不同精炼方法对玉米油中呕吐毒素脱除效果的研究

刘玉兰，许利丽，夏亚军，王月华，程芳园

(1.河南工业大学 粮油食品学院，郑州450001； 2.山东三星玉米产业科技有限公司，山东 邹平256209)

油脂安全

不同精炼方法对玉米油中呕吐毒素脱除效果的研究

刘玉兰1，许利丽1，夏亚军1，王月华2，程芳园2

(1.河南工业大学 粮油食品学院，郑州450001； 2.山东三星玉米产业科技有限公司，山东 邹平256209)

分别以高、低质量浓度呕吐毒素(DON)含量的玉米毛油为原料，以DON脱除率及残留量为考察指标，研究不同精炼方法对玉米油中DON的脱除效果，并与工厂实际生产效果进行对比。采用优化的脱除工艺条件，高质量浓度DON玉米毛油(1 745.43 μg/kg)和低质量浓度DON玉米毛油(456.73 μg/kg)在经过水化脱胶、碱炼脱酸、吸附脱色和高温蒸馏脱臭后均可以达到较为理想的DON脱除效果。精炼方法中以水化脱胶和碱炼脱酸的脱除效果较好。对高质量浓度DON含量的玉米毛油，水化脱胶、碱炼脱酸的DON脱除率可分别达到88.94%和90.07%，脱除后DON含量分别为193.06 μg/kg和173.29 μg/kg。低质量浓度DON含量玉米毛油水化脱胶和碱炼脱酸的脱除率可分别达到59.54%和58.23%，脱除后DON含量分别为184.79 μg/kg和190.79 μg/kg。与工厂实际玉米油精炼脱除效果相比，本实验的DON脱除率有明显提高。研究结果为玉米油精炼工艺条件优化和技术改进提供了参考和技术支持。

玉米油；呕吐毒素；油脂精炼；脱除率

脱氧雪腐镰刀菌烯醇，即呕吐毒素(DON)属于单端孢霉烯族化合物[1]，广泛分布在谷物及其制品中[2]，可影响消化系统，具有细胞毒性、免疫毒性、神经毒性等[3]。DON的熔点为151～153℃，易溶于水、乙醇等溶剂，化学性质稳定，具有较强的抗热性和耐酸性，碱性环境中毒性降低[4]。在pH 10.0、100℃加热60 min 部分结构被破坏，120℃加热30 min或在170℃加热15 min 结构可完全被破坏[5]。

目前，很多国家已经制定了食品中DON的限量标准。欧盟规定(EU，2006a)谷粉、玉米粉中DON限量为750 μg/kg，未加工硬质小麦、燕麦和玉米中DON限量为1 750 μg/kg。欧盟(EU，2007b)规定小麦中DON含量不超过1 250 μg/kg，小麦胚芽中DON含量不超过750 μg/kg。GB 16329—1996《小麦、面粉、玉米及玉米粉中脱氧雪腐镰刀菌烯醇限量标准》中规定了小麦、面粉、玉米及玉米粉中DON限量为1 000 μg/kg。但上述标准均未对玉米胚及玉米油中DON限量做出规定。

玉米胚约占整个玉米籽粒的1/3，呼吸强度大，脂肪含量高，容易吸湿和酸败[6-7]，更易受到真菌侵染从而污染DON。玉米胚大多是玉米发酵乙醇和淀粉生产的副产物，作为工业原料而非食品原料的玉米可能受DON污染的风险更大。Schollenberger等[8]研究发现，17.6%的玉米胚芽油被DON污染，DON平均含量为48 μg/kg，最大值为110 μg/kg；49种未精炼的油样中，阳性率为6.3%，DON平均含量为48 μg/kg，最大值为110 μg/kg。近年我国玉米胚年产量已接近600万t，食用玉米油产量达到150万t，已成为我国重要的食用油品种，但少见有关玉米油中DON脱除的研究报道。因此，本文以DON含量超标的玉米毛油为原料，研究不同精炼方法(水化脱胶、碱炼脱酸、吸附脱色、高温蒸馏脱臭)对玉米油中DON的脱除效果，为优化改进玉米油精炼工艺技术从而提高玉米油品质安全提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 实验材料

玉米浸出毛油及玉米油精炼各工序油脂样品，均取自玉米油加工厂。

呕吐毒素标准品(纯度≥99%)，Sigma-Aldrich公司；甲醇(色谱纯)、乙腈(色谱纯)，美国生物VBS公司。

呕吐毒素免疫亲和柱，月旭科技(上海)股份有限公司；高效液相色谱Waters 2695(含紫外检测器)、SunFire®C18 色谱柱(250 mm×4.6 mm，5 μm)，美国Waters科技有限公司；SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵；DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器；LD5-10低速离心机；HH-4数显搅拌水浴锅；LD5-10低速离心机；RE-200A旋转蒸发器；MTN-2800W氮气浓缩装置；FLUKO FM200均质机，上海弗鲁克。

