您好,欢迎来到中国油脂网 !

登录| 注册| 我的订单| 我的购物车(0)| 帮助中心
微信公众号

029-88626849

大豆毛油磷脂组成对磷脂酶A1深度脱胶的影响

发布日期:2019-03-21 中国油脂网

 俞 乐,黄健花,王兴国,金青哲
(江南大学 食品学院,江苏 无锡214122)
 
 
摘要:为确保后续精炼的顺利进行,大豆毛油需先进行脱胶处理将含磷量降至10 mg/kg以下。就磷脂酶A1(PLA1,Lecitase Ultra)对22种不同来源大豆毛油的深度脱胶效果进行了研究。结果表明:大豆毛油的磷脂组成对PLA1深度脱胶效果存在一定影响;PA占比与PLA1深度脱胶油含磷量呈极显著正相关(p<0.01),PC占比与PLA1深度脱胶油含磷量呈显著负相关(p<0.05),PA与PC的比例与PLA1深度脱胶油含磷量呈极显著正相关(p<0.01);PA含量较高、PC含量较低的大豆毛油PLA1深度脱胶效果相对较差;但大多数情况下,PLA1深度脱胶能够使大豆毛油的含磷量降至10 mg/kg以下,满足后续精炼要求。
关键词:大豆毛油;磷脂组成;磷脂酶A1;脱胶
中图分类号:TS225.1;TS224.6   文献标识码:A
文章编号:1003-7969(2018)12-0018-04
 
Influence of phospholipids composition in crude soybean oil on 
phospholipase A1 deep degumming
YU Le, HUANG Jianhua, WANG Xingguo, JIN Qingzhe
(School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, Jiangsu, China)
 
 
Abstract:In order to ensure a smooth operation for following refining, the phosphorus content in crude soybean oil should be reduced below 10 mg/kg by degumming. The deep degumming effect of 22 kinds of crude soybean oils from different origins with phospholipase A1 (PLA1) was studied. The results showed that the phospholipids composition in crude soybean oil had influences on the effect of PLA1 deep degumming. The phosphatidic acid (PA) ratio had a remarkable and positive correlation with phosphorus content in PLA1 deep degummed oil(p<0.01). The phosphatidylcholine(PC) ratio had a negative correlation with phosphorus content in PLA1 deep degummed oil(p<0.05). The ratio of PA to PC had a remarkable and positive correlation with phosphorus content in PLA1 deep degummed oil(p<0.01). The degumming effect of the crude soybean oil with higher content of PA and lower content of PC was relatively poor. However, the phosphorus contents in PLA1 deep degummed oil were ordinarily below 10 mg/kg to satisfy the requirements of following refining.
Key words:crude soybean oil; phospholipids composition; phospholipase A1; degumming

以大豆为原料制取的大豆毛油中一般含有11%~3.5%的磷脂\[1\]。磷脂的存在对多道油脂精炼工序造成不良影响,进行后续精炼工序前,大豆毛油必须先经过脱胶,将含磷量降至10mg/kg以下。
 
与传统脱胶方法相比,酶法脱胶具有反应条件温和、酸碱消耗少、油脂得率高等优点\[2\]。磷脂酶A是目前酶法脱胶中使用较多的磷脂酶之一\[3\]。磷脂酶A1(PLA1)是一种作用于磷脂Sn-1位的羧酸酯水解酶,水解生成溶血磷脂,副产物为游离脂肪酸。PLA1能有效地水解植物毛油中的4种主要磷脂——磷脂酰胆碱(PC)、磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰肌醇(PI)和磷脂酸(PA)\[4\]。目前,使用最为广泛的商品化PLA1是A/SNovozymes开发的LecitaseNovo和LecitaseUltra。现有研究表明,添加适量柠檬酸结合去除金属离子的深度脱胶条件下,采用PLA1对多种植物毛油进行脱胶,脱胶油含磷量通常能降至10mg/kg以下\[5-6\]。但由于磷脂酶只能在水油界面与磷脂发生作用\[7\],不同磷脂单体因结构不同,水化速率有所差异\[8\],毛油的磷脂组成可能对PLA1脱胶效果造成一定影响。
 
