芝麻中塑化剂含量及其在制油过程中的迁移规律

刘玉兰，刘 燕，胡爱鹏，马宇翔，魏安池，徐彦辉

（1.河南工业大学粮油食品学院，河南 郑州 450001；2.合肥燕庄食用油有限责任公司，安徽 合肥 231283）

邻苯二甲酸酯类塑化剂（phthalatic acid esters，PAEs）是全球广泛存在的环境污染物[1]，塑化剂的急性毒性很低，但长期接触塑化剂或者食用被塑化剂污染的食品，轻则会引起生殖系统的异常，重则可能致畸致癌[2-5]。植物油料包括芝麻在种植、生长、收获、储存、运输、加工等过程中均可能受到PAEs的污染[6-9]，而PAEs又属于脂溶性物质，芝麻原料中的PAEs会随着制油过程进入芝麻油中，因此芝麻原料是否含有PAEs及其含量水平必定会对所制取芝麻毛油中PAEs含量造成影响，也即原料芝麻中PAEs在制油过程中向毛油中发生迁移很可能是芝麻油受PAEs污染的重要成因。

张明明[10]、Shi Longkai等[11]的研究证实，植物油料（包括大豆、菜籽、玉米胚芽、芝麻等）中均不同程度的检出邻苯二甲酸二异丁酯（diisobutyl phthalate，DIBP）、邻苯二甲酸二丁酯（dibutyl phthalate，DBP）和邻苯二甲酸二（2-乙基）己酯（di(2-ethtlhexyl)phthalate，DEHP）等PAEs组分。而植物油料中的PAEs在制油过程中向植物毛油发生迁移很可能是食用植物油受PAEs污染的重要成因。同时，芝麻油大部分为芝麻香油[12]，为保持香味无法对其进行完整的精炼，芝麻香油中的PAEs在加工过程中无法有效脱除。要想对芝麻油中PAEs进行控制，首先要探讨和明确其成因和来源，因此很有必要对芝麻原料中PAEs含量及迁移规律进行系统的研究。

本实验通过对芝麻原料中PAEs含量的检测分析，以及对不同芝麻油生产工艺（芝麻整籽取油、脱皮取油、压榨取油、浸出取油）制取得到的芝麻油中PAEs含量的检测分析，探讨芝麻油生产中PAEs的成因和迁移规律，明确芝麻油生产中原料和制油工艺对芝麻油中PAEs含量的影响，为准确制定PAEs风险防范和控制技术提供依据，以确保并提升芝麻油的品质安全。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

原料：芝麻样品20 个，均取自国内芝麻油加工企业。

PAEs的8 种组分的标准品：邻苯二甲酸二甲酯（dimethyl phthalate，DMP）、邻苯二甲酸二乙酯（diethyl phthalate，DEP）、DBP、邻苯二甲酸丁基苄基酯（butyl benzyl phthalate，BBP）、DEHP、邻苯二甲酸正辛酯（di-n-octyl phthalate，DNOP）的标准品（纯度≥98.0%） 美国Supelco公司；DIBP、邻苯二甲酸二异壬酯（diisononyl ortho-phthalate，DINP）的标准品（纯度99.0%） 美国Dr. Ehrenstorfer GmbH公司；7 种氘代同位素内标（D4-DMP、D4-DEP、D4-DIBP、D4-DBP、D4-BBP、D4-DEHP和D4-DNOP）（纯度≥99%） 上海有机化学研究所；正己烷、丙酮、乙腈、二氯甲烷（均为色谱纯） 美国生物VBS公司；实验所用水均为超纯水（18.25 MΩ·cm）。

