不同精煉方法對玉米油中嘔吐毒素脫除效果的研究

劉玉蘭，許利麗，夏亞軍，王月華，程芳園

(1.河南工業大學 糧油食品學院，鄭州450001； 2.山東三星玉米產業科技有限公司，山東 鄒平256209)

油脂安全

不同精煉方法對玉米油中嘔吐毒素脫除效果的研究

劉玉蘭1，許利麗1，夏亞軍1，王月華2，程芳園2

(1.河南工業大學 糧油食品學院，鄭州450001； 2.山東三星玉米產業科技有限公司，山東 鄒平256209)

分別以高、低質量濃度嘔吐毒素(DON)含量的玉米毛油為原料，以DON脫除率及殘留量為考察指標，研究不同精煉方法對玉米油中DON的脫除效果，并與工廠實際生產效果進行對比。采用優化的脫除工藝條件，高質量濃度DON玉米毛油(1 745.43 μg/kg)和低質量濃度DON玉米毛油(456.73 μg/kg)在經過水化脫膠、堿煉脫酸、吸附脫色和高溫蒸餾脫臭后均可以達到較為理想的DON脫除效果。精煉方法中以水化脫膠和堿煉脫酸的脫除效果較好。對高質量濃度DON含量的玉米毛油，水化脫膠、堿煉脫酸的DON脫除率可分別達到88.94%和90.07%，脫除后DON含量分別為193.06 μg/kg和173.29 μg/kg。低質量濃度DON含量玉米毛油水化脫膠和堿煉脫酸的脫除率可分別達到59.54%和58.23%，脫除后DON含量分別為184.79 μg/kg和190.79 μg/kg。與工廠實際玉米油精煉脫除效果相比，本實驗的DON脫除率有明顯提高。研究結果為玉米油精煉工藝條件優化和技術改進提供了參考和技術支持。

玉米油；嘔吐毒素；油脂精煉；脫除率

脫氧雪腐鐮刀菌烯醇，即嘔吐毒素(DON)屬于單端孢霉烯族化合物[1]，廣泛分布在谷物及其制品中[2]，可影響消化系統，具有細胞毒性、免疫毒性、神經毒性等[3]。DON的熔點為151～153℃，易溶于水、乙醇等溶劑，化學性質穩定，具有較強的抗熱性和耐酸性，堿性環境中毒性降低[4]。在pH 10.0、100℃加熱60 min 部分結構被破壞，120℃加熱30 min或在170℃加熱15 min 結構可完全被破壞[5]。

目前，很多國家已經制定了食品中DON的限量標準。歐盟規定(EU，2006a)谷粉、玉米粉中DON限量為750 μg/kg，未加工硬質小麥、燕麥和玉米中DON限量為1 750 μg/kg。歐盟(EU，2007b)規定小麥中DON含量不超過1 250 μg/kg，小麥胚芽中DON含量不超過750 μg/kg。GB 16329—1996《小麥、面粉、玉米及玉米粉中脫氧雪腐鐮刀菌烯醇限量標準》中規定了小麥、面粉、玉米及玉米粉中DON限量為1 000 μg/kg。但上述標準均未對玉米胚及玉米油中DON限量做出規定。

玉米胚約占整個玉米籽粒的1/3，呼吸強度大，脂肪含量高，容易吸濕和酸敗[6-7]，更易受到真菌侵染從而污染DON。玉米胚大多是玉米發酵乙醇和淀粉生產的副產物，作為工業原料而非食品原料的玉米可能受DON污染的風險更大。Schollenberger等[8]研究發現，17.6%的玉米胚芽油被DON污染，DON平均含量為48 μg/kg，最大值為110 μg/kg；49種未精煉的油樣中，陽性率為6.3%，DON平均含量為48 μg/kg，最大值為110 μg/kg。近年我國玉米胚年產量已接近600萬t，食用玉米油產量達到150萬t，已成為我國重要的食用油品種，但少見有關玉米油中DON脫除的研究報道。因此，本文以DON含量超標的玉米毛油為原料，研究不同精煉方法(水化脫膠、堿煉脫酸、吸附脫色、高溫蒸餾脫臭)對玉米油中DON的脫除效果，為優化改進玉米油精煉工藝技術從而提高玉米油品質安全提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