本文就PLA1(LecitaseUltra)对22种不同来源大豆毛油的深度脱胶效果进行了研究,探讨磷脂组成对PLA1深度脱胶效果的影响,以期为实际生产过程中脱胶方法的选择提供参考。
 
1材料与方法
 
1.1实验材料
 
22种大豆毛油由益海嘉里集团提供;氘代氯仿、99.5%一水合氢氧化铯,由AldrichChemicalCompany提供;PLA1(LecitaseUltra)由诺维信(中国)生物技术有限公司提供;其他试剂均为分析纯。
 
BrukerAscend400型超导核磁共振波谱仪,瑞士布鲁克拜厄斯宾有限公司;HeraeusMultifugeX3台式通风型离心机,赛默飞世尔科技;Carousel6Plus型平行反应器,英国Radleys公司;IKAT25型高速剪切机,德国IKA公司。
 
1.2实验方法
 
1.2.1大豆毛油中的磷脂组成测定\[9\]
 
称取80~90mg油样(精确到1mg),加入5μL磷酸三甲酯(TPP)氯仿稀释液(体积比1∶50)为内标。依次加入氘代氯仿,甲醇,pH为8.5、浓度为02mol/L乙二胺四乙酸-铯(EDTA-Cs)各600μL,混匀后加入核磁共振管。
 
分析条件:31PNMR工作频率600MHz;检测探头为PABBONMR;温度25℃;脉冲宽度11.2μs;脉冲延迟时间2s;扫描次数16;31PNMR的谱宽64102Hz;采样点数65536。
 
采用内标法定量计算毛油中磷脂各组分的含量以及各磷脂组分在毛油的总磷脂中的占比。
 
1.2.2PLA1深度脱胶
 
准确称取30g油样,预热至55℃。参考诺维信提供的最适脱胶条件,添加42.6μL50%的一水合柠檬酸溶液结合去除金属离子进行深度脱胶,10000r/min剪切1.5min。然后在55℃、400r/min条件下反应30min。
 
加入37.5μL16%的氢氧化钠溶液,再加入PLA1,PLA1的添加量为50mg/kg。最后补加去离子水,使水的添加量至油样的2.5%,10000r/min剪切1.5min。剪切完成后,体系在55℃、400r/min条件下反应4h。反应结束后,升温至85℃,维持10min。随后样品迅速以10000g离心10min,取上层油层检测含磷量。
 
1.2.3含磷量测定
 
参照国标GB/T5537—2008测定含磷量。
 
1.2.4数据处理
 
采用Mintab16.2.3进行显著相关性、显著差异性分析,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)。
 
2结果与分析
 
2.122种大豆毛油的磷脂组成及含量
 
大豆毛油中的磷脂组成受大豆品种、生长环境、制油工艺和储运条件等多种因素的影响。本实验中涉及到的22种毛油,使用了来自4个不同国家的大豆,由益海嘉里下属位于全国不同地区的8家工厂提供。
 
根据水化能力的差异,植物毛油中的磷脂可分为水化磷脂和非水化磷脂,非水化磷脂主要由PA的钙镁盐组成\[10\]。非水化磷脂的脱除是毛油脱胶的难点所在,非水化磷脂即使经过16次水洗也无法被完全去除\[11\]。表1为4个不同国家大豆制取毛油的磷脂含量以及磷脂组成。
 
 
 
