豬油與3種植物油二元混合體系相容性研究

高佳佳,馬騰飛,方慶敏,覃小燕,王坤友,楊興元,黃訓端,張部昌,*

(1.安徽大學 健康科學研究院,安徽合肥 230601;2.安徽天祥糧油食品有限公司,安徽阜陽 236000)

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豬油與3種植物油二元混合體系相容性研究

高佳佳1,馬騰飛2,方慶敏2,覃小燕2,王坤友2,楊興元1,黃訓端1,張部昌1,*

(1.安徽大學 健康科學研究院,安徽合肥 230601;2.安徽天祥糧油食品有限公司,安徽阜陽 236000)

油脂相容性是影響調和油脂品質及穩定性的重要因素,本文通過測定豬油(LO)、菜籽油(RO)、大豆油(SBO)和椰子油(CNO)的基本理化性質,利用碘值、固體脂肪含量等溫曲線(SFC-T)及偏差曲線(ΔSFC-T)對LO與RO/SBO/CNO的二元混合體系的不飽和度及相容性進行分析研究。結果表明:RO/SBO可以提高其與LO混合油脂的不飽和度,且與兩種植物油脂質量分數呈正相關性,CNO則相反;不同比例的LO與RO/SBO/CNO混合油脂在5、10 ℃出現輕微共晶現象,在15～50 ℃出現偏晶現象;3種植物油脂中RO/SBO與LO相容性較好,CNO較差;混合油脂比例分別為1∶9(RO∶LO)、1∶9/2∶8(SBO∶LO)及1∶9(CNO∶LO)時,ΔSFC值在-1.5%～2%范圍內,油脂相容性最佳。

豬油,植物油,相容性,不飽和度,等溫曲線,偏差曲線

豬油(Lard oil,LO)與一般植物油相比具有獨特風味和良好的起酥性,其熱量高,富含維生素A和E,含有較高的膽固醇,價格較貴[1-2]。LO多用于制作點心的酥皮、桃酥等食品的起酥油中,經深加工的LO也會用于面包、冰淇林、速凍及快餐食品等[3]。菜籽油(Rapeseed oil,RO)和大豆油(Soybean oil,SBO)脂肪酸種類豐富,不飽和脂肪酸含量高;RO中鐵、銅、鋅、錳等微量元素和維生素E含量較高[4];SBO中含有磷脂、甾醇類和維生素等物質,具有活化脂類代謝、抗脂肪肝及降低血漿低密度脂蛋白等作用;兩種植物油熔點低,常溫下呈液態,可塑性差,易氧化酸敗。椰子油(Coconut oil,CNO)是食用油中唯一由中鏈脂肪酸組成的油脂,含大量月桂酸,可快速供能而不以脂肪的形式貯存在體內,還有助于免疫系統構建,提高新陳代謝,降低人體膽固醇含量,但油脂飽和度過高,常溫下過硬[5-6]。上述幾種單一油脂難以滿足營養豐富、儲藏穩定性及應用性能俱佳等特點,因此可綜合利用動植物油脂的優勢制備調和油脂產品。目前,有部分研究表明調和油脂有益于身體健康,例如王吉[7]等分別研究了RO/SBO與LO調和油脂對小鼠血脂及肝臟代謝的影響,結果表明調和油具有降低血脂,保護心血管健康,提高肝臟抗氧化能力,降低肝臟氧化損傷等功能。

表1 LO、RO、SBO及CNO的熔點和碘值Table 1 Melting point and iodine value of LO,RO,SBO and CNO

兩種或多種油脂調和使用會導致油脂結晶特性的改變,可能會發生油脂遷移、相分離、稠度突變、起霜、起砂、析油等不相容現象,直接影響油脂食品的加工過程、品質及貨架壽命[8]。目前,對于LO與植物油脂的相容性分析研究主要集中在棕櫚油分提產物及棉籽油,而對其與其他植物油脂相容性研究較少,如夏瑩[9]等研究了LO與6種棕櫚油分提產物相容性,朱向菊[10]等研究了LO干法分提固脂與氫化棉籽油的混合油脂SFC曲線與起酥油產品的相關性。

本文在分析LO與3種植物油脂(RO、SBO、CNO)的基本理化性質基礎之上,將LO分別與3種植物油脂按不同比例混合,并對混合油脂的不飽和度及相容性進行對比研究,為其在動植物調和油脂產品的配方研究與制備中提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