玉米浸出毛油及玉米油精煉各工序油脂樣品，均取自玉米油加工廠。

嘔吐毒素標準品(純度≥99%)，Sigma-Aldrich公司；甲醇(色譜純)、乙腈(色譜純)，美國生物VBS公司。

嘔吐毒素免疫親和柱，月旭科技(上海)股份有限公司；高效液相色譜Waters 2695(含紫外檢測器)、SunFire?C18 色譜柱(250 mm×4.6 mm，5 μm)，美國Waters科技有限公司；SHB-Ⅲ循環水式多用真空泵；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器；LD5-10低速離心機；HH-4數顯攪拌水浴鍋；LD5-10低速離心機；RE-200A旋轉蒸發器；MTN-2800W氮氣濃縮裝置；FLUKO FM200均質機，上海弗魯克。

1.2 實驗方法

1.2.1 超標玉米毛油的制備

高質量濃度DON玉米毛油：向玉米毛油中加入一定量的配制好的200 μg/mL的DON標準溶液，使DON含量超過國標限量。加標后經測定玉米毛油中DON含量為1 745.43 μg/kg，酸值(KOH)為5.27 mg/g。

低質量濃度DON玉米毛油：檢測從玉米油加工廠直接取樣的玉米浸出毛油樣品，其中DON含量為456.73 μg/kg，酸值(KOH)為5.27 mg/g。

1.2.2 玉米毛油的水化脫膠

稱取80 g超標玉米毛油于250 mL燒杯中，慢速攪拌加熱至55℃時，調快攪拌速度，加入蒸餾水(加水量為2.5倍油脂中磷脂含量)，保持恒溫攪拌20 min。水化反應結束后，將油樣離心、脫水，得到脫膠油。

1.2.3 玉米毛油的堿煉脫酸

采用玉米油真菌毒素脫除的優化堿煉脫酸條件[9-10]。稱取100 g超標玉米毛油于500 mL燒杯中，攪拌加熱至25℃后，將計量好質量分數和用量的堿液(堿液質量分數6.58%，超量堿0.4%)在攪拌條件下緩慢加入油中，慢慢升溫至55℃，調慢攪拌速度攪拌20 min，油皂明顯分離時結束。堿煉結束后，將油樣4 500 r/min離心20 min，分離出的上層堿煉油加熱至95℃，在已預熱的分液漏斗中，按油質量15%加入微沸的蒸餾水洗滌2～3遍，直至放出的廢水pH呈中性為止。洗滌后的油在90℃真空條件下脫水，得到堿煉油。

1.2.4 玉米毛油的吸附脫色

采用玉米油真菌毒素脫除的優化吸附脫色條件[11]。稱取40 g加標脫膠油于三口燒瓶中，在壓力大于等于8 kPa的條件下加熱至90℃攪拌脫水，直至油面上看不到霧氣。將油溫加熱至100℃后加入油質量2%的活性白土，控制油溫(100℃)，使油脂與吸附劑混合均勻，攪拌20 min后，停止攪拌加熱。將三口燒瓶抬高，使油在真空條件下冷卻至70℃以后，關閉真空泵、冷卻水。將油、吸附劑混合物倒入離心筒中4 500 r/min條件下離心20 min，分離出吸附劑，得到脫色油。

1.2.5 玉米毛油的高溫蒸餾脫臭[12]

稱取70 g加標脫膠油于500 mL三口燒瓶中，連接好脫臭裝置后，啟動真空泵，當系統壓力降至100 Pa以下時，開始加熱油樣。當油溫升至260℃后，通入直接蒸汽，并調節蒸汽量(在不引起油脂飛濺的情況下，盡可能加大通汽量)，使油脂進行汽提。當油溫升到260℃時，使樣品恒溫脫臭120 min，然后停止加熱并關閉直接蒸汽，待油溫降至70℃以下后破除真空，得到脫臭油。