由表1可知,4个不同国家大豆制取的毛油的磷脂含量没有显著差异,但PA和PC在磷脂中的占比存在一定差异。与其他样品相比,使用巴西大豆制取的毛油,PA在总磷脂中的占比偏高而PC在总磷脂中的占比偏低。使用美国和阿根廷大豆制取的毛油,PA在总磷脂中的占比偏低。使用美国大豆制取的毛油PC在总磷脂中的占比高于其他样品。非水化磷脂主要由PA的钙镁盐组成,PA含量较高的毛油,非水化磷脂含量也可能较高。因此,使用巴西大豆制取的毛油,非水化磷脂的含量可能高于其他产地大豆制取的毛油。
 
本实验涉及的22个样品中,有4个样品使用了中国大豆为制取原料。其中的2个样品分别使用了同一批次的正常、变质两类大豆为原料。正常大豆制取的毛油磷脂含量为1721.63mg/100g,PA占比为22.67%;变质大豆制取的毛油磷脂含量为2237.14mg/100g,PA占比为28.00%。变质大豆制取毛油的磷脂含量和PA占比均明显高于正常大豆制取的毛油,这可能是因为大豆在变质过程中,组织结构被破坏,内含磷脂酶水解其他磷脂单体,使得磷脂含量和PA占比升高。
 
2.2大豆毛油磷脂组成对PLA1深度脱胶的影响
 
对22种大豆毛油进行PLA1深度脱胶,结果发现大多数情况下PLA1深度脱胶的脱胶效果良好。22个油样中,有18个油样经PLA1深度脱胶后,含磷量降至10mg/kg以下,其中14个样品含磷量降至5mg/kg以下。4个含磷量大于10mg/kg的油样中,有3个样品使用了来自巴西的大豆为原料,另一个样品的原料为来自中国的变质大豆。
 
2.2.1磷脂单体占比及PA含量对PLA1深度脱胶的影响
 
磷脂酶只能在水油界面与磷脂发生反应。不同磷脂单体的结构不同,水化絮凝成胶束的速度以及临界胶束浓度有所差异,因而凝聚到水油界面的难易程度也有区别。毛油中4种主要磷脂的水化速率,从高到低依次为PC、PI、PE、PA\[8\]。水化速率较高的磷脂临界胶束浓度较低,水化速率较低的磷脂临界胶束浓度较高\[12\]。毛油的磷脂组成不同,可能对PLA1深度脱胶效果造成一定影响。不同磷脂单体的占比与PLA1深度脱胶油含磷量的相关系数见表2。
 
 
由表2可知,大豆毛油磷脂中PA和PC的占比对PLA1深度脱胶效果存在一定影响。PA的占比与PLA1深度脱胶油含磷量呈极显著正相关关系,相关系数为0.585(p<0.01)。水化速率较慢、临界胶束浓度较高的PA占比越高,脱胶油含磷量越高,脱胶效果越差。PC的占比与PLA1深度脱胶油含磷量呈显著负相关关系,相关系数为-0.511(p<0.05)。水化速率较快、临界胶束浓度较低的PC占比越高,脱胶油含磷量越低,脱胶效果越好。
 
非水化磷脂主要由PA的钙镁盐组成,因此PA在毛油中的绝对含量也可能对PLA1深度脱胶效果造成影响。大豆毛油中PA含量与PLA1深度脱胶油含磷量的关系见图1。
 
 
深度脱胶油含磷量的关系
 
对图1中PA含量与深度脱胶油含磷量进行相关性分析,发现大豆毛油中PA含量与经PLA1深度脱胶后的脱胶油含磷量间存在极显著正相关关系,相关系数为0.710(p<0.01)。PA含量越高,PLA1深度脱胶油含磷量越高,因而毛油中PA含量较高可能不利于脱胶进行。
 
2.2.2磷脂比例对PLA1深度脱胶的影响
 
Kanamoto等\[12\]通过实验发现,临界胶束浓度较低磷脂的存在能够促使临界胶束浓度较高磷脂的临界胶束浓度降低,使其更易凝聚至水油界面。因此,大豆毛油的磷脂比例也可能对PLA1深度脱胶效果造成一定影响。PA与其他磷脂组分的比例与PLA1深度脱胶油含磷量的相关系数见表3。
 
