CN104312734B - 一种通用的分子重构型调和油及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种通用的分子重构型调和油及其生产方法,包含以下步骤:(1)将A类油脂和B类油脂按1:1~10的比例混合;所述A类油脂为棕榈仁油和椰子油中的一种或两种的混合物;所述B类油脂为不饱和脂肪酸含量大于80%的植物油;(2)经过酯交换反应;(3)步骤(2)反应产物经过分提处理,分提温度为3~18℃,收获液体油部分,即为分子重构型调和油。本发明生产的调和油的方法,具有以下优点:(1)本发明的液体调和油产率高,抗冻性能好;(2)本发明方法能提高液体油脂中饱和脂肪酸的含量;(3)按照本方法所生产的酯交换调和油具有抑制肥胖发生的作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型调和油生产技术,该技术采用酯交换技术实现分子重构,并分提收获其低温组分,获得了包含适度饱和脂肪酸的营养更加平衡的液体调和油。
背景技术
调和油,是将两种以上经精炼的油脂(香味油除外)按比例调配制成的食用油,可作熘、炒、煎、炸或凉拌用油。
调和油具有多种优点,最主要的优点在于其可以克服单种油脂脂肪酸应用不平衡的问题。关于脂肪酸营养平衡的调和油的配方和生产方法,已有大量专利公开,如CN1233250C、CN101766235A、CN101530140A、CN 102283295 B、CN 101822295 B等。
调和油的生产,一般是物理混合,而非化学混合。其原料一般选用精炼大豆油、菜籽油、花生油、葵花籽油、棉籽油和分提棕榈油等为主要原料,还可配有精炼过的米糠油、玉米胚油、油茶籽油、红花籽油、小麦胚油等特种油脂。通常,调和油的原料均为低熔点,也就是,常温下甚至零度条件下为液态的油脂。
人们对于油脂和饱和脂肪酸的认识,也经历一个不变转变的过程,早在1957年,美国心脏病协会(AHA)提出了第一个心脏健康饮食指南,即饮食中脂肪的含量和总胆固醇量会影响心脏的健康,人们应该少摄入饱和脂肪,多吃不饱和脂肪。到了上世纪60年代末,专家们认为好脂肪和坏脂肪的分界点很难把握,于是指南被修改为脂肪都是有害的。近年来,反式脂肪酸成了一个热点,被认为是“绝对应该避免”的一类脂肪酸,而饱和脂肪应该适量摄取。尽管从消费者的一般观点,仍然相当大的人群认为饱和脂肪酸不利于人体健康,但是,学术界已经普遍承认适量摄取饱和脂肪酸对人体具有好处。根据世界卫生组织(WHO)和联合国粮农组织(FAO)的建议,人体摄入的脂肪酸应该符合饱和脂肪酸:单不饱和脂肪酸:多不饱和脂肪酸=1:1:1的比例。该建议中,支持人体应该摄取一定量的饱和脂肪酸,现实的东方饮食习惯中,人们也普遍存在饱和脂肪酸的摄取不足问题,而非饱和脂肪酸摄取过量,因此,有必要适当提高食用油中的饱和脂肪酸比例。我们常见的绝大多数植物油,如大豆油、菜籽油、花生油、葵花籽油等,一般仅含有10%左右的饱和脂肪酸。然而,提高调和油中饱和脂肪酸的比例具有相当大的困难,因为,提高调和油饱和度的唯一方法是混入高饱和度的油脂,高饱和度的油脂一般是固体油脂,而低饱和度的油脂是液体油脂,二者简单混合后,存在分层现象,无法保持良好的流动性和均一性,严重影响了消费者对产品的接受度。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的缺点,寻求一种增加饱和脂肪酸的平衡型液体油脂的生产方法。
尽管人们早就清楚酯交换反应可以实现固体油脂和液体油脂的均一化,但研究表明,多数固体油脂和液体油脂酯交换反应后,经常存在液体油得率偏低和液体油的长期保存期间易于析出沉淀的问题,影响了其商品特性。所以,目前尚未出现用酯交换工艺生产包含适度饱和脂肪酸食用调和油的先例。
本课题组意外地发现,当固体油脂采用椰子油或棕榈仁油时,尽管二者的饱和脂肪酸含量达到了80%以上,将它们和传统液体油进行酯交换反应后再经过分提加工,液体油得率相对较高,而且不易于析出沉淀。进一步进行生理功能研究,发现上述液体油具有抑制体脂肪积蓄的功能,进而形成了本发明。