精煉LO、CNO、RO及SBO 安徽天祥糧油食品有限公司;氫氧化鉀 天津博迪化工有限公司;正己烷、甲醇 色譜純,合肥拜爾迪化學科技有限公司。

BOMAN MB3600近紅外油脂分析儀 德國ABB公司;GCMS-QP2010氣相色譜質譜聯用儀 日本島津公司;Minispec mq-one核磁共振分析儀 德國布魯克公司;DC-2006低溫恒溫槽 上海恒平公司;FA2204B分析天平(萬分之一) 上海精科電子儀器公司;XMTD-204電熱恒溫水浴鍋 河北潤聯科技開發有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 油脂熔點測定 按照GB/T 24892-2010《動植物油脂在開口毛細管中熔點(滑點)的測定》進行測定。

1.2.2 油脂碘值測定 采用近紅外油脂測定儀來測定油脂的碘值,將約1 mL的待測定油脂倒入到樣品管中,再放入預熱槽中預熱至75 ℃使油脂完全熔化,再置于進樣口進行測定。

1.2.3 脂肪酸組成分析 脂肪酸甲酯的制備:取0.06 g油樣,溶于8 mL正己烷中使其充分溶解,再加入0.2 mol/L KOH-CH3OH飽和溶液2 mL,反復振蕩混勻,靜置30 min,分層后,吸取上層溶液進行脂肪酸組成分析。氣相色譜條件:RT-2560強極性毛細管氣相色譜柱(100 m×0.25 mm,ID 0.2 μm),檢測器為FID;進樣口溫度260 ℃,柱前壓278.6 kPa,柱溫160 ℃保留5 min,以4 ℃/min升溫至220 ℃保留10 min,4 ℃/min升溫至240 ℃保留20 min;檢測器溫度260 ℃,H2壓力60 kPa,空氣壓力50 kPa;進樣量1 μL,不分流[11]。

1.2.4 固體脂肪含量(SFC)測定 采用脈沖核磁共振法測定油脂的固體脂肪含量。稱取油樣4 g左右,放置于核磁共振試管中,3組平行。樣品需在70 ℃恒溫水浴進行預處理0.5 h使樣品完全融化;0 ℃恒溫水浴放置1 h使樣品完全結晶;再將樣品分別轉移到溫度5、10、15、20、25、30、35、40、45、50 ℃的低溫恒溫槽中放置0.5 h,測定其SFC值[12]。

1.2.5 油脂相容性分析 利用混合油脂在不同溫度下等溫結晶曲線和實測SFC與理論SFC之間的差值(ΔSFC)來分析混合油脂的相容性[13-14]。

理論SFC值計算方法:理論SFC=SFCx×X+SFCy×Y

式中,SFCx代表在測定溫度下X的SFC值,SFCy代表在測定溫度下Y的SFC值,X為混合油脂中X的質量分數(%),Y為混合油脂中Y的質量分數(%)。

ΔSFC的計算方法為:ΔSFC=實測SFC-理論SFC。以溫度為橫坐標,以ΔSFC為縱坐標繪制ΔSFC-T曲線。ΔSFC越接近零,混合油脂的相容性越好;ΔSFC正值,為偏晶;ΔSFC負值,為共晶,一般認為ΔSFC在±1.5%以內為完全相容[10]。

1.3 數據統計分析

分析方法中每個實驗重復3次,結果表示為平均數X±SD,利用SPSS Statistics 19.0軟件對實驗數據進行統計。

2 結果與分析

2.1 油脂的基本理化性質

2.1.1 油脂熔點、碘值及脂肪酸組成 對LO及3種植物油脂進行熔點、碘值及脂肪酸組成測定,結果如表1、表2所示。

由表1可知,LO的熔點最高,CNO次之;RO及SBO熔點都在0 ℃以下,常溫下呈流態,可塑性差。碘值是反映油脂不飽和程度的重要指標,碘值越大不飽和程度越高,油脂容易氧化,產品的貨架期短[15]。