1.2.6 玻璃儀器的脫毒

所有使用過的玻璃儀器經清洗以后均用10 g/L的次氯酸鈉溶液浸泡過夜，進行脫毒。

1.2.7 玉米油中DON含量測定

稱取(12.50 ± 0.10)g玉米油于均質杯中，加入5 g聚乙二醇8000和100 mL蒸餾水，高速均質2 min，轉移至離心筒中，在5 000 r/min條件下離心5 min。上清液經玻璃纖維濾紙過濾后，取濾液過免疫親和柱凈化，分別用5 mL PBS緩沖液和純凈水洗脫，棄去全部流出液，最后用甲醇分兩次洗脫，收集洗脫液，40℃氮吹吹干。1 mL甲醇-水(體積比20∶80)復溶，過0.22 μm有機濾膜，進HPLC檢測。

DON含量測定及色譜條件參照GB/T 23503—2009高效液相色譜法。

2 結果與分析

2.1 不同精煉方法對玉米油中DON的脫除效果

對高、低質量濃度DON玉米毛油分別進行水化脫膠、堿煉脫酸、吸附脫色和高溫蒸餾脫臭，檢測不同精煉工序處理后的玉米油中DON含量，并計算脫除率，結果見表1、表2。

表1 不同精煉方法對高質量濃度DON玉米毛油的脫除效果

表2 不同精煉方法對低質量濃度DON玉米毛油的脫除效果

注：c為脫除率在玉米浸出毛油中DON含量456.73 μg/kg的基礎上計算得到；d為脫除率在脫膠油中DON含量184.79 μg/kg的基礎上計算得到。

從表1和表2可以看出，玉米毛油在水化脫膠和堿煉脫酸過程中DON脫除率較高，在高質量濃度DON含量條件下DON脫除率可分別達到88.94%和90.07%，脫除后DON含量分別為193.06 μg/kg和173.29 μg/kg。在低質量濃度DON含量條件下DON脫除率可分別達到59.54%和58.23%，脫除后DON含量分別為184.79 μg/kg和190.79 μg/kg。高質量濃度DON脫膠油(加標后DON含量為350.10 μg/kg)分別經過吸附脫色和高溫蒸餾脫臭，DON脫除率可分別達到48.12%和30.92%，脫除后DON含量分別為181.62 μg/kg和241.86 μg/kg；低質量濃度DON脫膠油(184.79 μg/kg)分別經過吸附脫色和高溫蒸餾脫臭，DON脫除率可分別達到6.94%和3.10%，脫除后DON含量分別為171.97 μg/kg和179.07 μg/kg。

DON易溶于水和甲醇、乙腈等極性溶劑，在水化脫膠和堿煉脫酸后的水洗過程中均需要向油脂中加入一定量的水，而DON分子結構中帶有羥基，對于堿煉過程中NaOH與油脂中的游離脂肪酸生成的鈉皂屬于表面活性物質，吸附和吸收能力比較強，可將相當數量的其他雜質(如蛋白質、黏液質、色素、磷脂及帶有羥基或酚基的物質)也帶入沉降物內從而去除DON，因此DON脫除率較高。經過水化脫膠和堿煉脫酸過程后，玉米油中DON含量均明顯降低。本實驗結果與前人研究結果一致，Kamimura等[13]通過對玉米毛油中加入高質量濃度的DON標樣(8 000 μg/kg)并對其進行精煉，結果表明，堿煉過程中油脂中單端孢霉烯族化合物(包括DON)的穩定性在2 min內下降了約80%，8 min內降解率達到90%以上；在毛油中和過程中，皂腳中DON殘留率高達84%，而油脂中DON殘留率低于0.01%；堿煉油經水洗后，洗滌水中DON殘留率為91%，油脂中DON殘留率低于0.01%。玉米油中DON含量在吸附脫色和高溫蒸餾脫臭過程中變化很小，一方面可能是因為DON化學性質穩定，具有較強的抗熱性[8]，另一方面可能因為實驗室脫臭過程中的真空度較低，無法達到工廠要求。

2.2 玉米油實際精煉過程DON含量變化(見圖1)及其與實驗結果對比(見圖2)

由圖1可以看出，玉米毛油在工廠精煉各工序中DON含量均比較低，DON含量分別為187.00、209.16、198.85、185.16、183.59、181.97 μg/kg。在整個精煉過程中DON的含量水平均較低，吸附脫色和高溫蒸餾脫臭對DON含量變化的影響較小。

