稻米油加工过程营养成分及有害物质变化趋势研究

曹 健，赵 菁，雷芬芬，郑竟成，罗 质,2，何东平,2

（1.武汉轻工大学 食品科学与工程学院，湖北 武汉 430023；2.大宗粮油精深加工教育部重点实验室（武汉轻工大学），湖北 武汉 430023）

稻米油营养丰富，脂肪酸组成合理，含丰富的谷维素、VE、植物甾醇、角鲨烯等天然生物活性物质，是消费者主要的食用油之一。根据稻米油的组成特性，工业精炼工艺主要采用水化脱胶、低温脱蜡、物理蒸馏脱酸、高温活性白土脱色、真空脱臭及脱脂 6个步骤[1]。油脂精炼会对油脂中微量成分造成一定影响，除营养成分流失，还会生成 BaP、3-MCPD等有害物质，进而影响成品食用油的品质。为研究稻米油加工过程营养成分及有害物质的变化，对工厂各精炼工段稻米油样品中两种污染物（BaP、3-MCPD）和三种营养物质（VE、谷维素、甾醇）进行检测，以探究其变化趋势，为稻米油适度加工提供一定参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

采集A、B、C三个工厂各精炼工段的稻米油样品（即稻米油毛油、脱胶油、脱蜡油、脱酸油、脱色油和脱脂油）各3个批次。

氘代氯仿：AldrichChemical；3-氯-1,2-丙二醇标准品、D5-3-氯-1,2-丙二醇标准品：德国 o2si公司；QuEChERS混合填料：德国 CNW公司；其余标准品由上海安谱实验科技股份有限公司提供。实验试剂为国产色谱纯。

1.2 仪器与设备

7010型三重四极杆气质联用仪[配 DBEUPAH 专用色谱柱（20 m×0.18 mm，0.14 μm）]：安捷伦公司；DK-98万分之一电子天平：南京晓晓仪器设备有限公司；TD5A-WS台式离心机：湖北省凯达科学仪器有限公司；Li Chro CART Si60（250 mmol/L×4 mmol/L，5 μm）色谱柱：赛默飞世尔科技公司；HP-5（20 m×0.18 mm×0.18 μm）：安捷伦公司等。

1.3 方法

1.3.1 稻米油中BaP的含量测定

（1）样品前处理

称取约1 g油脂样品于50 mL离心管中，加入1 ng/ mL的混合氘代内标溶液1 mL，依次加入5 mL正己烷和 5 mL二甲基亚砜，震荡后于4 500 r/min离心3 min，取下层至另一50 mL离心管中，依次加入5 mL超纯水和5 mL正己烷，摇匀、于4 500 r/min离心3 min，取上层至8 mL样品瓶中，氮气缓慢吹干，加入0.2 g QuEChERS混合填料和1 mL乙腈，涡旋震摇1 min以上，5 000 r/min离心5 min，取上清液至气相瓶中，待上机检测。

（2）色谱条件

程序升温过程为 45 ℃保持 0.8 min，以45 ℃/min升至 200 ℃，再以 2.5 ℃/min升至225 ℃，再以3 ℃/min升至245 ℃，随后以0.5 ℃/min升至247 ℃，再以6 ℃/min升至 300 ℃，最后以10 ℃/min升至320 ℃，保持4.5 min；进样口温度：280 ℃；进样方式：PTV不分流进样，进样量为5 μL；载气为氦气，恒流模式；碰撞气为氩气。