表2 LO、RO、SBO及CNO的脂肪酸組成Table 2 Fatty acid composition of LO,RO,SBO and CNO

注:“-”表示未檢測到。RO與SBO碘值較高,LO次之,CNO最低,油脂不飽和度大小依次為:SBO>RO>LO>CNO。上述單一油脂在起酥油和專用油脂開發中單獨使用都存在一定缺陷,RO和SBO易氧化且可塑性差,CNO和LO則飽和度過高,營養價值偏低。三種植物油脂與LO按一定比例混合使用,可調節混合油脂的不飽和度及脂肪酸種類。

由表2可知,LO主要脂肪酸為棕櫚酸(C16∶0)、硬脂酸(C18∶0)、油酸(C18∶1)及亞油酸(C18∶2),飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸含量相當。LO中90%～100%的棕櫚酸都在Sn-2位上,這種特殊結構與人乳脂相似,易被人體所消化吸收[16-17]。RO和SBO中飽和脂肪酸含量較少,不飽和脂肪酸含量都超過85%,主要以油酸、亞油酸為主,兩種植物油脂都含少量的亞麻酸(C18∶3)。CNO相較于其他幾種油脂比較特殊,飽和脂肪酸占90%以上,以低、中碳鏈為主,其中月桂酸(C12∶0)和豆蔻酸(C14∶0)總含量近69%。綜上所述,LO與RO、SBO的脂肪酸種類較相似,與CNO差異較大;CNO氧化穩定性最好,LO次之,RO和SBO易氧化。

2.1.2 固體脂肪含量(SFC) SFC是脂肪在不同溫度下熔融以及硬度的性能指標,可反映油脂的塑性。通過核磁共振法對油脂不同溫度下的SFC進行檢測,結果如圖1所示。

圖1 LO、RO、SBO及CNO不同溫度條件下固體脂肪含量Fig.1 Solid fat content under different temperature conditions of LO,RO,SBO and CNO

由圖1可知,RO和SBO在5～50 ℃條件下SFC值趨于0%,主要由于兩種油脂的不飽和脂肪酸含量高,熔點<0 ℃,在溫度區間內結晶脂肪很少,呈液狀。LO與CNO的SFC值隨著溫度升高而減小;CNO在5～25 ℃時SFC值急速下降,在5～20 ℃條件下SFC值較大,在25 ℃時趨于0%,塑性范圍較窄;LO在5～35 ℃范圍內具有一定的固體脂肪含量,塑性范圍寬。

2.2 混合油脂碘值

分別將RO、CNO、SBO與LO按照(1∶9)～(9∶1)的比例混合,混合油脂碘值測定結果如圖2所示。

圖2 RO/SBO/CNO與LO不同比例混合油脂的碘值Fig.2 Iodine value of different proportion of mixed oil about RO/SBO/CNO and LO

由圖2可知,RO和SBO不飽和脂肪酸含量高,混合油脂碘值隨著兩種油脂質量分數的增加而增大,呈正相關性,油脂不飽和度提高;CNO碘值較低,飽和脂肪酸含量高,當質量分數不斷增大時,混合油脂的碘值逐漸減小,呈負相關性,油脂不飽和度降低;當RO、SBO與LO混合油脂比例在5∶5時,碘值相對于LO分別增大近41%、66%;CNO與LO混合油脂比例在5∶5時,碘值相對于LO減小了46%。結合表3可知,混合油脂的碘值隨植物油脂的質量分數增加呈現良好的線性關系,擬合系數R2>0.98。

表3 RO/SBO/CNO與LO不同比例 混合油脂碘值變化曲線線性方程Table 3 Different proportion of mixed oil equation curve of iodine value linear about RO/SBO/CNO and LO

2.3 混合油脂相容性分析

2.3.1 混合油脂等溫結晶曲線圖 根據LO與3種植物油脂不同比例混合油脂在不同溫度條件下測定的SFC值繪制等溫結晶曲線圖并分析其線性關系,結果如圖3～圖5及表4所示。

圖3 RO與LO不同比例混合油脂等溫曲線圖Fig.3 Isothermal curves of different proportion of mixed oil of RO and LO

圖4 SBO與LO不同比例混合油脂等溫曲線圖Fig.4 Isothermal curves of different proportion of mixed oil of SBO and LO

