn)物中順式油酸9c-C18:1高溫異構化后形成了極少量的9t-C18:1;順式亞油酸9c12c-C18:2高溫異構化形成了9c12t-C18:2,9t12c-C18:2和少量的9t12t-C18:2;Li等對亞油酸異構化的研究認為,形成單反式脂肪酸僅需跨越一個能壘,因此在一定時間范圍內(nèi)含量更高。分子蒸餾過程溫度雖在180℃和220℃,但反應時間較短,因此反式脂肪酸含量較低,僅從0.75%增加至1.2%,未超過國家規(guī)定3%??刂聘邷貢r間,是控制油脂中反式脂肪酸含量的有效途徑。
2.4分子蒸餾溫度對縮水甘油酯的含量的影響
由圖2所示原料花生油及合成甘油酯中縮水甘油酯的含量很低,說明酶催化反應過程中不會產(chǎn)生縮水甘油酯,該結果與文獻報導的結果是一致的。經(jīng)不同溫度下一次及二次分子蒸餾后,當溫度超過220℃后,縮水甘油酯的含量急劇增加,富集在輕相甘油二酯中。Craft等發(fā)現(xiàn)甘油二酯與縮水甘油酯的形成有很強的相關性。Shimizu等對二油酸甘油酯在180℃到240℃下封閉熱處理產(chǎn)生3-MCPD酯和縮水甘油酯的趨勢進行考察,發(fā)現(xiàn)縮水甘油酯的產(chǎn)生量隨溫度的升高而增加,且當熱處理溫度高于220℃時油酸縮水甘油酯的產(chǎn)生量迅速增加,對于二次分子蒸餾后的甘油二酯會含至少2mg/kg的縮水甘油酯,如要提高得率,需要進行縮水甘油酯的去除。因此分子蒸餾溫度是影響縮水甘油酯產(chǎn)生的重要因素。
2.5分子蒸餾前、后理化性質(zhì)的變化
由表3所示產(chǎn)物相關理化性質(zhì)的檢測,合成產(chǎn)物會生成游離脂肪酸,因此酸價較高。分子蒸餾后脫去了游離脂肪酸及過氧化物后其酸價和過氧化值降低,其值都在國標范圍內(nèi),但高溫會使所分離物質(zhì)的品質(zhì)受到一定程度的影響,如顏色會加深。因此分子蒸餾后油脂顏色加深,縮水甘油酯的含量在220℃條件以下會有一定量的累積,因此考慮甘油二酯的得率的同時需檢測縮水甘油酯的含量并除去。
2.6分子蒸餾前、后植物甾醇和維生素E的含量變化
由表4所示油脂中營養(yǎng)物質(zhì)的變化,花生油中含有VE32.76mg/100g和甾醇318.46mg/100g,反應合成前后和分子蒸餾前后維生素E和甾醇都有一定量的損失,維生素E損失最高,分子蒸餾一次后損失率達43%,高溫和高真空會使油脂發(fā)生輕微氧化,氧化時一般先損耗包括VE在內(nèi)的抗氧化成分,因此維生素E損失率嚴重。有研究表明分子蒸餾可以富集維生素E和甾醇,DAG中VE和甾醇有累積,但是需要額外添加抗氧化劑等營養(yǎng)成分。
3結論
本試驗通過分子蒸餾技術純化花生油甘油二酯。在180℃分子蒸餾一次后可除去游離脂肪酸和甘油一酯,220℃二次分子蒸餾后可得到純度85%,得率18.54%的甘油二酯,分子蒸餾后脂肪酸組成變化不大,其中飽和脂肪酸增加,反式脂肪酸含量較低,僅從0.75%增加至1.2%,當溫度超過220℃后,縮水甘油酯的含量急劇增加,因此二次分子蒸餾的溫度不應超過220℃。根據(jù)理化性質(zhì)分析,花生油甘油二酯符合國家標準。分子蒸餾前后營養(yǎng)成分均會減少,維生素E的含量從32.76降到19.43mg/100g,損失40%左右,植物甾醇的含量從318.46降到248.6mg/100g,損失22%左右,本研究為分子蒸餾純化甘油二酯提供理論支持。
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