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亚麻籽油及其关键生产技术

发布日期:2017-10-20 中国油脂网

左青1,左晖2,刘洪举3,杨辉祥4

(1.江苏牧羊集团有限公司,江苏扬州225127;2.广州星坤机械有限公司,广州510460;3.内蒙益善园生物科技

有限责任公司,呼和浩特010010;4.中粮祥瑞粮油工业(荆门)有限公司,湖北荆门431900)

摘要:亚麻籽富含营养物质,亚麻籽油含有胶质、黏液物、不皂化物、蜡质和苦味物质。采取冷榨工艺可保留亚麻籽油中的亚麻酸和营养物质,对亚麻籽油进行物理吸附可脱胶和脱黏液物,冬化可脱蜡和脱除不皂化物。生产的优质亚麻籽油可通过0℃、24h冷冻试验。

关键词:亚麻籽油;物理吸附;冬化;不皂化物

中图分类号:TS225.1;TQ644文献标识码:B

文章编号:1003-7969(2017)08-0157-04

亚麻分纤维用亚麻、油用亚麻和纤维与油兼用亚麻3种,原产波斯湾、黑海,现在种植在亚洲、非洲、欧洲、北美、大洋洲等地区,加拿大产量最高,依次为中国、美国、印度、欧洲。我国亚麻生长在高寒地区,主要产区在东北、华北、西北,全国年产量在30多万t,以内蒙古和甘肃种植面积最大。近年来,为了满足不断增长的亚麻籽油市场的需求,填补国内产量的不足,需从国外进口亚麻籽,2014年进口量达25万t。

目前国内生产亚麻籽油有3种类型:①采取预榨和浸出,最大生产规模在100t/d,毛油经过精炼处理;②采取小型榨油机热榨,压榨后过滤精炼;③采取冷榨,冷榨油中亚麻酸含量比热榨油的高3%~4%。冷榨亚麻籽毛油经过吸附脱胶、冬化处理,目前受到市场的欢迎。亚麻籽油含有胶质、黏液物、不皂化物、蜡质和苦味物质。本文主要研究如何保持亚麻籽油的活性营养物质和亚麻酸含量,及亚麻籽油的关键生产技术。

1亚麻籽的组分

亚麻籽容重在540~690kg/m3[1-2]。亚麻籽由种皮、内胚乳和胚组成,种皮含6%~10%亚麻胶,胚含30%~47%脂肪、23%~27%蛋白质、4.3%~9.0%纤维。亚麻仁含油在30%~44%,有特殊气味,含磷、黏液物、苦味物质,毛油含较多的磷脂和胶质[3-6],含蜡2%~3%,含不皂化物8.26%[7-9],即高级脂肪醇、甾醇和羟类。国产亚麻籽的主要组分及含量见表1。

 

 

2亚麻籽油的特性

亚麻籽油中不饱和脂肪酸含量大于等于90%,富含亚麻酸,而且脂肪酸比例适宜人体需求。亚麻籽油在空气中氧化聚合形成薄膜[12],多数黏液物留在饼粕中。亚麻籽油与其他植物油相比具有不同的特征。

2.1亚麻籽油的特殊风味——苦味

亚麻籽油富含不饱和脂肪酸,极易氧化变质。新鲜初榨的亚麻籽油带有气味芳香清雅的坚果气味,伴随清淡的鱼腥味,冷冻后出现絮状物。一般情况下亚麻籽油色泽呈褐红色、半透明、无异味。在室温存放1d,油中开始释放苦味,经储存6~9个月后,口感“微苦”。精炼亚麻籽油储存几个月后不会出现苦味,但产生酸败哈喇味。

环肽A(CLA)[5-6]是一类存在于亚麻籽和根中的由氨基酸组成的疏水化合物,具有免疫抑制活性。同样存在环肽B、C、D、E、F、G、H、I、X,即CLB、CLC、CLD、CLE、CLF、CLG、CLH、CLI、CLX。亚麻籽油在储存过程中蛋氨酸环肽明显减少,含蛋氨酸亚砜的环肽含量上升,CLE含量增加4倍,CLA含量没有变化。

