树脂对青豆油吸附脱色效果的研究

李馨，鹿保鑫，易伟民（黑龙江八一农垦大学食品学院，大庆163319）



树脂对青豆油吸附脱色效果的研究

李馨，鹿保鑫，易伟民
（黑龙江八一农垦大学食品学院，大庆163319）

摘要：为了去除青豆油中的叶绿素，利用树脂吸附使成品油的色泽变浅。以青豆毛油为原料，对其进行水化脱胶和碱炼脱酸等工艺，去除胶杂和调整酸值。选取12种不同的树脂分别进行静态吸附脱色试验，通过方差分析法从中选出效果最好的树脂为HP2MGL。进行两次吸附，脱色率为71.35%，树脂重复使用后吸附能力保持稳定。结果表明树脂对去除青豆油中的叶绿素有较好的效果。

关键词：青豆油；树脂；脱色率；脱色

目前，植物油仍是我国主要食用的油脂，大豆油在其中所占的比例很大。大豆原料的好坏会影响油脂的质量，虽然大豆资源在我国很丰富，但是由于受到气候、土壤等自然因素的影响，大豆在收割前不能达到全部成熟，混有很多的未成熟籽粒，俗称为青豆。出现大量青豆的同时一方面会使大豆减产，大豆质量下降，另一方面影响了油脂的加工工艺、油脂的品质以及企业的经济效益等[1-2]。

随着生活水平的提高人们对油脂的品质要求也越来越高，所以加工毛油中的脱胶、脱酸、脱色和脱臭等精炼工艺必不可少[3-4]。青豆制得的油脂颜色偏青灰色，不受消费者的喜爱，邱寿宽[5]等人检测到青豆油中叶绿素含量很高，少量的叶绿素会促使植物油脂发生氧化作用，同时使油脂开始变质。在脱色过程中，叶绿素相比于黄色素和红色素利用活性白土吸附很难去除，所以解决青豆油的脱色能给油脂加工企业带来很好的经济效益[6-8]。

杨佳佳[9]和鹿保鑫[10]对青豆油的脱胶、脱酸工艺进行了研究，确定了其最佳工艺，添加电解质来增大脱胶率，比传统方法更有效。徐学兵[11]等人利用紫外光谱仪对使用吸附剂脱色后的青豆油进行扫描，在665 nm处的吸收峰很明显，通过数据可看出脱色后的青豆油中还有含有大量的叶绿素，普通的吸附剂不能很好的去除叶绿素。毕艳兰[12]等人用活性白土吸附脱色不同成熟度的大豆油脂，青豆油中叶绿素含量依然很高，颜色很深。九三粮油集团的工作研究人员[3]发现青豆油在阳光长时间照射下油脂的颜色会变浅，青灰色减少，这说明油脂中的叶绿素在光氧化作用下能够起到脱色作用。

树脂是一种多孔立体结构、人工合成的有机高聚物吸附剂，近几年，在化学、医药、环保和食品等领域里已经被广泛应用，其成本较低、吸附选择行好、吸附的容量较大、有快速的吸附速度、洗脱较为容易、再生方法简便，能较好的达到催化、脱色、提纯等效果，在各领域具有应有推广价值[13-16]。李进[17]等人利用大孔吸附树脂吸附黑果枸杞中的色素，色素被提出，回收率可以达到97.78%。高生彬[18]等人用大孔吸附树脂吸附维生素中的色素进行脱色处理，有效的去除了其中的色素，而且选用大孔吸附树脂有吸附量大、污染小和可再生使用等优点。实验利用树脂对吸附色素和脱色具有较好的效果，选用树脂对青豆油中的叶绿素进行吸附，达到脱色的目的，确定吸附效果最好的树脂。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

1.1.1原料与试剂

青豆毛油，九三集团哈尔滨惠康食品有限公司；树脂：HP20、SP70、SP850、SP207、HP2MGL，北京绿百草科技发展有限公司；DM-301、DA201-C、AB-8，沧州宝恩化工有限公司；XAD4、XAD16HP、FPA53、FPA90CL，上海安澜德生物科技有限公司；柠檬酸，天津市大茂化学试剂厂；磷酸，天津市大茂化学试剂厂；无水乙醇，天津市大茂化学试剂厂；正己烷，天津市大茂化学试剂厂；氢氧化钾，上海精胜精细化工科技有限公司；氢氧化钠，天津市大茂化学试剂厂。