1.2 仪器与设备

Trace1310-ISQ气相色谱-质谱法联用仪、TG-5MS气相毛细管色谱柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）美国Thermo Fisher公司；ProElut N-正丙基乙二胺（N-(npropyl) ethylenediamine，PSA）固相萃取柱（1 g、6 mL） 上海安谱科学仪器有限公司；R-201 II旋转蒸发器 上海申顺生物科技有限公司；MTN-2800W氮吹浓缩仪 天津奥特赛恩斯仪器有限公司；MVS-1旋涡混合器 北京金北德工贸有限公司；FW-100高速万能粉粹机 北京永光明医疗仪器有限公司；LD5-10低速离心机 北京京立离心机有限公司；Molecular超纯水器上海摩勒科学仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 芝麻脱皮

实验室脱皮条件：取800 g左右清理干净的芝麻于2 000 mL的玻璃烧杯中，用蒸馏水润湿至含水量10%，于105 ℃烘箱中烘至含水量6%，装入干净的棉布袋手搓脱皮后，用筛子筛分得到芝麻皮和脱皮芝麻仁。

工厂脱皮工艺条件：芝麻经筛选、风选和去石，再用质量分数为1%的热碱液浸泡脱皮、脱水干燥得到脱皮芝麻仁和芝麻种皮。

1.3.2 压榨法和浸出法提取芝麻油

压榨法制油：分别称取500 g不同的芝麻样品（整籽芝麻、脱皮芝麻），粉碎，放入液压榨油机榨膛中，在压力40～60 MPa室温压榨，得到压榨芝麻毛油。

浸出法制油：分别称取200 g不同的芝麻样品（整籽芝麻、脱皮芝麻），粉碎，置于2 000 mL烧杯中，加入1 000 mL正己烷，在45 ℃水浴中搅拌4 h完成萃取，抽滤将混合油与固体物料分离，滤液经旋转蒸发和真空干燥脱除溶剂，得到浸出芝麻毛油。

1.3.3 芝麻及其油脂中PAEs的含量测定

参照GB/T 5009.271—2016《食品中邻苯二甲酸酯的测定》[13]，在此基础上略有改进。芝麻和芝麻油样品中PAEs组分含量的检测采用固相萃取-气相色谱-质谱法[14-15]。

标准曲线的绘制：DMP、DEP、DBP、DIBP 、BBP、DEHP、DNOP采用内标法定量测定，DINP采用外标法定量测定。

气相色谱条件：T G-5 M S气相毛细管色谱柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；进样口温度300 ℃；程序升温：60 ℃保持1 min，然后以20 ℃/min升至220 ℃，保持1 min，再以5 ℃/min升至280 ℃，保持4 min；脉冲不分流模式进样，进样量1.0 μL；载气：氦气（纯度≥99.999%），恒流模式，流速1.0 mL/min。

质谱条件：电子电离源；电子能量70 eV；离子源温度300 ℃；传输线温度300 ℃；灯丝电流25 μA。溶剂延迟6 min，全扫描定性，选择离子扫描定量。

1.4 数据统计与分析

所有的实验至少进行3 次重复，结果表示为 ±s，利用SPSS Statistics 22软件对数据进行ANOVA差异显著性分析，P＜0.05，差异显著。采用Xcalibur 3.0、Origin 9.0等软件分析进行数据分析、图表处理及图谱分析处理。

2 结果与分析

2.1 不同产地芝麻原料中PAEs的组分含量

2.1.1 芝麻原料中PAEs的组分含量

由表1可以看出，20 个芝麻原料样品中均不同程度地检出了PAEs。DMP、DEP、DIBP、DBP、BBP、DEHP、DNOP、DINP和Σ8PAEs的含量范围分别为ND～0.060、ND～0.015、0.074～1.200、0.040～0.337、ND～0.043、0.085～1.971、ND～0.059、0.343～0.806 mg/kg和0.209～2.828 mg/kg，平均值为0.021、0.011、0.219、0.137、0.020、0.560、0.017、0.559 mg/kg和1.165 mg/kg。

DMP、DEP、DIBP、DBP、BBP、DEHP、DNOP和DINP的检出率分别为40%（8/20）、45%（8/20）、100%（20/20）、100%（20/20）、88%（7/8）、100%（20/20）、88%（7/8）、100%（8/8）。

