1、高溫下油脂可能發(fā)生的副反應(yīng)

1.1、酯交換作用

早在20年代,有人將三硬脂酸甘油酯和大豆油混合后在250e真空條件下加熱5h,結(jié)果它的熔點(diǎn)比剛混合時(shí)的熔點(diǎn)降低了。在270e將氫化棉籽油和可可脂混合后加熱超過22h也有類似的現(xiàn)象。人們僅通過加熱作用可以把雙脂肪酸甘油酯變成一種有三甘酯的混合物,雖然這和我們常規(guī)的脫臭(酸)條件完全不同,但是有理由使大家相信,高溫條件下酯交換是能夠發(fā)生的。

人們對(duì)工業(yè)化的精煉生產(chǎn)過程中有關(guān)酯交換的情況還沒有進(jìn)行過研究。但有的科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室作了模擬正常生產(chǎn)研究工作。他們將部分氫化的葵花籽油(碘值為68)和沒有氫化的葵花籽油(碘值為139)混合,在220e,600Pa壓力下,通蒸汽脫臭,5h后,發(fā)現(xiàn)脫臭前后油的物理性質(zhì)發(fā)生了變化,這表現(xiàn)在膨脹特性和比熱上。雜質(zhì)的存在,如堿、皂、漂土、無機(jī)酸(H2SO4,HCl)、金屬氧化物等會(huì)明顯加快酯交換的速度。

在大多數(shù)情況下,脫臭條件下酯交換反應(yīng)對(duì)精煉油的特性并沒有影響,因此大家的認(rèn)識(shí)也較少。相反,如果人們對(duì)脂肪的溶解特性提出特殊要求,如可可脂或代可可脂,那么就應(yīng)該盡量減少油中雜質(zhì),選擇合適的較低的脫臭溫度,避免酯交換反應(yīng)發(fā)生。

1.2、不飽和脂肪酸的異構(gòu)化

在60年代,有人在做大豆油的冷穩(wěn)定試驗(yàn)中觀察到,在4e時(shí)出現(xiàn)霧狀或絮狀物并不一定就是蠟或混入的固體脂。完全精煉的大豆油在冰箱中會(huì)出現(xiàn)絮狀物,而只經(jīng)過脫色而沒有脫臭的大豆油則在冰箱中保持清亮?？梢酝茰y(cè)這是油酸變成反油酸的異構(gòu)化所致。油酸的熔點(diǎn)為35.2e,反油酸熔點(diǎn)為58.5e,因而大豆油在低溫下會(huì)混濁,大豆油中的反油酸可以用紅外光譜檢測(cè)到,因?yàn)樵谔烊挥椭幸话悴淮嬖诜词剿峤Y(jié)構(gòu)。70年代,科學(xué)家Ackan用氣相色譜在對(duì)精煉菜籽油的脂肪酸組成進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)下列成分:

可以毫無疑問地說明,這是來自于亞油酸和亞麻酸的異構(gòu)體。所有這些異構(gòu)體只出現(xiàn)在脫臭菜籽油中,而在只通過脫膠和脫色過程的菜籽油中沒有發(fā)現(xiàn)。在230e的條件下脫臭4h,亞油酸異構(gòu)體含量不會(huì)超過0.8%,而亞麻酸幾乎一半將變成異構(gòu)體,開始時(shí)油中亞油酸和亞麻酸含量分別為20.5%和9%。對(duì)大豆油的研究也表明,異構(gòu)體只出現(xiàn)在脫臭油中。

研究表明,異構(gòu)化作用隨時(shí)間和溫度而上升。在恒定的時(shí)間下,溫度對(duì)異構(gòu)化作用的大小與油的品種、質(zhì)量,特別是脫臭塔的設(shè)計(jì)、制造材料等有關(guān)。

表1是用Lurgi公司半連續(xù)不銹鋼脫臭塔對(duì)大豆油研究得到的結(jié)果。將大豆油加熱到240e,通蒸汽100min(試驗(yàn)A),在產(chǎn)品中測(cè)出含有1.1%的亞麻酸反式異構(gòu)體。在試驗(yàn)B中,溫度升高至270e,測(cè)出亞麻酸反式異構(gòu)體達(dá)到1.6%。

用容量為80kg的實(shí)驗(yàn)室不銹鋼中試設(shè)備對(duì)葵花籽油的研究結(jié)果表明,在190e、5h的脫臭中反式酸含量在0.5%以下,其他條件下的試驗(yàn)情況如圖1。

棕櫚油由于只含有微量的不飽和酸,只有在270e時(shí)才能測(cè)得其反式酸含量。

I.M.Jauwad等研究了非正常脫臭條件下油脂的變化,即當(dāng)調(diào)節(jié)裝置失靈或人為因素造成脫臭時(shí)間或溫度超過了工藝要求所發(fā)生的化學(xué)和物理變化。研究是在溫度300e、10h范圍內(nèi)進(jìn)行的。結(jié)果表明,在260e以下反式酸含量呈線性逐步增加,在260e以上時(shí)突然增加很快,超過280e則共軛酸大量產(chǎn)生,同時(shí)油脂的聚合作用也加強(qiáng)了。

1.3脫臭過程中聚合物的形成

脫臭或蒸餾脫酸過程中對(duì)油脂的加熱作用不僅可以形成反式酸,而且可以發(fā)生甘三酯內(nèi)部脂肪酸分子之間或者多個(gè)甘三酯分子之間的聚合作用。這可以進(jìn)一步看成是油脂經(jīng)過了熱處理的標(biāo)志。在基本無氧的真空脫臭條件下,一般產(chǎn)生二聚酸較多。

由表1在試驗(yàn)A中240e的情況下聚合物含量沒有明顯升高。在試驗(yàn)B中270e的情況下則形成有1.5%的聚合物,有明顯的升高。

同樣對(duì)葵花籽油的中試系列研究如圖2所示。

2、生育酚的損失

生育酚(VE)為天然抗氧化劑,廣泛存在于油脂中,可以阻止氧氣、光、熱、重金屬等對(duì)油脂的作用,從而達(dá)到保護(hù)油脂不使其變質(zhì)的目的。然而正是由于它的性質(zhì)比較活潑,因此,在精煉過程中的每一工序都會(huì)導(dǎo)致生育酚含量的下降。

圖3和表2分別表示了在30min時(shí)間下,和280e下生育酚含量的變化。

從表2可知,如果大豆油脫臭時(shí)間控制在30min,溫度為280e時(shí)要損失4511%的生育酚,而在1h時(shí),要損失64.5%。若在280e脫臭時(shí)間延長(zhǎng)到2h,83.7%的生育酚要損失掉。

3、結(jié)論

綜上所述,高溫對(duì)油脂的處理,不僅有其有利的一面,同時(shí)也有其不利的一面。特別是高溫下長(zhǎng)時(shí)間的加熱不僅可以產(chǎn)生一些對(duì)人體健康不利的物質(zhì),而且還會(huì)損失油脂中的有用成分。

在高溫下進(jìn)行脫臭,溫度隨設(shè)備的類型、油脂的種類以及成品的要求不同而變化。例如椰子油由于它非常低的相對(duì)分子質(zhì)量,加熱極少超過240e。另一方面,當(dāng)加工棕櫚油則在275e下脫臭;大豆油和其他油通常在240e或稍低的溫度下加工。因此,針對(duì)我國(guó)國(guó)情及技術(shù)水平現(xiàn)狀,合理選擇蒸餾脫酸、脫臭的溫度和時(shí)間,對(duì)減少和控制副反應(yīng)的發(fā)生,節(jié)約能源都是很重要的