本发明方法采用A和B两类原料油脂,A类油脂包括棕榈仁油和椰子油中的一种或二者的混合物;所述B类油脂为不饱和脂肪酸含量大于80%的植物油。本方法包含以下技术步骤:
(1)A类油脂(固体油脂)和B类油脂(液体油脂)按1:1~10的比例混合;
(2)经过酯交换反应;
(3)步骤(2)反应产物经过分提处理,分提温度为3~18℃,收获液体部分,即为分子重构型调和油。
A类油脂的特点是包含大量饱和脂肪酸,其中椰子油的饱和脂肪酸含量一般在90%以上,棕榈仁油的饱和脂肪酸含量在80%以上;而B类包含大量不饱和脂肪酸,也是人们日常食用油的主要的品种,它们也是作为传统调和油生产最常用的原料。通常,B类油脂包括大豆油、菜籽油、玉米油、花生油、葵花籽油、红花油、亚麻油、橄榄油、山茶油中的一种或者一种以上的混合物。
本方法的第一步是混合,为使得物料混合均匀,混合温度一般要高于A类油脂的熔点,本发明中,椰子油和棕榈仁油的熔点一般在23~27℃,而后续酯交换反应往往需要更高的温度,因此,在本发明中,混合温度可以取30~80℃,优选40~50℃。
本发明的第二步是酯交换,酯交换分为化学酯交换和酶法酯交换,其中化学酯交换具有很久的应用历史,经常用来生产人造奶油。酶法酯交换反应是近年来发展起来的一种酯交换方法,多用于人造奶油的生产。本发明所进行的酯交换反应,和人造奶油生产时的酯交换反应非常相似,是一种通用的技术。酶法酯交换通常是采用固定化脂肪酶反应,酶反应器可以采用分批搅拌式的,也可以采用填充床反应器。进行工业生产时,一般是采用填充床柱式反应器,而且,一般采用3个以上装有固定化脂肪酶的填充床柱式反应器串联进行反应,多个反应器串联的好处在于,可以定期更好其中一个反应器中脂肪酶,而使得反应器的总酶活没有大的冲击,便于连续化生产。固定化脂肪酶催化反应的温度一般为30~80℃,当然,不在此温度范围,固定化脂肪酶仍可以催化反应,本课题组研究表明,高达120℃以上的反应温度下,固定化脂肪酶仍具有催化活力。本发明所采用的脂肪酶为来源于根酶属、曲霉属、毛酶属、细菌、酵母菌和胰脂肪酶中的一种或一种以上的混合物。尽管在本发明中化学酯交换和酶法酯交换所发挥的效果非常相似,由于酶法酯交换可以在更加温和的条件下反应,本发明优选酶法酯交换。
本发明的第三步是分提,分提是根据构成油脂的各种甘油酯分子的熔点和溶解度的差异,将油脂分成固液两部分的方法。分提有表面活性剂分提、溶剂分提、干法分提等方法,隔膜压滤机的成熟运用使得干法分提具有更强的竞争优势,本发明优选采用干法分提。干法分提基本过程包括结晶和固液分离,结晶是利用缓慢降温的方法使得油脂中高熔点组分形成固体沉淀物,固液分离可以采用离心或者过滤的方法。目前,Tirtiaux、De Smet、Oiltek等公司均可以提供成熟的分提装备和工艺。尽管干法分提设备各具特色,但结晶器搅拌、冷却方式基本相同,要求结晶形成大的球形的、均匀稳定的、抗机械应力强的晶粒,结晶器总的特点有:大的冷却面积、高的传热系数、搅拌匀称、变频调速。在控制冷却技术方面,根据原料的特点和产品要求,通过选择结晶条件和分离温度,PLC控制冷却速率。通常油按照预定的冷却水温度曲线进行冷却,或根据油和冷却循环水温差曲线进行冷却,,以形成合适的晶种并控制其成长,为过滤提供良好的条件。本发明中,分提的温度上限为18℃,此时分提,可以获得在室温下基本为澄清液态的油脂,分提的下限可以取3℃,此时可以获得抗冻性优良的液体油,但液体油的得率非常低,经济性不佳。兼顾到经济性和调和油的抗冻性,优选分提温度为5~12℃。
本发明中,单单从提高调和油中饱和脂肪酸的含量角度,A类油脂还可以选用棕榈油和猪油、牛油等动物油等饱和型油脂。但是,本课题组研究发现,当选用以上饱和型油脂按照本发明所述方法进行酯交换反应,均存在这样或者那样的问题。如,可能存在液体油收率偏低,经济性差问题;也可能存在所获得的液体油极容易发生冷浑浊现象,严重影响了产品的商品特性。为此,本发明特别限定了A类油脂仅仅包括椰子油和/或棕榈仁油,而不包括棕榈油和动物油。