表1 芝麻原料中8 种PAEs组分含量 Table 1 Concentrations of PAEs in sesame samples mg/kg

对照国标DBP≤0.3 mg/kg、DEHP≤1.5 mg/kg、DINP≤9.0 mg/kg的限量要求[16]，20 个芝麻样品DINP均不超标，1 个芝麻样品DEHP超标（超标率5%），2 个芝麻样品DBP超标（超标率为10%）。

根据前期的研究[6,17-18]，不仅芝麻，几乎所有的植物油料样品中均不同程度检测出PAEs。这可能与植物油料生长的环境受塑化剂污染因素有关，据报道[19-22]，土壤、河流等均检测出塑化剂。植物油料会通过生物富集作用将环境中的PAEs富集到种子中，导致植物油料中存在PAEs。植物油籽中的PAEs也可能与植物油料在收获、运输、储存过程中受PAEs污染有关，譬如塑料包装材料等因素造成植物油料中PAEs含量增加[23]。受检芝麻样品中DBP、DEHP与DINP的含量约占8 种PAEs总量的70%～96%，这与文献[24]报道的大气、水体及土壤中PAEs污染物主要为DBP、DEHP和DINP相一致。受检芝麻样品中短碳链的PAEs组分如DMP、DEP含量相对较低，可能缘于这些短碳链的PAEs组分有较高的水溶性和较小的辛醇分配系数，容易被微生物分解或经其他途径分解，最终富集或迁移到植物油料中的含量较低[25]。

总体上看，芝麻原料中DBP和DEHP的超标风险不高，GB 19641—2015《食用植物油料》[26]中也没有对PAEs作出限量要求。但芝麻既可以直接食用又可以用于提取食用油，直接食用时PAEs风险不能忽视，而做为食用油原料，PAEs良好的脂溶性很可能使其随制油过程富集至食用油脂中，因此芝麻原料的塑化剂风险应该引起足够重视和防范，同时应加强对芝麻乃至所有植物油料中塑化剂在制油过程向油脂中迁移程度的研究。

2.1.2 不同产地原料芝麻中PAEs的含量

表2 不同产地的芝麻中4 种PAEs及Σ8PAEs含量Table 2 Concentrations of PAEs in sesame samples collected from different production areasmg/kg

检测来自河南、安徽、山东、新疆、山西、四川产地的8 个芝麻样品中的DIBP、DBP、DEHP、DINP和Σ8PAEs含量进行分析，结果见表2。单因素方差结果（P＜0.05）表明8 个产地芝麻样品中的DIBP、DBP、DEHP、DINP和Σ8PAEs含量存在显著性差异，且差异性水平也有所不同，表明产地对原料芝麻中PAEs含量存在显著性影响。究其原因，可能是：1）不同产地土壤和周围环境中的PAEs含量不同，芝麻在生长过程中从土壤和周围环境吸收富集的PAEs不同，最终富集到芝麻籽粒中的PAEs不同[27-28]；2）产地不同，芝麻生长的气候环境也会有所差异，而气候因素对芝麻的成熟度及含油量会产生一定的影响，不同成熟度的芝麻籽粒，蛋白和粗纤维的含量差异较大[29]，特别是瘪芝麻，皮占整籽的比重较大，而皮中PAEs含量相对种仁较高，造成芝麻籽粒中PAEs含量差异。

2.1.3 芝麻不同部位PAEs含量分析

表3 芝麻整籽、种仁和皮中PAEs含量 Table 3 Concentrations of PAEs in sesame seeds, kernels and hulls mg/kg