圖1 實際生產過程中玉米油精煉各工序樣品中DON含量

圖2 玉米毛油實驗室和實際生產樣品中DON含量

由圖2可以看出，玉米毛油(DON含量為1 745.43 μg/kg)在實驗室條件下連續經過堿煉、脫色、脫臭3個工序，其DON含量分別為173.29、160.62、153.86 μg/kg。工廠精煉過程中DON含量的變化與實驗室一致，隨著精煉工序的進行，玉米毛油中DON含量逐漸下降。在實驗室條件下，玉米毛油中DON含量為1 745.43 μg/kg，經過連續精煉(堿煉、脫色和脫臭)后，其DON含量降低為153.86 μg/kg，脫除率為91.2%；在工廠生產精煉過程中，玉米浸出毛油中DON含量為207.01 μg/kg，經過連續精煉(堿煉、脫色和脫臭)后，其DON含量降低為183.59 μg/kg，脫除率為11.3%。實際生產過程與實驗室脫除效果的差距主要是堿煉條件的不同。因為在工廠生產中，堿煉時的加堿量、堿液質量分數等隨毛油酸值而改變，同時還要兼顧毛油色澤和雜質含量等[14]，通常會因玉米毛油酸值較高和色澤難以脫除等因素而選用較高質量分數的堿液，而實驗研究[15]顯示，在加堿量一定時，適當降低堿液質量分數對提高真菌毒素的脫除率是有利的。此外，堿煉溫度、堿煉時間等也會影響對DON的脫除效果。

3 結 論

采用優化的脫除工藝條件，高質量濃度DON玉米毛油(1 745.43 μg/kg)和低質量濃度DON玉米毛油(456.73 μg/kg)在經過水化脫膠、堿煉脫酸、吸附脫色和高溫蒸餾脫臭后均可以達到較為理想的DON脫除效果。精煉方法中以水化脫膠和堿煉脫酸的脫除效果較好。對高質量濃度DON的玉米毛油，水化脫膠、堿煉脫酸的DON脫除率可分別達到88.94%和90.07%，脫除后DON含量分別為193.06 μg/kg和173.29 μg/kg。低質量濃度DON玉米毛油的水化脫膠和堿煉脫酸的DON脫除率可分別達到59.54%和58.23%，脫除后DON含量分別為184.79 μg/kg和190.79 μg/kg。與工廠實際的玉米油精煉相比，本實驗的脫除率有明顯提高。研究結果為玉米油精煉工藝條件優化和技術改進提供了參考和技術支持。

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Effect of different refining methods on removal of vomitoxin from corn oil

LIU Yulan1，XU Lili1，XIA Yajun1，WANG Yuehua2，CHENG Fangyuan2

(1.College of Food Science and Technology，Henan University of Technology，Zhengzhou 450001，China；2.Maize Technology of Shandong Three-Star Co.，Ltd.，Zouping 256209，Shandong，China)

With crude corn oils with high and low mass concentrations of vomitoxin (DON) as raw material，and removal rate and residual amount of DON as indexs，the effect of different refining methods on the removal effects of DON was studied and compared with actual production in factory. Under the optimal removal conditions，the high and low mass concentrations of DON (1 745.43，456.73 μg/kg) in crude corn oil reduced to the desired level of DON after degumming，deacidification，bleaching and deodorization. In refining process，the removal effects of DON of degumming and deacidification were better than that of bleaching and deodorization. For crude corn oil with high mass concentration of DON，the removal rates of DON after degumming and deacidification could reach 88.94% and 90.07%，respectively. Meanwhile，the contents of DON were 193.06 μg/kg and 173.29 μg/kg，respectively. For crude corn oil with low mass concentration of DON，the removal rates of DON after degumming and deacidification could reach 59.54% and 58.23%，respectively. Meanwhile，the contents of DON were 184.79 μg/kg and 190.79 μg/kg，respectively. Compared with the refining process in the actual production in factory，the removal rate of DON in the experiment was significantly improved. The research results provided references and technical support for the optimization of process conditions and technical improvement of corn oil refining.

corn oil；vomitoxin；oil refining；removal rate

2016-08-02

“十三五”國家重點計劃支持項目子課題(2016YFD0401405)

劉玉蘭(1957)，女，教授，碩士生導師，主要從事油脂工程的教學及科研工作(E-mail)liuyl7446@163.com。

TQ644.4;TS201.6

A

1003-7969(2017)01-0070-04