1.1.2主要仪器

JJ-1精密定时电动搅拌器，江苏省金坛市荣华仪器有限公司；TD5A-WS台式低速离心机，湖南湘仪实验式仪器开发有限公司；全温振荡器，中国·哈尔滨市东联电子技术开发有限公司；UV-1100紫外分光光度计，上海美普达仪器有限公司；DK-S24恒温水浴锅，上海森信实验仪器有限公司。

1.2实验方法

1.2.1青豆油的脱胶

称1.00 kg青豆毛油于2 L烧杯中，将烧杯置于温度为64.0℃水浴锅中加热，向烧杯中加入浓度为80%的电解质的混合液（柠檬酸与磷酸质量比为1∶1），以油重0.43%的含量加入毛油中，匀速搅拌20 min后，进行水化脱胶，其加水量为油重的6.87%，水化温度为64.0℃，水化时间为55.0 min，4 000 r·min-1离心30 min，去掉胶杂得到脱胶的青豆油。

1.2.2青豆油的脱酸

（1）酸值的测定

酸值是指中和1 g油脂中游离脂肪酸所需KOH 或NaOH的毫克数。它是油脂品质检测的重要理化指标之一，能直接反应出油脂品质的优劣，即同一种原料的油脂酸价越高，表明该油脂质量越差。酸值的计算公式如下：

式中VKOH——滴定所耗KOH标准溶液的体积，mL

CKOH——滴定所耗KOH标准溶液的摩尔浓度，mol·L-1

56.1——KOH的摩尔质量，g·mol-1

m——油样重量，g。

（2）加碱量的计算

碱炼脱酸时所添加的烧碱量是由油样中游离脂肪酸含量而定的。碱添加总量可分为两个部分，即实际用量与超碱量。碱的总添加量用如下公式计算[19]：

式中G液：NaOH溶液质量，g

V酸：脱胶毛油的酸价

G油：油样质量，g

B：超碱量，%

W：NaOH溶液的质量分数，%

脱胶后的毛油，碱炼初温设为40℃，碱液浓度设定为7.5%，加入的超碱量分别为油重的0.3%，不断匀速搅拌30 min，以1℃·min-1左右的速度升温至终温，此时终温设定为70℃，降低搅拌速度搅拌约10 min，进行脱酸。再加入油重15%的蒸馏水（75℃），匀速搅拌5 min，4 000 r·min-1离心30 min，进行分离，之后进行脱水干燥，得到脱酸后的青豆油。

1.2.3树脂的预处理

通过乙醇（或甲醇）与水交替反复洗脱，可除去树脂中的残留物，一般洗脱溶剂用量为树脂体积的2～3倍，交替洗脱2～3次，最终以水洗脱后，保持分离使用前的状态。

1.2.4树脂静态吸附

不同树脂分别用正己烷预洗，各取30 mL于三角瓶中，每个三角瓶中加入100 mL处理后的青豆油，把各三角瓶放到摇床中震荡吸附，设定转速110 r·min-1，温度35℃，吸附24 h，每种树脂重复4次。取出后用分光光度计在645 nm下测其吸光值，计算吸附率。以吸附叶绿素后的吸附率为指标，对12种树脂进行筛选。将吸附脱色后的青豆油用筛选出的树脂进行再次脱色，并用分光光度计在645 nm下测其吸光值，计算脱色率，并采用SAS 9.1对实验结果进行方差分析。

脱色率按下式进行计算：

式中A0——脱色前油的吸光度

A1——脱色后油的吸光度

W——毛油的脱色率，%。

1.2.5静态吸附的树脂重复使用次数对吸附效果的影响

用吸附率高的树脂在静态吸附条件下对青豆油进行吸附，使用正己烷和乙醇（体积比为1∶8）的混合洗脱液将树脂洗干净，重复6次，分别计算该树脂脱色率。

2　结果及讨论

2.1青豆油脱胶和脱色理化指标检测

青豆油毛油进行水化脱胶、碱炼脱酸后得到的豆油进行理化指标检测，检测结果见表1。

表1　脱胶和脱酸青豆油理化指标检测结果Table 1Results of physical and chemical indicators of green bean oil after degumming and deacidification

由表1中的各项指标可知，经过脱胶和脱酸，与未经过脱胶和脱酸处理的油，罗维朋比色槽的结果差不明显，因为脱胶和脱酸的工艺主要是去掉毛油中的胶杂和游离脂肪酸，能明显降低油脂的酸值和提高了烟点；脱胶能避免胶溶性杂质与树脂的相互作用，降低树脂的活性；同时脱酸是防止脂肪酸对树脂结构的破坏，影响树脂对叶绿素的吸附，因此，使用树脂吸附毛油中的叶绿素及色素之前，对青豆毛油进行脱胶与脱酸处理可提高树脂的脱色率。