对河南驻马店的白芝麻同一原料工厂取样和实验室自制的2 个芝麻样品的整籽、脱皮种仁、芝麻皮中的PAEs含量进行检测，结果如表3所示。1号芝麻的3 个样品，其脱皮种仁中PAEs含量比整籽芝麻含量有一定程度降低，而芝麻皮中PAEs显著高于芝麻整籽和芝麻种仁（分别是整籽的3.76 倍和种仁的4.39 倍）。2号芝麻的3 个样品，其脱皮种仁和芝麻皮中的DIBP、DBP、DEHP、DINP和Σ8PAEs含量明显高于芝麻全籽含量。分析2 个芝麻样品PAEs的含量差别，其原因可能是：2号芝麻在工厂采用淡碱水浸泡脱皮过程中所使用的水、烧碱等加工助剂可能向芝麻中二次引入了PAEs[30]，导致脱皮种仁和芝麻皮中PAEs含量均高于未经脱皮加工的芝麻原料；而1号芝麻是在实验室用人工干法脱皮得到的脱皮种仁和芝麻皮，脱皮过程未采用任何加工助剂。1号芝麻经脱皮处理其种仁中DBP含量较整籽降低20.0%，DEHP含量降低6.8%，DINP含量降低53.0%，Σ8PAEs含量降低14.3%。

上述研究结果明确了芝麻原料含有PAEs的普遍性和客观规律性。不同产地的芝麻样品中PAEs含量有显著性差异，并且芝麻皮中含量高于芝麻种仁。虽然芝麻原料中PAEs风险较低，但为确保并提升芝麻及其加工产品的安全，还是需要对芝麻原料进行PAEs的风险防范，通过对芝麻原料产地和芝麻原料品质的优选和监控，以及基于PAEs防范和控制的芝麻脱皮工艺技术的应用，确保和提升芝麻及加工制品的质量安全。

2.2 芝麻中PAEs在不同制油工艺向油脂中的迁移规律

压榨法取油和溶剂浸出法取油是当前油脂工业应用最为广泛的植物油制取工艺技术。研究已经证实植物油料中几乎均含有PAEs组分。但油料种子中的PAEs在制油过程向毛油迁移性及制油工艺是对PAEs迁移的影响鲜见报道。对于油脂中塑化剂的脱除，最有效的方法是利用水蒸气蒸馏脱臭时脱除[31-32]，但芝麻香油不能采用蒸馏脱臭的方法脱除塑化剂，因为脱臭会将芝麻香油的香味几乎完全脱除。为此对芝麻原料和制油过程也即从源头进行PAEs的风险防范和控制是非常必要也是科学合理的。实验通过对不同制油工艺所得芝麻油中PAEs的检测分析，研究芝麻中PAEs在不同制油工艺过程向芝麻毛油中的迁移规律，以确定不同芝麻毛油的PAEs风险并根据风险程度精准制定PAEs的脱除技术。

2.2.1 不同制油工艺所得芝麻毛油中PAEs含量分析

由图1可以看出，芝麻种仁中DBP、DEHP、DINP含量及Σ8PAEs均高于其整籽；芝麻种皮中DBP、DEHP、DINP含量及Σ8PAEs均高于其整籽和种仁。芝麻皮中DBP、DEHP、DINP含量及Σ8PAEs分别是芝麻整籽的2.4、7.4、1.8 倍和3.8 倍；脱皮处理后的芝麻种仁中DBP、DEHP、DINP含量及Σ8PAEs比其在整籽中含量分别下降20.2%、6.8%、13.4%和14.3%。这说明脱皮可以有效降低芝麻中的PAEs含量。

图1 不同芝麻样品及不同制油工艺所得油脂中PAEs含量Fig. 1 Concentrations of PAEs in sesame oil samples produced by different methods

图1 也清晰显示出芝麻原料中的PAEs会随着制油过程向毛油中迁移富集，毛油中PAEs含量明显高于其对应芝麻原料。无论是浸出还是压榨，整籽芝麻毛油中DIBP、DBP、DEHP、DINP和Σ8PAEs含量均高于脱皮芝麻毛油，脱皮芝麻毛油中PAEs含量比整籽芝麻毛油含量降低约20%。无论是整籽芝麻还是脱皮芝麻，其浸出毛油中DIBP、DBP、DEHP、DINP和Σ8PAEs含量均高于压榨毛油，浸出毛油中PAEs含量约是压榨毛油1.2 倍。也即浸出毛油比压榨毛油的PAEs风险更大，这是由于浸出法取油所用的正己烷对PAEs有更好的溶解能力所致[33]。