1.2 实验方法

1.2.1 超标玉米毛油的制备

高质量浓度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标准溶液，使DON含量超过国标限量。加标后经测定玉米毛油中DON含量为1 745.43 μg/kg，酸值(KOH)为5.27 mg/g。

低质量浓度DON玉米毛油：检测从玉米油加工厂直接取样的玉米浸出毛油样品，其中DON含量为456.73 μg/kg，酸值(KOH)为5.27 mg/g。

1.2.2 玉米毛油的水化脱胶

称取80 g超标玉米毛油于250 mL烧杯中，慢速搅拌加热至55℃时，调快搅拌速度，加入蒸馏水(加水量为2.5倍油脂中磷脂含量)，保持恒温搅拌20 min。水化反应结束后，将油样离心、脱水，得到脱胶油。

1.2.3 玉米毛油的碱炼脱酸

采用玉米油真菌毒素脱除的优化碱炼脱酸条件[9-10]。称取100 g超标玉米毛油于500 mL烧杯中，搅拌加热至25℃后，将计量好质量分数和用量的碱液(碱液质量分数6.58%，超量碱0.4%)在搅拌条件下缓慢加入油中，慢慢升温至55℃，调慢搅拌速度搅拌20 min，油皂明显分离时结束。碱炼结束后，将油样4 500 r/min离心20 min，分离出的上层碱炼油加热至95℃，在已预热的分液漏斗中，按油质量15%加入微沸的蒸馏水洗涤2～3遍，直至放出的废水pH呈中性为止。洗涤后的油在90℃真空条件下脱水，得到碱炼油。

1.2.4 玉米毛油的吸附脱色

采用玉米油真菌毒素脱除的优化吸附脱色条件[11]。称取40 g加标脱胶油于三口烧瓶中，在压力大于等于8 kPa的条件下加热至90℃搅拌脱水，直至油面上看不到雾气。将油温加热至100℃后加入油质量2%的活性白土，控制油温(100℃)，使油脂与吸附剂混合均匀，搅拌20 min后，停止搅拌加热。将三口烧瓶抬高，使油在真空条件下冷却至70℃以后，关闭真空泵、冷却水。将油、吸附剂混合物倒入离心筒中4 500 r/min条件下离心20 min，分离出吸附剂，得到脱色油。

1.2.5 玉米毛油的高温蒸馏脱臭[12]

称取70 g加标脱胶油于500 mL三口烧瓶中，连接好脱臭装置后，启动真空泵，当系统压力降至100 Pa以下时，开始加热油样。当油温升至260℃后，通入直接蒸汽，并调节蒸汽量(在不引起油脂飞溅的情况下，尽可能加大通汽量)，使油脂进行汽提。当油温升到260℃时，使样品恒温脱臭120 min，然后停止加热并关闭直接蒸汽，待油温降至70℃以下后破除真空，得到脱臭油。

1.2.6 玻璃仪器的脱毒

所有使用过的玻璃仪器经清洗以后均用10 g/L的次氯酸钠溶液浸泡过夜，进行脱毒。

1.2.7 玉米油中DON含量测定

称取(12.50 ± 0.10)g玉米油于均质杯中，加入5 g聚乙二醇8000和100 mL蒸馏水，高速均质2 min，转移至离心筒中，在5 000 r/min条件下离心5 min。上清液经玻璃纤维滤纸过滤后，取滤液过免疫亲和柱净化，分别用5 mL PBS缓冲液和纯净水洗脱，弃去全部流出液，最后用甲醇分两次洗脱，收集洗脱液，40℃氮吹吹干。1 mL甲醇-水(体积比20∶80)复溶，过0.22 μm有机滤膜，进HPLC检测。

DON含量测定及色谱条件参照GB/T 23503—2009高效液相色谱法。

2 结果与分析

2.1 不同精炼方法对玉米油中DON的脱除效果

对高、低质量浓度DON玉米毛油分别进行水化脱胶、碱炼脱酸、吸附脱色和高温蒸馏脱臭，检测不同精炼工序处理后的玉米油中DON含量，并计算脱除率，结果见表1、表2。

表1 不同精炼方法对高质量浓度DON玉米毛油的脱除效果

表2 不同精炼方法对低质量浓度DON玉米毛油的脱除效果

注：c为脱除率在玉米浸出毛油中DON含量456.73 μg/kg的基础上计算得到；d为脱除率在脱胶油中DON含量184.79 μg/kg的基础上计算得到。

从表1和表2可以看出，玉米毛油在水化脱胶和碱炼脱酸过程中DON脱除率较高，在高质量浓度DON含量条件下DON脱除率可分别达到88.94%和90.07%，脱除后DON含量分别为193.06 μg/kg和173.29 μg/kg。在低质量浓度DON含量条件下DON脱除率可分别达到59.54%和58.23%，脱除后DON含量分别为184.79 μg/kg和190.79 μg/kg。高质量浓度DON脱胶油(加标后DON含量为350.10 μg/kg)分别经过吸附脱色和高温蒸馏脱臭，DON脱除率可分别达到48.12%和30.92%，脱除后DON含量分别为181.62 μg/kg和241.86 μg/kg；低质量浓度DON脱胶油(184.79 μg/kg)分别经过吸附脱色和高温蒸馏脱臭，DON脱除率可分别达到6.94%和3.10%，脱除后DON含量分别为171.97 μg/kg和179.07 μg/kg。