环肽类物质不耐高温,在温度高于70℃,空气中15min内失去活性,明显特征是产生苦味和鱼腥味[3]。CLE导致冷榨亚麻籽油产生苦味,CLE感官评价的苦味阈值为12.3μmol/L,不同产地的冷榨亚麻籽油的苦味形成速率不同。亚麻籽油在储存160d后CLE增加量在485~925mg/kg。另外,冷榨亚麻籽油的苦味不限于CLE,据检测冷榨亚麻籽油中CLC、CLA含量低于热榨油,但热榨油的苦味重,分析原因是环肽易氧化,分离出一些营养成分,如黄酮化合物、甾醇、高级脂肪醇等不皂化物[3,5,10],味道微苦,具有清火、除燥、降血脂、降血糖功能。

亚麻籽油在水化脱胶过程中损失一些环肽,磷脂具有乳化性,在脱除磷脂后,降低了环肽在亚麻籽油中溶解度,因此冷榨油中的环肽含量比热榨油和精炼油的多。

2.2特殊的脂肪酸组成

在亚麻籽油的脂肪酸组成中,棕榈酸含量在4.5%~4.9%、硬脂酸含量在2.5%~4.0%、油酸含量在16%~18%、亚油酸含量在15%~17%、亚麻酸含量在57%~60%。联合国粮农组织推荐[13]人体摄入脂肪酸比例为饱和脂肪酸(SFA)与单不饱和脂肪酸(MUFA)、多不饱和脂肪酸(PUFA)比例为1∶1∶1。加拿大推荐n-3PUFA与n-6PUFA比例为(4~10)∶1,联合国粮农组织建议在(5~10)∶1,日本为4∶1,美国为2.3∶1。2011年《中国居民膳食营养参考摄入量》建议PUFA提供能量占日总能量摄入的10%,其中n-3PUFA与n-6PUFA比例为(4~6)∶1。在一般植物油中α-亚麻酸含量很少,n-3PUFA与n-6PUFA的比例失衡。在亚麻籽油的不饱和脂肪酸中,n-3PUFA(α-亚麻酸)占51%~62%、n-6PUFA(γ-亚麻酸)占13%~16%,另含21%左右的n-9脂肪酸,单不饱和脂肪酸占20%~24%,饱和脂肪酸占10%。

2.3微量成分

亚麻籽油维生素E含量在39~60mg/100g,亚麻籽油含CLA,具有免疫抑制活性,还有其他环亚油肽类CLB-E、CLF-I、CLX,其结构、生理活性和合成有待研究[3,6],亚麻籽油还含有香草酸、羟基甲苯甲酸、肉桂酸。

2.4抗氧化能力

亚麻籽油、红花籽油和罂粟油的氧化诱导期依次是亚麻籽油(1.57h)<红花籽油(2.87h)<罂粟油(5.56h)[3]。适宜的抗氧化剂是锁阳提取物和沙棘黄酮,添加量0.5%~2%。

2.5冷榨油和热榨油挥发性物质比较

冷榨亚麻籽油具有淡淡的坚果清香味,而热榨亚麻籽油带有浓香烤香味,冷榨亚麻籽油挥发性物质以醇类为主,醇类物质含量在56%~66%,含正己醇、戊醇、乙烯醇、2-丁醇等,还含一些酯类和醛类物质如己醛、己酸、己内酯、戊内酯、丁酯等。热榨亚麻籽油含大量的糠醛和杂环化合物。研究[14]发现,在120℃烤籽4h,亚麻籽油产生的挥发性醇类物质较多,出现糠醛、5-甲基糠醛、吡嗪、吡咯、苯甲醛等杂环类芳香化合物,冷榨油没有杂环类芳香化合物。在140℃烤籽4h,产生吡嗪类、哒嗪类、噻吩类、吡啶类、吡唑类等杂环类芳香化合物达21种,出现大量的糠醛、糠醇,在空气和光照下易变成棕色或深红色,这是热榨油色泽加深的原因。在热榨亚麻籽油中,醛、酮、酸类脂肪氧化物比冷榨油高,醛类升高1.3~4.4倍、酮/酸类升高7.2~14.2倍。热榨油经清理、烘炒、压榨,有浓郁的亚麻籽香味、苦味,油呈褐红色。