由圖3、圖4可知,RO/SBO與LO混合油脂不同溫度下SFC值與RO/SBO質量分數呈負相關性。

表4 RO/SBO/CNO與LO不同比例混合油脂等溫結晶曲線線性方程Table 4 Different proportion of mixed oil equation curve of isothermal curve about RO/SBO/CNO and LO

圖5 CNO與LO不同比例混合油脂等溫曲線圖Fig.5 Isothermal curves of different proportion of mixed oil of CNO and LO

由圖5可知,CNO與LO混合油脂在5～15 ℃下SFC值與CNO質量分數呈正相關性,混合油脂中CNO起主導作用,SFC值隨CNO的質量分數增加而增大;在20 ℃時曲線較平直,混合油脂的固體脂肪處于一種動態平衡狀態;在25～50 ℃條件下呈負相關性,此溫度范圍內CNO基本熔化,混合油脂的固體脂肪以LO為主。LO與SBO/RO混合油脂在20～30 ℃及LO與CNO混合油脂在15～25 ℃時,等溫曲線在各溫度區間內SFC值下降趨勢大,混合油脂固體脂肪轉變較大,處于快速熔化階段。

油脂相容性分析中等溫曲線越趨于一條直線,說明兩種油脂相容性越好;反之,則說明兩種油脂相容性不好,且等溫曲線越彎曲,表明二者相容性越差[18]。LO與RO/SBO混合油脂在45、50 ℃時,與CNO混合油脂在15、20 ℃及40～50 ℃時,等溫曲線線性關系差,油脂相容性差,其他溫度條件下,等溫曲線線性關系良好,油脂相容性較好。LO與RO/SBO混合油脂在45、50 ℃時基本處于熔化狀態,SFC值趨于0%,因此LO中微量的高熔點甘油三酯對混合體系的SFC值影響變大,等溫曲線線性關系變差;LO與CNO混合油脂在15、20 ℃時,CNO的SFC值急速減小,混合油脂中固體脂肪由CNO向LO占主導轉變,兩種油脂中不同甘油三酯的熔化速率差異導致混合油脂SFC值出現較大波動,在調和油脂配方研究時要根據用途適當選擇添加比例。

2.3.2 混合油脂實測SFC值與理論SFC值偏差曲線(ΔSFC-T) 混合油脂中甘油三酯在無熱量或體積變化時,相容性好;當甘油三酯攜帶脂肪酸碳鏈長度有差異時,SFC理想值與測量值之間出現偏差,混合油脂可利用SFC實測值與理想值之間的差值評價混合物體系相容性[19]。由RO/SBO/CNO與LO混合油脂的SFC值繪制ΔSFC-T曲線圖,結果如圖6～圖8所示。

圖6 RO與LO不同比例混合油脂ΔSFCFig.6 ΔSFC values of different proportion of mixed oil of RO and LO

研究表明,兩種組分完全相容時其混合物呈現連續不斷的固體狀態;部分相容時,當添加油脂有利于形成不規則甘油三酯晶格時,測量結晶熱比理想值要低,表現為負差值(共晶現象),當添加油脂有利于形成更緊密、穩定甘油三酯晶格時,則表現為正偏差(偏晶現象);互不相容時,混合物呈各自晶體互相摻和的共存狀態[19-20]。由圖6可知,RO與LO混合油脂在5、10、50 ℃時部分比例混合油脂ΔSFC為負值,但都在0～-1.5%之間,共晶現象不明顯;而其他溫度條件下,混合油脂ΔSFC都為正值,呈偏晶現象,混合油脂有利于形成更穩定的晶格?；旌嫌椭?0、25 ℃時偏晶現象最明顯,可能是由于此時油脂中甘油三酯熔化速率加快,油脂中固體脂肪向液態脂肪轉變,未熔化的甘油三酯脂肪酸鏈長度差異較大導致。RO與LO混合油脂部分相容,在比例為1∶9、2∶8時各溫度條件下ΔSFC<2%,油脂相容性好,其中1∶9時ΔSFC值在±1.5%范圍內,混合油脂相容性最佳。

圖7 SBO與LO不同比例混合油脂ΔSFCFig.7 ΔSFC values of different proportion of mixed oil of SBO and LO

由圖7可知,在5、10 ℃時,SBO與LO部分混合比例油脂出現共晶現象,但是ΔSFC值較小;在其他溫度油脂呈偏晶現象,在25 ℃時偏晶現象最明顯。SBO與LO混合油脂部分相容,混合油脂比例在1∶9、2∶8時ΔSFC值在±1.5%范圍內,油脂相容性好。

