米糠發熱霉變中毛油色素探究范文

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《河南工業大學學報》2016年第6期

摘要：

米糠發熱霉變使其毛油色澤加深且嚴重影響后續的脫色效果。采用柱層析色譜和薄層色譜相結合的方法，并以紫外-可見光譜和傅里葉紅外光譜作為表征手段，對米糠發熱霉變前后其毛油色素成分的變化進行分析。結果表明，與米糠霉變前所提取的毛油相比，霉變米糠毛油的色澤明顯加深（羅維朋25.4mm槽測定黃值（Y）35.0時，紅值（R）由5.0升高至12.0，藍值（B）由0增至9.9）；米糠毛油色素的極性成分由3類增至7類；色素中能產生紅外吸收和紫外-可見光吸收的官能團種類和數量均發生變化（乙?；?、羰基數量增加、羥基數量減少）；發熱霉變米糠毛油中色素在426nm和670nm處的可見光吸收較強，而新鮮米糠毛油中的色素在426nm和670nm處的可見光吸收較弱，利用這種差異可以對米糠毛油中的色素成分（原有色素或再生色素）及脫色難易程度進行評價。

關鍵詞：

米糠；米糠毛油；色素；分離；分析

0引言

米糠含油18%～20%，米糠油的脂肪酸組成合理，且含有豐富的谷維素、植物甾醇、維生素E等營養成分[1]。然而米糠油生產卻一直面臨著毛油酸值高、色澤深難脫除的難題，米糠毛油酸值高的根本原因是米糠中含有大量高活性脂肪酶，而米糠毛油色澤深且色澤固定的原因可能有諸多方面，如米糠貯存過程中的發熱霉變[2]，米糠混合油脫溶時高溫對其中磷脂、糖類、蛋白質、金屬離子等成分的作用[3-7]。油脂色澤加深過程通常伴隨著原有色素的固定以及新生色素的生成，這些色素均會給毛油脫色精煉帶來難度。目前對油脂色澤加深過程中色素種類分離分析和組分鑒別及表征的研究很少[8]。鑒于對食品如水果、蔬菜、茶葉中色素的研究[9-13]，本課題采用柱層析色譜法和薄層色譜法對米糠油中的色素組分進行分離，并通過紫外-可見光譜儀（UV-Vis）和傅里葉紅外光譜儀（FTIRSpectrometer）對米糠毛油色素進行初步的定性分析，以此研究米糠品質劣變對其毛油色素成分的影響以及脫色難易程度的表征評價。

1材料與方法

1.1材料與試劑

米糠毛油：從米糠油加工廠采集米糠，在實驗室控制存儲條件使其發熱霉變，分別用發熱霉變前、后的米糠制取浸出毛油。正己烷、無水乙醚、乙酸乙酯、丙酮、甲醇、冰醋酸、石油醚、無水乙醇、鉬磷酸、柱層析硅膠（100～200目）、海砂，均為分析純。

1.2試驗儀器與設備

Nicolet6700型傅里葉紅外光譜儀：賽默飛世爾科技（中國）有限公司；MTN-2800W型氮吹濃縮裝置：天津奧特賽恩斯儀器有限公司；T6新世紀紫外-可見光譜儀：北京普析通用儀器有限責任公司；Φ21mm×400mm型柱層析色譜柱、國標A型色譜柱：自制；100mm×200mm型薄層層析硅膠G板：青島海洋化工廠；WSL-2型比較測色儀：上海精密科學儀器有限公司。

1.3試驗方法

1.3.1米糠毛油色澤的測定

米糠毛油色澤測定參照GB/T22460—2008。

1.3.2米糠毛油色素的分離與濃縮

米糠毛油中色素分離采用硅膠柱層析（CC）分離和薄層色譜（TLC）監控相結合的方法。柱層析硅膠根據色素物質極性強弱的不同，產生不同吸附力。分子極性較弱的色素，在色譜柱上的保留時間相對較短，首先出柱；而極性較強的色素保留時間長，出柱時間較晚；依此原理，再選擇合適的洗脫劑進行洗脫，分離色素。薄層色譜法是利用各組分對吸附劑的不同吸附力，在展開劑（流動相）中展開時，各組分按移動的速度不同將其分離開。因此可以利用薄層色譜來監控洗脫液中甘三酯、甘二酯、單甘酯和游離脂肪酸（FreeFattyAcid,FFA）等物質的情況，使得分離的色素中基本不含以上幾種物質，從而得到較好的分離效果。