亚麻籽皮含有生氰糖苷,在140℃烤籽分解出微量2-丁烯腈和3-丁烯腈。如果先脱皮,再用皮提取胶质,利用率更高。

3亚麻籽油关键生产技术

3.1冷榨工艺

亚麻籽冷榨工艺流程:

亚麻籽→清理→磁选→低温压榨→毛油→过滤→冷榨毛油。

工艺参数:

(1)原料:选择成熟度适宜、颗粒饱满、质量好的亚麻籽,水分低于9%,含油量大于等于32%,杂质小于等于2%,酸值(KOH)小于等于1.0mg/g,过氧化值小于等于5mmol/kg。目前国产油用亚麻籽含油38%~45%、水分8.5%;进口亚麻籽含油42%~45%、水分6.5%。

(2)清理:亚麻籽是形状和芝麻相似、比芝麻大的红棕色果实,选用去石组合筛,去大杂筛板孔径在1.2mm×20mm、筛网孔形为方形、每英寸孔数20~24个,除小杂筛板孔径是圆形,孔径1.8~2.2mm,筛网孔形方形,每英寸14个。

(3)冷榨:冷榨在室温下进行,温度小于等于40℃,选用YZYX20-2双螺旋榨油机,或10型单螺旋榨油机,在入榨水分小于等于8%,调整出饼厚度来控制饼残油,对于单螺杆榨油机,饼厚在4mm左右,控制干饼残油在7%~8%;对双螺杆榨油机,调节出饼厚度在5~6mm,出饼残油在10%~12%。油温小于等于55℃,冷榨油色泽浅。

3.2水化脱胶

亚麻籽油富含胶质、环肽类物质、不皂化物和黄酮类化合物及黏液物。压榨油直接进脱胶反应罐(间歇式),不加热,在室温下加5kg/t左右的硅藻土,60r/min(变频)搅拌30min左右,进箱式过滤机,生产脱胶油,味道基本不苦,黏液物被吸附干净。

真空脱苦工艺:在油温60~65℃,真空度90~100kPa,加入油质量的0.1%~0.5%活性炭在60~80r/min下反应20~40min,反应后在常温下过滤。

3.3冬化

蜡的熔点在40℃,在65~70℃析出,冷榨油温度低于55℃,亚麻籽油含蜡量在100~400mg/kg,一般冷榨油含蜡量少,热榨油含蜡量多。与其他植物油不同的是,亚麻籽油含不皂化物多,特别是甾醇,国产亚麻籽油含0.37%~0.42%甾醇,加拿大亚麻籽油甾醇含量高达0.7%,而伊朗亚麻籽油则甾醇含量高达1.5%。甾醇类化合物结晶为β型,属于不稳定晶型,在冬化中采取超低温冬化。冬化工艺按生产规模大小选择间歇式或连续式。

3.3.1间歇冬化

采用1个结晶罐、2个养晶罐,结晶泵选用螺杆泵,箱式过滤机。脱胶过滤油直接进结晶罐,搅拌速度35r/min(变频)、结晶温度-6℃,结晶时间24h,由螺杆泵泵进养晶罐,搅拌速度35r/min(变频)、养晶温度2℃、养晶时间24h。采取冷冻脱脂脱蜡。

将硅藻土和液油混合液泵进箱式过滤机做预涂层,滤压达0.15MPa,进冬化成品油罐(油温在2℃,室温下过滤),过滤时流油呈细线状,一般过滤20d左右滤压达到1MPa时停止,清油泵入管道过滤器,从管道过滤器出来油泵入成品罐。助滤剂(硅藻土)总添加量0.5%~0.7%(间歇式,按含蜡量在100~400mg/kg);板框过滤机(30块)过滤速度在0.15h/t,过滤速率在165kg/m2,过滤机的滤布用法兰绒布、细棉布。蜡含油应小于等于65%。