表2　不同树脂的脱色率Table 2　Decolorization rate of different resins

2.2不同树脂静态吸附青豆油色素结果的比较

从树脂DA201-C、HP20、SP70、DM-301、AB-8、SP850、SP207、HP2MGL、NAD4、XAD16HP、FPA53和FPA90CL中选出吸附效果最好的树脂，以脱色率为指标，在相同的条件下进行吸附，每种树脂进行4次平行试验，采用SAS 9.1对实验结果进行方差分析并采用SSR法对不同的树脂吸附效果进行多重比较，实验结果见表2。

对脱胶脱酸后的豆油用不同树脂吸附处理，结果的方差分析表见表3。

表3　不同树脂脱色率的方差分析Table 3Variance analysis of different resin decolorization rate

由表3可知，F=105.69**，根据df1=11，df2=36查F值表（方差分析用），得F＞F0.01（11，36）=2.78，P＜0.01，说明12种树脂之间的脱色率有极显著的差异，实验过程中所采用的12种树脂对脱胶和脱酸后的青豆油中的叶绿素吸附能力是不同的。

采用SSR法对不同的树脂吸附效果进行多重比较，多重比较结果见表4。

表4　12种树脂吸附效果多重比较（SSR法）Table 4Multiple comparisons of 12 kinds of resin adsorption effect（SSR method）

经过多重比较，从表4可以看出树脂HP2MGL对脱胶和脱酸后的青豆油中叶绿素的吸附效果最好，一次吸附脱色率能达到42.24±2.73%。

用12种树脂中脱色效果最好的树脂HP2MGL对一次吸附脱色后的油脂在相同条件下再次脱色，重复3次，取平均值为二次脱色结果，二次脱色率为71.35±1.76%。

2.3静态吸附的树脂重复使用次数对吸附效果的影响

用树脂HP2MGL对脱胶和脱酸后的毛油进行脱色，脱色后用正己烷和乙醇（体积比为1∶8）混合液洗脱，洗脱后再次对脱胶和脱酸的毛油脱色；如此重复脱色6次，每次均计算脱色率，结果见图1。从图1中可以得出将树脂HP2MGL重复6次吸附处理后油脂中的叶绿素，油脂的一次脱色率能维持在40%以上，树脂HP2MGL具有一定的稳定性，洗脱后可以重复利用。

图1　重复使用次数对脱色率的影响Fig.1　Effects of frequency reuse on the decolorization rate

3　结论

青豆油中叶绿素的脱除是油脂加工中存在的难题，通过实验从12种树脂中确定脱色效果最好的树脂为树脂HP2MGL，在静态条件下树脂HP2MGL一次脱色率能达到42.24±2.73%，二次脱色率能达到71.35±1.76%，而且树脂重复吸附、洗脱使用6次，其一次脱色率依然能稳定在41.5%，说明树脂HP2MGL对青豆油脱色有较好的效果，并且吸附能力稳定，可以作为青豆油脱除叶绿素的吸附剂。为树脂去除青豆油中叶绿素的应用提供了理论依据。

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Study on Resin to Absorption and Decoloration Effects of Green Soybean Oil

Li Xin，Lu Baoxin，Yi Weimin （College of Food Science，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319）

Abstract:In order to remove the chlorophyll of the green bean oil，the resin was used to adsorb the chlorophyll to change the color of oil lighter.Using Green bean oil as raw material，the process of hydration degumming and alkali deacidification was studied to remove the glue impurities and adjust the acid value.Selecting 12 different resins carried on the study of static absorption decoloration through the method of variance analysis got the best resin HP2MGL.The decolorization rate was 71.35%after two absorptions.The absorption capacity of resin remained stability after repeated using.The result showed that the resin had good effect on removing the chlorophyll in green soybean oil.

Key words：green soybean oil；resin；absorption rate；decoloration

中图分类号：TS224.6

文献标识码：A

文章编号：1002-2090（2016）01-0031-05

doi:10.3969/j.issn.1002-2090.2016.01.008

收稿日期：2015-01-30

作者简介：李馨（1989-），女，黑龙江八一农垦大学食品学院2012级硕士研究生。

通讯作者：鹿保鑫，男，教授，硕士研究生导师，E-mail：lubaoxin72@126.com。