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氮气脱臭对月见草油过氧化值的影响

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-02-28
核心提示:月见草(Oenothera biennis)具有顽强的生命力,耐酸耐旱,它的种子由于其药用和营养特性,被广泛应用于制药工业,作为生产油脂的原料。月见草油因其富含多不饱和脂肪酸,尤其是γ-亚麻酸而备受关注,有时也被用作食品添加剂和膳食补充剂。
   月见草(Oenothera biennis)具有顽强的生命力,耐酸耐旱,它的种子由于其药用和营养特性,被广泛应用于制药工业,作为生产油脂的原料。月见草油因其富含多不饱和脂肪酸,尤其是γ-亚麻酸而备受关注,有时也被用作食品添加剂和膳食补充剂。由于其特殊的脂肪酸组成,油脂的氧化稳定性较差,非常容易发生氧化酸败的现象,对加工条件要求苛刻。
 
  油脂精炼可去除月见草油中一些水溶性杂质和脂溶性物质,提高月见草油的油品质量,提高其感官品质,延长货架期。蒸汽是脱臭工艺中最常用的汽提气体,一些学者提出使用氮气代替水蒸气作为汽提气体。使用氮气作为汽提气体的优点为可以得到更稳定的脱臭油、高质量的馏出物和更低的中性油损失。目前国内有一些关于月见草油脱臭工艺中过氧化值的研究,但鲜见用氮气脱臭和蒸汽脱臭对比研究过氧化值的报道。
 
  东北农业大学食品学院的于殿宇、袁泰增和江连洲*以及哈尔滨商业大学计算机与信息工程学院的王立琦*等人利用不同工艺参数对月见草油进行氮气脱臭和蒸汽脱臭,对脱臭后的月见草油过氧化值进行检测,探究脱臭效果,然后采用响应面方法建立模型以及显着性分析预测脱臭后月见草油过氧化值,进而分析脱臭工艺参数的交互作用,为提高月见草油稳定性提供新工艺与理论依据。
 
  1 脱臭温度对月见草油过氧化值的影响
 
  结果显示,在110~150 ℃之间,氮气脱臭和蒸汽脱臭后月见草油过氧化值变化趋势一致,均呈现持续降低趋势。蒸汽脱臭和氮气脱臭对月见草油过氧化值含量的影响对比显着,说明氮气脱臭可以有效降低油脂中的过氧化值。脱臭温度在110 ℃升高至140 ℃的过程中过氧化值差异显着;在140~150 ℃之间时对过氧化值的影响差异不显着。综合考虑,月见草油的脱臭工艺应选择氮气脱臭,脱臭温度应控制在140 ℃左右。
 
  2 脱臭时间对月见草油过氧化值的影响
 
  结果显示,脱臭时间在2~4 h之间,氮气脱臭和蒸汽脱臭后月见草油过氧化值变化趋势一致,均呈现先减少后有小幅度增加的现象。同样的蒸汽脱臭和氮气脱臭对月见草油过氧化值含量的影响对比显着,氮气脱臭可以有效地降低油脂中的过氧化值。当脱臭时间为2~3.5 h时,脱臭速度减缓,使油脂中过氧化值达到最低点,随脱臭时间的延长,过氧化值又逐渐升高。综合考虑,月见草油的脱臭工艺应选择氮气脱臭,脱臭时间选择3.5 h为最佳。
 
  3 气体流速对月见草油过氧化值的影响
 
  结果显示,气体流速在0.5~2.5 mL/min之间,氮气脱臭和蒸汽脱臭后月见草油过氧化值变化趋势一致。在气体流速较低时过氧化值变化较大,呈现持续降低的现象;在2.0~2.5 mL/min时趋于稳定状态。综合考虑,月见草油的脱臭工艺应选择氮气脱臭,气体流速为2 mL/min。
 
  4 响应面优化试验结果
 
  4.1 响应面设计与结果
 
  结合单因素试验结果,选取氮气脱臭进行优化,以脱臭温度、脱臭时间、气体流速3 个因素进行响应面优化试验,以过氧化值为响应值。
 
  4.2 响应面模型方程建立与显着性分析
 
  利用Design Expert软件进行拟合得到脱臭温度、脱臭时间和气体流速与过氧化值之间的二次多项回归方程,利用Design Expert 8.0.6软件对试验结果进行方差分析,结果显示,整体模型的F值为102.27,模型回归值P值小于0.000 1,表明模型为极显着,其中一次项A和二次项A2、B2和C2表现出极显着水平,一次项B、C、AB和BC表现出显着水平,失拟项不显着,表明该模型有效,且模型中的调整系数R2Adj为0.982 7,说明98.27%的响应值变化可通过该模型进行解释,相关系数R2为0.992 5,表明模型与试验拟合良好,可以用此模型分析和预测月见草油过氧化值的含量,有较高的可信度。
 
  4.3 响应面交互作用分析
 
  由图5可以看出,脱臭温度、脱臭时间、气体流速3 个变量两两交互,在试验设置的参数内,月见草过氧化值均具有极值。在AB交互中,脱臭时间对月见草油过氧化值的影响随着脱臭温度的升高呈现出先降低后增加的趋势;在AC交互中,气体流速对月见草油过氧化值的影响随着脱臭温度的升高呈现出先降低后增加的趋势;在BC交互中,气体流速对月见草油过氧化值的影响随着脱臭时间的延长呈现出先降低后增加的趋势。其中AC交互时月见草油过氧化值虽然有极值,但结果为不显着影响,即脱臭温度和气体流速之间的交互作用不显着。而AB和BC交互均为显着性影响,即脱臭温度和脱臭时间以及脱臭时间和气体流速之间有着显着地交互作用。
 
  由图5可知,氮气脱臭对月见草油过氧化值影响的最优条件为脱臭温度144 ℃、脱臭时间3.5 h、气体流速2.1 mL/min,在此条件下的过氧化值为0.324 mmol/kg。为保证预测结果的可靠性,进行3 次平行实验,该条件下过氧化值平均为0.321 mmol/kg。理论值与实验值吻合较好,表明回归方程与实际情况吻合较好,说明本模型设计具有可行性。结果表明此方法可以有效降低月见草油过氧化值含量,从而提高月见草油的贮存稳定性。
 
  5 月见草油的质量指标测定结果
 
  结果显示,经过氮气脱臭工艺参数为脱臭温度144 ℃、脱臭时间3.5 h、气体流速2.1 mL/min得到的月见草油符合企业的出口标准。
 
  结    论
 
  本实验考察氮气脱臭对月见草油稳定性的影响,以过氧化值为指标,采用氮气脱臭和蒸汽脱臭对比,得到氮气脱臭对降低月见草油过氧化值更显着的结论。进而采用响应面法优化脱臭温度、脱臭时间和气体流速对月见草油过氧化值的影响效果,确定了最佳的氮气脱臭条件为脱臭温度144 ℃、脱臭时间3.5 h、气体流速2.1 mL/min,月见草油过氧化值平均为0.321 mmol/kg。最后经过企业指标检测得到经过氮气脱臭的月见草油可以通过企业对于月见草油的标准指标,该方法为提高月见草油稳定性提供了新工艺与理论依据。
 
 
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