2.2.2 芝麻原料中PAEs向毛油中迁移率的分析

表4 河南的13号芝麻原料及其毛油中PAEs的含量 Table 4 Concentration of PAEs in sesames and crude sesame oil samples obtained by different methods mg/kg

由表4可知，采用压榨法取油时，整籽芝麻压榨毛油中的DIBP、DBP、DEHP、DINP以及Σ8PAEs含量分别是整籽芝麻中含量的1.10、1.18、1.04、1.11 倍和1.09 倍；脱皮芝麻仁压榨毛油中DIBP、DBP、DEHP、DINP以及Σ8PAEs含量分别是脱皮芝麻仁中的1.06、1.14、1.03、1.05 倍和1.04 倍；脱皮芝麻仁压榨毛油是整籽芝麻压榨毛油的0.82、0.91、0.96、0.92 倍和0.90 倍。采用浸出法取油时，整籽芝麻浸出毛油中的DIBP、DBP、DEHP、DINP以及Σ8PAEs含量分别是整籽芝麻含量的1.28、1.71、1.29、1.31 倍和1.41 倍；脱皮芝麻仁浸出毛油中的DIBP、DBP、DEHP、DINP以及Σ8PAEs含量分别是脱皮芝麻仁中含量的1.22、1.28、1.25、1.17 倍和1.23 倍。这清楚的说明，芝麻中的PAEs会在制油过程向油脂中迁移，致使芝麻毛油中PAEs含量明显高于芝麻原料，在芝麻原料中PAEs含量不超标时，所制取毛油中PAEs含量有可能超标。

从整体分析，DIBP、DBP、DEHP、DINP及Σ8PAEs在芝麻浸出毛油中的平均含量分别为0.327、0.426、0.774、0.936 mg/kg和2.586 mg/kg，在芝麻压榨毛油中的平均含量分别为0.273、0.326、0.629、0.813 mg/kg和2.074 mg/kg，浸出毛油中的平均含量分别是压榨毛油中的1.20、1.31、1.23、1.15 倍和1.25 倍。DBP较其他组分在芝麻毛油中的超标风险更大。

对芝麻原料进行脱皮处理，可以使芝麻毛油中的DIBP含量降低20.3%～24.8%，DBP含量降低22.3%～40.0%，DEHP含量降低7.9%～10.0%，DINP含量降低17.9%～23.1%以及Σ8PAEs含量降低17.6%～25.8%。

3 结 论

芝麻与其他植物油料一样不同程度地含有塑化剂，国标限量控制的DBP、DEHP、DINP的检出率均为100%，3 种组分和Σ8PAEs含量的平均值分别为 0.137、0.560、0.559 mg/kg和1.165 mg/kg，DBP超标率为10%，DEHP超标率为5%。不同产地芝麻样品中塑化剂含量呈现显著性差异，芝麻皮中塑化剂含量高于种仁；芝麻中的塑化剂会伴随制油过程向毛油中迁移富集，DBP、DEHP、DINP和Σ8PAEs在压榨芝麻毛油中的平均含量分别是芝麻中的1.16、1.03、1.11 倍和1.07 倍，在浸出芝麻毛油的平均含量分别是芝麻中的1.49、1.27、1.24 倍和1.33 倍；脱皮处理可以使芝麻毛油中DBP、DEHP、DINP和Σ8PAEs含量分别降低20.3%～24.8%、22.1%～40.4%、7.9%～10.0%、17.9%～23.1%、17.6%～25.8%；无论是芝麻整籽还是脱皮芝麻种仁，浸出毛油中PAEs含量明显高于压榨毛油。研究结果明确了芝麻油生产中原料和制油工艺对芝麻油PAEs风险的影响，可为芝麻油生产的PAEs风险防范和控制提供一定的参考依据。