3.3.2连续冬化

考虑到亚麻籽油富含甾醇,甾醇在结晶过程中不定向,所以加结晶剂(硅藻土)5kg/t,助滤剂3~4kg/t。采取两个结晶罐和两个养晶罐,螺杆泵泵结晶油,用两台卧式叶片式过滤机过滤,泵进管道过滤器过滤出成品油。

(1)结晶养晶:经换热器和冷却器油温降到15℃,添加结晶剂5kg/t。2个结晶罐,进1#结晶罐油温15℃,进2#结晶罐油温10℃,进养晶罐油温5℃,结晶罐搅拌速度22r/min(变频60%~70%),结晶12h。2个养晶罐,搅拌速度22r/min(变频50%~60%),养晶18h。养晶后升温到10~12℃进过滤器。

如果冷榨油含杂质多,对结晶影响大,升温到60℃,融化原来存在的固有结晶体,在操作过程中,根据观察过滤油的浑浊情况来升温。正常情况下,结晶油升温至45~55℃,这样升温、降温快,节省能源。在开始形成晶体时降温快,以后降温慢。产生的晶体有割手感、硬感为好,表明蜡质含油低;如果半软半硬,能过滤,表明蜡质含油高;如果手感蜡质软,难过滤,需回结晶罐。

(2)过滤:两台过滤机交替使用,一台过滤、一台卸蜡饼清理待机。先要在叶片过滤机进行预涂,预涂用助滤剂(硅藻土)3~4kg/t和净油(脱蜡油)组成混合油,用泵循环到叶片过滤机叶片上,循环6min左右,预涂层厚度在0.32~0.64mm,正常过滤压力在0.20~0.37MPa,过滤油温度10~12℃,等到过滤压力大于0.37MPa后,换到另一台过滤器过滤。用压缩空气吹扫,大部分油排入成品油油罐,少量带有助滤剂的油(浑浊)排入助滤剂罐,滤饼用压缩空气吹干,在吹饼过程中吹出的剩油排入刹克龙和预涂助滤剂/油混合罐及污油罐内,在吹干滤油后,再用0.3MPa饱和蒸汽吹扫20~40min,打开过滤机卸出滤饼。要求滤饼含油小于等于60kg/t。

立式叶片过滤机和卧式过滤机的特点比较:

立式叶片过滤机优点:①清理容易,将叶片从罐内取出,振动叶片脱除滤饼;②卸料系统是密封系统。缺点:①如果油流量或扬程不足,没有全充满,预涂层上下不均匀;②在过滤过程中如果油流中断,部分蜡滤饼可能从网上掉下,导致油直接穿过。

卧式过滤机的滤板面积小,筒体容易充满,预涂层的厚度均匀,另外开盖卸饼半自动,减少污染和劳动强度,所以选择卧式过滤机。

如果选用隔膜式过滤机,建议用0.7MPa的膜,过滤压力在0.2~0.4MPa,工作室最高耐压0.5MPa。

4问题与讨论

4.1关于在冬化过程中采取速冷和缓冷

(1)速冷:用换热器换热制冷,冷却时间很短,蜡结晶为片状,利于形成小晶体β′,小晶体含油少,在水中分散好,利于分离。β′晶体是坚硬和均匀的球状,易于固液分离,晶粒生长和黏度成反比,需要非破坏性的搅拌。过滤要求晶体尺寸和形状的均一性及抵御机械压力的抗力。

(2)缓冷:在罐体通过盘管冷却时冷却速率慢,结晶产生大的晶体,间隙大,易夹油,晶体软,难过滤。

4.2简单检测亚麻籽油中是否含磷和含蜡

冷冻试验:含蜡14mg/kg亚麻籽油可以通过0℃、5.5h冷冻试验;含蜡50mg/kg亚麻籽油可以通过6℃、5.5h冷冻试验。为了瓶装亚麻籽油的冷藏稳定性和超市的货架期,要求亚麻籽油中含蜡小于等于10mg/kg。