（3）质谱条件

电子轰击离子源；传输线温度为320 ℃；离子源温度为260 ℃；接收极电流50 μA；溶剂延迟时间10.0 min；碰撞气体为氩气。

1.3.2 稻米油中3-MCPD的含量测定

（1）样品前处理

准确称取油样100 mg于A、B两个2 mL离心管中，后精确加入100 μL内标物，加入300 μL叔丁基甲醚，涡旋震荡后加入200 μL氢氧化钠-甲醇，3.5 min后，向A中加入600 μL酸化氯化钠溶液，向B中加入600 μL酸化溴化钠溶液，立刻涡旋震荡后加入 600 μL异己烷，将样品静置5 min以上，弃去上层有机相，加入600 μL乙醚-乙酸乙酯，涡旋震荡后静置5 min以上，吸取上层有机相到新的 2 mL离心管中（向管中提前加入2 mL无水硫酸钠），重复两遍乙醚-乙酸乙酯萃取过程，将三次萃取获得的上层有机相都收集在同一2 mL离心管中，加入100 μL苯硼酸混匀，静置5 min以上，移取上层清液到新的2 mL离心管中，氮气吹干，准确加入 400 μL正己烷，4 500 r/min离心3 min，吸取上清液，准备进样。

（2）标准曲线的绘制

吸取3-MCPD标准工作液（1 mg/L）0.01、0.05、0.1、0.2、0.4、0.8、1.6 mL 和 3-MCPD 标准中间液（10 mg/L）0.32 mL于密闭性好的适当体积（5 mL或10 mL）的透明具塞（盖）玻璃管中，分别加入D5-3-MCPD标准工作液（10 mg/L）20 μL，加正己烷至2 mL，配制成含3-MCPD质量分别为 10、50、100、200、400、800、1 600、3 200 ng系列标准工作液，其中D5-3-MCPD的质量均为200 ng。临用现配。

（3）色谱条件

进样量：2μL，不分流进样；载气：氦气99.999%。升温程序：85 ℃，保持 0.5 min，6 ℃/min 至 150 ℃，12 ℃/min 至 180 ℃，180 ℃至280 ℃，保持7 min。

（4）质谱条件

质谱检测器：电子轰击（EI）；扫描方式：选择离子监测模式（SIM）；电离能量：70 eV；离子源温度：250 ℃；传输线温度：280 ℃。

1.3.3 稻米油中谷维素的含量测定方法[2]

制备谷维素标准曲线[2]：取谷维素标准样品约30 mg，置于50 mL容量瓶中，加三氯甲烷溶解，震荡摇匀，用无水乙醇定容，作为标准溶液备用；分别取 0.5、1、1.5、2、2.5 mL，置于 50 mL容量瓶中，加正庚烷定容，以无水乙醇为空白液，在327 nm的波长处测定吸光度。

样品测定：准确称取1～2 g稻米油样，置于50 mL容量瓶中，加4 mL三氯甲烷溶解，定容。在327 nm的波长处测定吸光度。

式中：C为由标准曲线所得谷维素浓度，μg/mL；B为样品稀释体积，mL；W为样品质量，g。

1.3.4 稻米油中维生素E的测定

（1）标准溶液配制

精确称量γ-生育酚标准品4 mg、δ-生育酚标准品4 mg、混标30 mg、β-生育酚标准品100 μL用正己烷溶解稀释后，分别定容至10 mL棕色容量瓶中，置于-8 ℃冰箱冷藏备用，分别取上述标准品溶液1 mL定容至10、25、50、100、250 mL。以生育酚和生育三烯酚的浓度（μg/mL）为横坐标，峰面积为纵坐标，绘制标准曲线，并计算其回归方程。

（2）样品处理

称取1 g植物油于10 mL试管中，加入5 mL正己烷为分散剂，超声波提取 10 min，转移至10 mL容量瓶中，用正己烷定容至刻度，过0.45 μm的有机系微滤膜后进HPLC分析，根据含量峰面积标准曲线进行定量分析。

（3）色谱条件

采用色谱柱为 Li Chro CART Si60（250 mmol/L×4 mmol/L，5 μm），检测波长为292 nm；柱温为 30 ℃；流动相为正己烷与异丙醇（体积比为 99.5∶0.5）；流速为 0.8 mL/min；进样量为25 μL，采用外标法定量。

1.3.5 稻米油中甾醇的测定[3]