DON易溶于水和甲醇、乙腈等极性溶剂，在水化脱胶和碱炼脱酸后的水洗过程中均需要向油脂中加入一定量的水，而DON分子结构中带有羟基，对于碱炼过程中NaOH与油脂中的游离脂肪酸生成的钠皂属于表面活性物质，吸附和吸收能力比较强，可将相当数量的其他杂质(如蛋白质、黏液质、色素、磷脂及带有羟基或酚基的物质)也带入沉降物内从而去除DON，因此DON脱除率较高。经过水化脱胶和碱炼脱酸过程后，玉米油中DON含量均明显降低。本实验结果与前人研究结果一致，Kamimura等[13]通过对玉米毛油中加入高质量浓度的DON标样(8 000 μg/kg)并对其进行精炼，结果表明，碱炼过程中油脂中单端孢霉烯族化合物(包括DON)的稳定性在2 min内下降了约80%，8 min内降解率达到90%以上；在毛油中和过程中，皂脚中DON残留率高达84%，而油脂中DON残留率低于0.01%；碱炼油经水洗后，洗涤水中DON残留率为91%，油脂中DON残留率低于0.01%。玉米油中DON含量在吸附脱色和高温蒸馏脱臭过程中变化很小，一方面可能是因为DON化学性质稳定，具有较强的抗热性[8]，另一方面可能因为实验室脱臭过程中的真空度较低，无法达到工厂要求。

2.2 玉米油实际精炼过程DON含量变化(见图1)及其与实验结果对比(见图2)

由图1可以看出，玉米毛油在工厂精炼各工序中DON含量均比较低，DON含量分别为187.00、209.16、198.85、185.16、183.59、181.97 μg/kg。在整个精炼过程中DON的含量水平均较低，吸附脱色和高温蒸馏脱臭对DON含量变化的影响较小。

图1 实际生产过程中玉米油精炼各工序样品中DON含量

图2 玉米毛油实验室和实际生产样品中DON含量

由图2可以看出，玉米毛油(DON含量为1 745.43 μg/kg)在实验室条件下连续经过碱炼、脱色、脱臭3个工序，其DON含量分别为173.29、160.62、153.86 μg/kg。工厂精炼过程中DON含量的变化与实验室一致，随着精炼工序的进行，玉米毛油中DON含量逐渐下降。在实验室条件下，玉米毛油中DON含量为1 745.43 μg/kg，经过连续精炼(碱炼、脱色和脱臭)后，其DON含量降低为153.86 μg/kg，脱除率为91.2%；在工厂生产精炼过程中，玉米浸出毛油中DON含量为207.01 μg/kg，经过连续精炼(碱炼、脱色和脱臭)后，其DON含量降低为183.59 μg/kg，脱除率为11.3%。实际生产过程与实验室脱除效果的差距主要是碱炼条件的不同。因为在工厂生产中，碱炼时的加碱量、碱液质量分数等随毛油酸值而改变，同时还要兼顾毛油色泽和杂质含量等[14]，通常会因玉米毛油酸值较高和色泽难以脱除等因素而选用较高质量分数的碱液，而实验研究[15]显示，在加碱量一定时，适当降低碱液质量分数对提高真菌毒素的脱除率是有利的。此外，碱炼温度、碱炼时间等也会影响对DON的脱除效果。

3 结 论

采用优化的脱除工艺条件，高质量浓度DON玉米毛油(1 745.43 μg/kg)和低质量浓度DON玉米毛油(456.73 μg/kg)在经过水化脱胶、碱炼脱酸、吸附脱色和高温蒸馏脱臭后均可以达到较为理想的DON脱除效果。精炼方法中以水化脱胶和碱炼脱酸的脱除效果较好。对高质量浓度DON的玉米毛油，水化脱胶、碱炼脱酸的DON脱除率可分别达到88.94%和90.07%，脱除后DON含量分别为193.06 μg/kg和173.29 μg/kg。低质量浓度DON玉米毛油的水化脱胶和碱炼脱酸的DON脱除率可分别达到59.54%和58.23%，脱除后DON含量分别为184.79 μg/kg和190.79 μg/kg。与工厂实际的玉米油精炼相比，本实验的脱除率有明显提高。研究结果为玉米油精炼工艺条件优化和技术改进提供了参考和技术支持。

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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”国家重点计划支持项目子课题(2016YFD0401405)

刘玉兰(1957)，女，教授，硕士生导师，主要从事油脂工程的教学及科研工作(E-mail)liuyl7446@163.com。

TQ644.4;TS201.6

A

1003-7969(2017)01-0070-04