 
 
由表3可知,PA与其他磷脂组分组成比例对PLA1深度脱胶油含磷量存在一定影响。其中PA与PC的比例与PLA1深度脱胶油含磷量间具有相关系数最高的极显著正相关性(p<0.01),PA/PI的影响次之,PA与PE的比例与PLA1深度脱胶油含磷量间不存在显著关联。这可能是由于临界胶束浓度最低的PC能够最大幅度地降低PA的临界胶束浓度,使得PA更容易凝聚到水油界面与酶发生反应。PI效果次之,PE几乎没有效果。
 
3结论
 
研究大豆毛油磷脂组成对磷脂酶A1深度脱胶的影响。结果表明,PA占比与PLA1深度脱胶油含磷量呈极显著正相关(p<0.01),PC占比与PLA1深度脱胶油含磷量呈显著负相关(p<0.05),PA与PC的比例与PLA1深度脱胶油含磷量呈极显著正相关(p<0.01)。大多数情况下,PLA1深度脱胶能够使得大豆毛油的含磷量降至10mg/kg,甚至5mg/kg以下,满足后续精炼工艺的要求。但对于部分PA含量较高或是PA在毛油磷脂中占比较高的毛油,经PLA1深度脱胶后,仍需进行进一步处理才能使含磷量降至10mg/kg的精炼要求。

参考文献:
[1] 蒋晓菲. 磷脂对食用油品质的影响及酶法脱胶技术的研究[D]. 江苏 无锡:江南大学, 2015.
[2] DAYTON C L G, STALLER K P, BERKSHIRE T L. Process for improving enzymatic degumming of vegetable oils and reducing fouling of downstream processing equipment: US 7713727\[P\]. 2010-05-11.
[3] DAYTON C L G, GALHARDO F. Enzymatic degumming utilizing a mixture of PLA and PLC phospholipases: US 8956853[P]. 2015-02-17.
[4] BOJSEN K, SVENDSEN A, FUGLSANG C C,et al. Lipolytic enzyme variants: US8679774 [P]. 2014-03-25.
[5] JIANG X F, CHANG M, JIN Q Z, et al. Application of phospholipase A1 and phospholipase C in the degumming process of different kinds of crude oils[J]. Process Biochem, 2015, 50(3): 432-437.
[6] GOFFERJ G, MOTULEWICZ J, STBLER A, et al. Enzymatic degumming of crude jatropha oil: evaluation of impact factors on the removal of phospholipids\[J]. J Am Oil Chem Soc, 2014, 91(12): 2135-2141.
[7] DIJKSTRA A J. Enzymatic degumming[J]. Eur J Lipid Sci Technol, 2010, 112(11): 1178-1189.
[8] GUPTA A K. Micellar structures and their implication in the chemistry and technology of fats and other lipids[J]. Eur J Lipid Sci Technol, 1988, 90(7): 251-256.
[9] 俞乐, 丛芳, 王兴国, 等. 不同来源大豆毛油磷脂组成的核磁检测及磷脂酸含量比较[J]. 中国油脂, 2017, 42(1): 130-133.
[10] 胡学烟,汪勇. 油脂中的非水化磷脂成因及去除方法的探讨[J]. 中国油脂, 2001, 26(1): 29-31.
[11] HVOLBY A. Removal of nonhydratable phospholipids from soybean oil[J]. J Am Oil Chem Soc, 1971, 48(9): 503-509.
[12] KANAMOTO R, WADA Y, MIYAJIMA G, et al. Phospholipid-phospholipid interaction in soybean oil[J]. J Am Oil Chem Soc, 1981, 58(12): 1050-1053.

上一篇:支链脂肪酸的来源与功能研究进展 下一篇:生物技术在油脂行业的应用—陈洪涛 第二届中国油脂与健康高级论坛