简单测定含磷和含蜡:用40℃水浴看是否有析出物,如果出现析出物,是磷脂。用70℃水浴观察是否出现析出物,如果有析出物,是蜡质。

4.3生产优质亚麻籽油

据内蒙益善园化验室检测:冷榨亚麻籽油的亚麻酸含量比热榨油的高3%~4%,高温破坏部分亚麻酸。与进口亚麻籽比较,本地产的亚麻籽压榨油香味浓,但亚麻酸含量没有差别,据分析进口亚麻籽含水较高、经过长途物流,没有妥善保管,表皮产生变化,酸值上升。亚麻籽油经过精炼后,α-亚麻酸含量大于等于45%,低于冷榨油的亚麻酸含量。

选择新鲜亚麻籽,水分控制在8%以内,经过清理后,储存在低温仓库(平房仓内装空调,温度控制在16~20℃),经过冷榨、吸附水化、冬化、包装。控制亚麻籽油酸值(KOH)小于等于0.6mg/g,保质期在1年。如果延长保质期到1.5年,在冬化过程中要脱脂,保持指标不变,不产生沉淀物。

4.4综合利用亚麻籽资源

在我国北方亚麻籽产地,当地居民长期食用亚麻籽和亚麻籽油,功效显著,头脑聪明,精神好,中年人长期服用后能降血脂和血压,身体健康,精力旺盛。我国市场上出售亚麻籽产品限于焙炒亚麻籽、亚麻籽粉、亚麻籽油、亚麻籽胶。亚麻籽油是高端油脂,建议开发亚麻籽油软胶囊、亚麻籽饼干、亚麻籽皮胶囊、亚麻木酚素、亚麻籽蛋白。亚麻籽和亚麻籽油作为保健食品和保健油得到消费者的共识,开发和综合利用亚麻籽的资源,利国利民。

致谢:天津龙威集团沙宪州总监、泰州汇福油脂公司王波博士、广州东凌粮油李建军工程师给予支持!

参考文献:
[1] 周瑞宝.特种植物油料加工工艺[M].北京:化学工业出版社,2010.
[2] 赵利丽,柏云爱,魏冰,等.我国亚麻籽油加工行业现状分析及发展趋势[J]. 中国油脂, 2015,40(增刊) :37-40.
[3] 邓乾春, 禹晓, 黄庆德, 等. 亚麻籽油的营养特性研究进展[J]. 天然产物研究与开发,2010,22(4):715-721.
[4] 杨金娥, 黄庆德, 黄凤洪,等. 冷榨亚麻籽油吸附精炼工艺研究[J]. 中国油脂,2012, 37(9):19-22.
[5] 连莹君, 江紫琦, 陆学茸, 等. HPLC 外标法测定亚麻籽油中4种环肽含量的研究[J]. 中国油脂,2015,40(5):90-94.
[6] 邓乾春, 樊柏林, 黄凤洪,等. 亚麻籽油调和油对高脂模型大鼠的降脂作用[J]. 食品研究与开发, 2011, 32(2):163-166.
[7] 左青.植物油精炼过程如何减少反式酸增量[J]. 中国油脂,2016,41(8):101-103.
[8] 左青, 左晖, 王志刚,等.植物油冬化脱蜡脱脂[J]. 中国油脂,2016,41(6):105-108.
[9] 杨帆.亚麻籽的营养与冷榨亚麻油加工[C]//第二十四届油脂年会学术论文选集.北京:中国粮油学会油脂分会,2015:224-227.
[10] 但建明, 刘金荣, 赵文斌, 等.亚麻籽与亚麻籽油的营养成分及理化特性研究[J]. 营养学报,2003, 25(2):157-158.
[11] CHOO W S. Physicochemical and quality characteristics of cold-pressed flaxseed oil[J]. J Food Compos Anal, 2007, 20:202-211.
[12] 刘昌盛, 李文林,黄凤洪,等.冷榨亚麻籽油的流变特性研究[J]. 中国油料作物学报,2014, 36(1): 122-126.
[13] 王瑞元.现代油脂工业发展[M]. 北京:中国轻工业出版社,2015.
[14] 杨金娥,黄庆德,周琦,等.冷榨和热榨亚麻籽油挥发性成分比较[J].中国油料作物学报,2013,35(3):321-325.
 

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