（1）样品前处理过程

取 β-胆甾烷醇 1000 μL，氮吹后加入 0.20 g稻米油，加入4 mL KOH-乙醇溶液，在55 ℃烘箱中反应1 h，其中每隔20 min震摇一次，共3次。反应结束后，加入1 mL蒸馏水，5 mL正己烷，以3 500 r/min离心1 min，氮气吹干，加入2 mL硅烷化试剂，在105 ℃烘箱中反应15 min后，将样品装入样品瓶，准备上机。

（2）色谱条件

采用色谱柱为安捷伦 HP-5（20 m×0.18 mm×0.18 μm）进样体积1.0 μL，载气为高纯He；载气原始压力为 10.52 psi；分流比 50∶1；进样口温度 300 ℃；检测器温度 360 ℃；氢气流量为40 mL/min；空气流量为400 mL/min；氮气流量为40 mL/min；升温程序：200 ℃保持0.5 min，然后以2 ℃/min升温至300 ℃。

1.3.6 稻米油中其他理化指标测定方法

酸值的测定参照GB/T 5530-2005。

1.3.7 数据处理

本实验样品检测重复3次，采用origin 9.1，Excel 2013及SPSS对实验数据进行统计学分析，相关性分析采用 Person分析（P＜0.05），差异性分析采用ANOVA分析（P＜0.05），均值比较使用Duncan法。

2 结果与分析

2.1 精制过程稻米油BaP变化趋势

BaP是一种常见的高活性间接致癌物，稻米油中BaP主要来源于原料污染，在精炼过程中的脱酸、脱色以及脱臭都可以在一定程度上降低油脂中BaP的含量。在油脂加工中，BaP因其强亲脂性而易富集在油脂中[4]，我国《GB 2762-2012食品中污染物限量》规定油脂及其制品中BaP含量≤10 μg/kg，欧盟 ECRegulation835/2011 规定油脂中BaP含量不得超过2 μg/kg。对工厂各批次稻米油中的BaP进行检测，结果如图1所示。

图1 精制过程稻米油BaP变化趋势

三家工厂制取的稻米油毛油中BaP含量均超过17 μg/kg，其原因可能是工厂浸出过程中溶剂里存在多环芳烃类物质，在高温脱溶时与溶剂反应生成 BaP，并于油相富集；且油脂在高温下也可能氧化聚合产生BaP[5]。

经脱胶、脱蜡、脱酸、脱色后，稻米油中BaP的含量降低了97.61%±0.01%，其中脱色过程使用了物理脱色剂，使该阶段 BaP脱除率达到84.08%±0.03%。稻米油脱色后BaP含量已达到我国标准GB 2762-2017规定，即不高于10 μg/kg。脱脂后成品油达到了欧盟标准，即BaP含量不高于 2 μg/kg。

精炼对降低植物油中BaP含量有重要作用，目前对稻米油加工过程BaP产生的原因文献研究较多，但如何建立关键控制点以及如何有效控制BaP的产生还需进一步研究。

2.2 精制过程稻米油3-MCPD变化趋势

油脂精炼对油脂中微量组分会造成一定的影响，甚至生成痕量食品污染物，进而影响成品食用油的品质，其中3-MCPD就是一种比较典型食品污染物。3-MCPD容易在油脂及油脂食品热加工及油脂精炼中形成，但其形成机制尚未明确[4]，但普遍认为氯离子、水分和精炼温度对油脂中3-MCPD的形成有一定影响[6]。

对精制过程稻米油中 3-MCPD含量进行测定，结果如图2所示，由图可知稻米毛油本身含有一定量的 3-MCPD。A厂经脱胶处理之后3-MCPD含量有一定程度地增加，这可能是由于脱胶过程中水相体系的引入。A、B、C三厂在脱色阶段，3-MCPD含量大幅减少，平均减少率为80.47%，说明白土和活性炭等物理吸附剂对3-MCPD有吸附作用；经脱臭处理后，3-MCPD含量波动较小，说明高温能促使油样中形成新的3-MCPD，同时脱臭温度过高又会使部分3-MCPD分解。