由于本发明饱和脂肪酸的供体椰子油和棕榈仁油的分子量较低,而且酶法酯交换反应过程会产生一定量的偏甘油酯,本发明分提获得液体油中,尚包含一定数量的低分子量的甘油酯,此时,液体油的烟点较低,而且存在不良风味。为进一步提高产品的烟点,需要进行脱臭处理,脱臭是油脂精炼中常用的单元操作,通常,脱臭的绝对压力为200~500pa,温度为220~245℃,脱臭时间为0.5~2小时。更优地,在脱臭之前,对液体调和油进行分子蒸馏加工,分子蒸馏可以预先脱除油脂中低沸点物质,大大降低脱臭的负荷。分子蒸馏是一种在高真空下操作的蒸馏方法,这时蒸气分子的平均自由程大于蒸发表面与冷凝表面之间的距离,从而可利用料液中各组分蒸发速率的差异,对液体混合物进行分离。分子蒸馏方法的优点是大幅度降低了分离温度,针对本发明产物,分子蒸馏的绝对压力可以选择为0.1~1pa,温度为210~250℃。经过脱臭,本发明液体调和油具有良好的风味和高于190℃的烟点,具有更加合理的脂肪酸营养平衡,可以通用于食品加工和烹饪多种领域。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
(1)本发明的液体调和油产率高,抗冻性能好;
(2)本发明方法能提高液体油脂中饱和脂肪酸的含量;
(3)按照本方法所生产的酯交换调和油具有抑制肥胖发生的作用。
具体实施方式
实施例1
椰子油和大豆油按照1:1在45℃均匀混合,得混合物3000g,混合物均匀流过装有固定化酶(Novozymes公司Lipozyme IM TL)的填充床反应器,反应温度为45℃,使得油脂在固定化脂肪酶反应器中的平均停留时间为1.5小时。收集酶法酯交换反应物,快速降温至30℃,然后以0.5℃/hr的速度降温至18℃,然后保温6小时,于真空抽滤收获液体油,液体油得率为93.7%,然后经过分子蒸馏,分子蒸馏柱绝对压力为0.1pa,蒸馏温度为230℃。然后,蒸馏液体油每500g一批置于2L容量的厚壁烧瓶中,经230℃温度下、200pa绝对压力下脱臭2小时,脱臭过程中不断鼓入氮气,得到样品1,评价数据见表1。
实施例2
椰子油和canola菜籽油按照1:10的混合物3000g,混合后均匀流过装有固定化酶(Novozymes公司Lipozyme IM TL)的填充床反应器,反应温度为60℃,使得油脂在固定化脂肪酶反应器中的平均停留时间为1小时。收集酶法酯交换反应物,快速降温至30℃,然后以0.5℃/hr的速度降温至3℃,然后保温6小时,于真空抽滤收获液体油,液体油得率为92.1%。液体油每500g一批置于2L容量的厚壁烧瓶中,经230℃温度下、200pa绝对压力下脱臭2小时,脱臭过程中不断鼓入氮气,得到样品2,评价数据见表1。
实施例3
椰子油和花生油按照1:5的混合物3000g,混合后均匀流过装有固定化酶(Novozymes公司Lipozyme IM TL)的填充床反应器,反应温度为30℃,使得油脂在固定化脂肪酶反应器中的平均停留时间为3小时。收集酶法酯交换反应物,以0.5℃/hr的速度降温至12℃,然后保温6小时,于真空抽滤收获液体油,液体油得率为76.8%。液体油每500g一批置于2L容量的厚壁烧瓶中,经230℃温度下、200pa绝对压力下脱臭2小时,脱臭过程中不断鼓入氮气,得到样品3,评价数据见表1。
实施例4
棕榈仁油和canola菜籽油按照1:5的混合物3000g,混合后均匀流过装有固定化酶(Novozymes公司Lipozyme IM TL)的填充床反应器,反应温度为80℃,使得油脂在固定化脂肪酶反应器中的平均停留时间为1小时。收集酶法酯交换反应物,快速降温至30℃,然后以0.5℃/hr的速度降温至8℃,然后保温6小时,于真空抽滤收获液体油,液体油得率为89.3%。液体油每500g一批置于2L容量的厚壁烧瓶中,经230℃温度下、200pa绝对压力下脱臭2小时,脱臭过程中不断鼓入氮气,得到样品4,评价数据见表1。
实施例5
棕榈油(碘值为56)和canola菜籽油按照1:5的混合物3000g,混合后均匀流过装有固定化酶(Novozymes公司Lipozyme IM TL)的填充床反应器,反应温度为50℃,使得油脂在固定化脂肪酶反应器中的平均停留时间为1.5小时。收集酶法酯交换反应物,快速降温至30℃,然后以0.5℃/hr的速度降温至8℃,然后保温6小时,于真空抽滤收获液体油,液体油得率为65.2%。液体油每500g一批置于2L容量的厚壁烧瓶中,经240℃温度下、200pa绝对压力下脱臭2小时,脱臭过程中不断鼓入氮气,得到样品5,评价数据见表1。