由圖8可知,在5 ℃和10 ℃時,CNO與LO混合油脂出現共晶現象;其他溫度混合油脂呈偏晶現象,在20 ℃時較嚴重?；旌嫌椭壤?∶9時油脂相容性最好,ΔSFC值在-1.5%～2%之間。

綜上所述,RO/SBO/CNO與LO混合油脂部分相容,與RO/SBO相容性較好,CNO較差,上述現象與表2中油脂脂肪酸測定時顯示的LO與RO/SBO脂肪酸種類較相似,與CNO相差大的結果相呼應。

3 結論

3種植物油脂與LO熔點大小依次為:LO>CNO>RO/SBO,碘值大小依次為:SBO>RO>LO>CNO。RO/SBO與LO的混合油脂的碘值與RO/SBO質量分數呈正相關性,RO/SBO可提高混合油脂的不飽和度;CNO與LO的混合油脂碘值與CNO質量分數呈負相關性,CNO會降低油脂的不飽和度。

RO/SBO/CNO與LO混合油脂在5、10 ℃有輕微的共晶現象,在15～50 ℃條件下呈偏晶現象。RO/SBO與LO的混合油脂在5～40 ℃及CNO與LO混合油脂在5、10、25～35 ℃時等溫曲線線性關系良好,相容性較好。RO與LO混合油脂在比例為1∶9及SBO與LO比例為1∶9、2∶8時,ΔSFC值在±1.5%范圍內,混合油脂相容性好;CNO與LO最佳混合比例為1∶9,ΔSFC值在-1.5%～2%。三種植物油脂中,LO與RO/SBO相容性較好,CNO較差。

動物油脂LO與植物油脂(RO/SBO/CNO)混合可調節油脂的不飽和度,豐富脂肪酸種類,提高營養價值,在研究開發調和及塑性脂肪產品(人造奶油、起酥油及速凍油等)配方的過程中可利用這些特點及其在不同溫度及混合比例條件下相容特性合理設置配比,以提高產品的品質及穩定性。

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Study on compatibility of binary mixture systems betweenlard oil and three kinds of plant oil

GAO Jia-jia1,MA Teng-fei2,FANG Qing-min2,QIN Xiao-yan2,WANG Kun-you2,YANG Xing-yuan1,HUANG Xun-duan1,ZHANG Bu-chang1,*

(1.Institute of Health Sciences,Anhui University,Hefei 230601,China;2.Anhui Tianxiang Grain and Oil Food Company,Fuyang 236000,China)

Oil compatibility is the important factor which influence the quality and stability of mixed oil.The study about unsaturation and compatibility of binary mixture system(LO and RO/SBO/CNO)was researched by the detection of iodine value and the map of solid fat content isotherm curve(SFC-T)or the deviation curve(Δ SFC-T). At the same time,the basic physical and chemical properties of lard oil(LO),rapeseed oil(RO),soybean oil(SBO)and coconut oil(CNO)were analyzed. The results showed that the unsaturation of oil which mixed with LO and RO/SBO/CNO was increased with the mass fraction of RO/SBO and showed positive correlation,while CNO was the opposite. The mixed oil present mild eutectic phenomenon appeared in 5/10 ℃ and monotectic phenomenon in 15～50 ℃. RO and SBO had better compatibility with LO,CNO was the worst. The best mix proportion were 1∶9(RO∶LO),1∶9/2∶8(SBO∶LO)and 1∶9(CNO∶LO),and all the value of Δ SFC were in the range of-1.5%～2%.

lard oil;plant oil;compatibility;degree of unsaturation;isothermal curve;deviation curve

2016-12-06

高佳佳(1988-)，女，碩士，研究方向：專用油脂研究與開發，E-mail：Gaojiajiacc@163.com。

*通訊作者:張部昌(1965-)，男，博士，教授，研究方向：生物工程及食品加工技術研究，E-mail：zhbc@ahu.edu.cn。

安徽天祥糧油食品有限公司委托項目(Y06099207)；安徽省重點研究與開發計劃項目(1704a07020075)。

TS225.1

A

1002-0306(2017)13-0053-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.13.010