图2 精制过程稻米油3-MCPD变化趋势

稻米油中3-MCPD在精炼过程含量整体呈减少趋势，我国对于油脂中3-MCPD的含量限定还未出台，脱脂稻米油中3-MCPD符合我国现有的固态调味品中3-MCPD＜0.4 mg/kg的规定。

2.3 精制过程稻米油维生素E(VE)变化趋势

VE又称生育酚，是一类脂溶性功能性化合物的总称。稻米油中VE含量为0.04%～0.25%[7]，其中生育三烯酚占VE总量的 60%～70%[8]。VE具有抗氧化、抑制胆固醇合成及预防心血管疾病等生理功能[9]。研究共测定A、B、C三个工厂7个精炼阶段 21个稻米油样品的生育酚和生育三酚含量，详见表1。

表1 精制过程稻米油VE变化趋势 mg/kg

从表1可以看出，稻米毛油中VE以α-生育酚、α-生育三烯酚、γ-生育三烯酚为主，总VE含量均在1 100 mg/kg以上。精炼过程中VE含量整体呈下降趋势，脱色阶段 γ-生育三烯酚含量平均下降56.06%，脱臭阶段α-生育酚和γ-生育酚含量平均下降 28.43%和 59.90%。三家工厂在精炼过程中VE的平均损失率为 37.92%，其中 γ-生育酚和 γ-生育三酚损失均在80%以上。

2.4 精制过程稻米油中谷维素含量变化趋势

谷维素主要是环木菠萝醇类阿魏酸酯及甾醇类阿魏酸酯组成的化合物，稻米油中的谷维素含量比其他植物油脂高[8]。一般米糠毛油中谷维素含量为1.5%～2.9%[10]。谷维素具有降低血脂、降低肝脏脂质、防止脂质氧化等生理功能[11]。

由图 3可知，所测样品的稻米毛油中谷维素含量分别为23 957、21 830和22 751 mg/kg。脱脂后谷维素含量分别为 20 176，20 396，19 747 mg/kg。三个工厂的稻米油谷维素损失率分别为15.78%、6.57%、13.20%。

图3 精制过程稻米油3-MCPD变化趋势

2.5 精制过程稻米油中甾醇含量变化趋势

甾醇是稻米油中不皂化物的主要成分之一。稻米毛油中植物甾醇含量在0.75%左右[7]，在各种植物油中米糠油的植物甾醇含量较高[12]。甾醇有消炎、抗结石功能，具有极高药用价值[13]。测定精炼过程β-胆甾烷醇、菜油甾醇、豆甾醇、β-谷甾醇含量，并分析其变化趋势，详见表2。

表2 精制过程稻米油甾醇变化趋势 mg/kg

精炼过程β-胆甾烷醇含量几乎无损失，菜油甾醇含量的损失平均在6.90%，豆甾醇损失较大，平均损失为28.62%。A、B、C三厂稻米油精炼过程甾醇平均损失率在22.69%。

3 结论

对采集的国内三家稻米油工厂各精炼工段油样，测定其BaP、3-MCPD两种有害物质和VE、谷维素及甾醇三种营养物质含量，结果表明精炼过程对稻米油中微量成分造成一定影响，毛油溶剂浸出工艺会导致BaP和3-MCPD这两种有害物质的产生。经过精炼，脱脂稻米油中BaP降低了97.61%，符合国家标准，3-MCPD含量降低了80.47%。但同时，稻米油中的VE、谷维素及甾醇等营养成分也有不同程度的减少，VE含量下降了37.92%，谷维素含量下降了23.05%，甾醇含量下降了22.69%。

因此，在稻米油精炼过程，工厂需要优化精炼工艺，例如采用酶法酯化脱酸，可以一定程度解决稻米油物理蒸馏脱酸带来的3-MCPD产生和营养物质流失等问题。通过对稻米油加工过程营养成分及有害物质的变化研究，希望对未来稻米油适度加工提供一定参考。