实施例6
猪油和大豆油按照1:5的混合物3000g,混合后均匀流过装有固定化酶(Novozymes公司Lipozyme IM TL)的填充床反应器,反应温度为50℃,使得油脂在固定化脂肪酶反应器中的平均停留时间为1.5小时。收集酶法酯交换反应物,快速降温至40℃,然后以0.5℃/hr的速度降温至8℃,然后保温24小时,于真空抽滤,收获液体油,液体油得率为43.2%。液体油每500g一批置于2L容量的厚壁烧瓶中,经240℃温度下、200pa绝对压力下脱臭2小时,脱臭过程中不断鼓入氮气,得到样品6,评价数据见表1。
实施例7
样品理化性质测试
取样品1~6,分别于分提温度高3℃的保温箱中储存24小时,评价其抗冻性能。
表1
由表1结果可见,采用椰子油和棕榈仁油做为饱和脂肪酸的供体时所获得的酯交换液体油更易于保持外观的清澈透明,具有更好的商品特性,而且,得率较高。当采用棕榈油和猪油作为饱和脂肪酸供体时,所获得酯交换液体油则易于浑浊发蒙。
实施例8
样品的生理功能评价
5周龄SD大鼠,适应性饲喂1周后,随机分组,每组10只。动物房温度24±2℃,湿度60±5%,光照12小时(8:00-20:00)。表2中的油脂分别为上述实施例中的样品1、4和5,喂食表2所示的饲料4周后,将大鼠处死,分离体内肾周围脂肪、生殖器周围脂肪以及肠系膜脂肪等腹部脂肪,吸干体液后称重,结果如表3所示。
表2
成分 | 含量(%) |
油脂 | 10 |
酪蛋白 | 20 |
矿物质 | 3.5 |
维生素 | 1.0 |
DL-蛋氨酸 | 0.3 |
玉米淀粉 | 45 |
蔗糖 | 15 |
纤维素 | 5.0 |
表3
由表3数据可见,与棕榈油作为饱和脂肪酸供体的酯交换调和油相比,采用椰子油和棕榈仁油作为饱和脂肪酸供体所获得的酯交换调和油具有一定的抑制腹部脂肪积累的功能。
Claims (10)
1.一种通用的分子重构型调和油生产方法,其特征在于,包含以下步骤:
(1)将A类油脂和B类油脂按1:1~10的比例混合;
所述A类油脂为棕榈仁油和椰子油中的一种或两种的混合物;
所述B类油脂为不饱和脂肪酸含量大于80%的植物油;
(2)经过酯交换反应;
(3)步骤(2)反应产物经过分提处理,分提温度为3~18℃,收获液体油部分,即为分子重构型调和油。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述调和油还经脱臭处理。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述脱臭的绝对压力为200~500pa,温度为220~245℃,脱臭时间为0.5~2小时。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,在脱臭之前,先对调和油进行分子蒸馏,分子蒸馏的绝对压力为0.1~1pa,温度为210~250℃。
5.根据权利要求1~4任一项所述的方法,其特征在于,所述分提温度为5~12℃。
6.根据权利要求1~4任一项所述的方法,其特征在于,所述酯交换反应是采用固定化脂肪酶反应,所述脂肪酶为来源于根酶属、曲霉属、毛酶属、细菌、酵母菌和胰脂肪酶中的一种或两种以上的混合物。
7.根据权利要求1~4任一项所述的方法,其特征在于,所述B类油脂为大豆油、菜籽油、玉米油、花生油、葵花籽油、红花油、亚麻油、橄榄油、山茶油中的一种或者两种以上的混合物。
8.根据权利要求1~4任一项所述的方法,其特征在于,步骤(1)混合的温度为30~80℃。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,步骤(1)混合的温度为40~50℃。
10.权利要求1~9任一项所述方法生产的调和油。
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