玉米油脱胶过程中植物甾醇迁移规律及机制初探

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植物甾醇(酯)是一类对人体十分有益的健康因子,被誉为“生命的钥匙”。玉米油中植物甾醇含量丰富,但在玉米油加工过程中存在过度精炼、缺乏精准工艺技术等问题,导致玉米油产品中植物甾醇组分损失严重。本研究以玉米毛油为原料,通过单因素和响应面试验探究了水化脱胶和酸法脱胶过程中酯态甾醇和游离甾醇的迁移规律,并通过一系列的表征和分析技术初步探究了玉米油脱胶过程中两态甾醇的迁移变化机制。在实验室条件下,探究了水化脱胶过程中脱胶温度、脱胶时间、加水量对玉米油磷脂含量和两态甾醇含量的影响。单因素试验表明:脱胶温度、加水量、脱胶时间对毛油脱胶效果影响显著,脱胶温度与脱胶时间对两态甾醇的迁移损失影响显著。在此基础上设计响应面试验确立了水化脱胶最佳工艺条件为脱胶温度58.4℃,加水量4.38%,脱胶时间55 min。在此条件下脱胶玉米油中磷脂含量为0.76 mg/g,脱胶率为92.91%。游离甾醇含量为381.12 mg/100g,酯态甾醇含量为857.88 mg/100g,两态甾醇总含量为1239.00 mg/100g,其迁移损失率分别为19.63%、15.26%、16.65%。玉米毛油含有一定量的非水化磷脂,在水化脱胶基础上研究酸法脱胶过程中磷脂含量和两态甾醇含量的变化规律。单因素试验表明:脱胶温度、磷酸添加量、加水量、脱胶时间对脱胶效果影响显著,脱胶温度、磷酸添加量、脱胶时间对两态甾醇迁移损失影响显著。响应面试验表明:酸法脱胶最佳工艺条件为脱胶温度65℃,加水量4.68%,磷酸添加量0.06%,脱胶时间59 min。此时玉米脱胶油中磷脂含量为0.39 mg/g,脱胶率为96.36%;游离甾醇含量为369.40 mg/100g,酯态甾醇含量为821.85 mg/100g,两态甾醇总含量为1191.00 mg/100g,其迁移损失率分别为22.1%、18.82%、19.88%。在三油酸甘油酯体系中,初步探究了水化脱胶过程中两态甾醇的迁移损失机理。利用偏光显微镜和激光共聚焦扫描显微镜观察以磷脂为主的胶杂的形貌,发现胶杂呈层状液晶相且具有类圆形囊泡状的结构。对胶杂进行紫外光谱扫描,发现胶杂与两态甾醇的结合是一种非共价键的结合。利用傅里叶红外光谱对胶杂进行扫描,发现胶杂和两态甾醇之间是一种分子间相互作用,可能是范德华力、氢键、电荷迁移力。对胶杂进行差示扫描量热和X射线衍射分析,发现甾醇和甾醇酯以无定形状态分散在胶杂中,且胶杂和甾醇、甾醇酯并不是一种简单的混合而是形成一种新的物相。在纯化玉米油体系中,利用偏光显微镜、激光共聚焦扫描显微镜、紫外光谱扫描、傅里叶红外光谱扫描、差示扫描量热和X射线衍射分析纯化玉米油体系下产生的胶杂,探究纯化玉米油体系下水化脱胶过程中两态甾醇迁移的机理,其结果与三油酸甘油酯体系下的实验结果近似。结果表明胶杂是一种层状液晶相、类圆形囊泡状结构,胶杂与甾醇、甾醇酯之间的结合是非共价键结合和分子间相互作用,可能存在范德华力、氢键、电荷迁移力,甾醇和甾醇酯以无定形状态分散在胶杂中,并随胶杂一起从玉米油中迁移损失。通过对三油酸甘油酯和纯化玉米油体系中两态甾醇迁移机理的研究,初步推测出玉米油脱胶过程中植物甾醇和植物甾醇酯的迁移机制:磷脂羟基上的氧原子有较强的得电子倾向,磷脂的氮原子有较强的失电子倾向;游离甾醇的羟基和酯态甾醇的酰氧基有较强的供电子的能力。在一定条件下磷脂上带正电的极性端与植物甾醇(酯)上带负电的部位发生电荷迁移的现象,产生电荷迁移力,从而使植物甾醇(酯)与胶杂之间相互吸引并定向结合。
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