1.3.2.1硅膠柱層析（CC）分離

色素柱層析硅膠的前處理與硅膠柱的裝填參照GB/T5009.202—2003。上柱：取米糠毛油約5g（精確至0.01g）均勻溶解于25mL的正己烷中，將其沿柱壁緩緩移到層析柱上，打開層析柱旋塞使樣液與海砂面齊平。洗脫：洗脫劑的選擇應保證色譜帶能充分分離，并且在收集色譜帶的時候洗脫液中已基本不含油脂中的甘三酯、甘二酯、單甘酯及FFA。首先，用正己烷洗脫非極性的甘三酯成分，在甘三酯洗脫完全之后采用正己烷與乙醚的混合洗脫劑，在保證色譜帶沒有被洗脫出柱之前緩慢增加正己烷與乙醚的比例，并通過薄層色譜監控，以除去樣品中的甘二酯、單甘酯和FFA，待上述組分均已洗脫除去之后，開始洗脫收集色譜帶。慢慢加大洗脫劑的極性，保證色譜帶不重疊的情況下洗脫出柱，選用洗脫劑的順序為正己烷與乙醚混合洗脫、乙醚洗脫、乙酸乙酯洗脫、丙酮洗脫和甲醇洗脫。由此收集到的色譜帶進行濃縮之后即為該米糠毛油中極性不同的色素物質。

1.3.2.2薄層色譜（TLC）監控

為了保證收集到的色素中基本不含甘三酯、甘二酯、單甘酯和FFA，需要對洗脫液進行實時監控?；痉椒椋河妹毠茳c樣器把層析柱上洗脫下來的溶液輕輕點在離薄層板下沿3cm處，保證點樣直徑不大于0.3cm，待溶劑揮發之后放置在已配好的展開劑（V石油醚/V乙醚/V乙酸=70∶30∶2）中充分展開，取出，待展開劑揮發完全后用10%的鉬磷酸-乙醇顯色劑噴灑均勻，然后放置在酒精燈下均勻灼燒，通過薄層色譜有無黑色斑點觀察是否洗脫完全。

1.3.2.3色素洗脫液的濃縮

將洗脫液先在旋轉蒸發儀上除去大部分的溶劑，然后再轉入濃縮瓶中濃縮，之后放置氮吹即可得到油樣中極性不同的色素物質。

1.3.3米糠毛油色素的傅里葉紅外光譜掃描

開機預熱30min待儀器穩定后，設定紅外波譜掃描范圍為400～4000cm-1，ZnSe晶體ATR測樣附件，掃描次數為32，以空氣為背景，依次將各個色譜帶濃縮出的色素涂抹在ATR窗口上，隨后進行光譜掃描，獲取樣品的透光率－波數圖譜。

1.3.4米糠毛油色素的紫外-可見光區全波段光譜掃描

前處理：將收集到各個色素的洗脫劑先配制成3mg/mL的溶液備用；然后用移液槍移取0.5mL于10mL的容量瓶中并定容，即質量濃度為150μg/mL，備用。掃描參數設置：波長范圍，1100～190nm；掃描速度，慢速；采樣間隔，1nm；比色皿，石英比色皿（10mm）；測光范圍，-0.3～3Abs（超過該范圍需稀釋）；測光方式，雙光束等比例檢測；以稀釋時的溶劑做參比先進行基線掃描，再將3mg/mL溶液進行可見光區掃描，150μg/mL溶液進行紫外光區掃描。掃描結束后，以Excel形式導出數據。

2結果與討論

2.1米糠發熱霉變對其毛油色澤的影響

對米糠發熱霉變前、后提取米糠毛油的色澤進行測定（羅維朋25.4mm槽），結果見表1。由表1可知，米糠經不當條件貯存、發熱霉變后毛油色澤明顯加深，在保持Y值不變的條件下，米糠霉變前、后所制取毛油的R值由原來的5.0增加到12.0，B值由原來的0增加至9.9，其感官顏色由紅棕色加深至黑褐色。

2.2米糠發熱霉變對其毛油色素成分的影響（圖1）

米糠發熱霉變前所提取的毛油樣品共收集到3條色譜帶，發熱霉變后毛油樣品共收集7條色譜帶，由于色譜柱通過色素組分極性的差異將其分離成不同的色譜帶，可知發熱霉變后米糠所制取毛油中色素組分種類增加，這些新增色素組分對米糠毛油的色澤和脫色效果造成了不良影響。

2.3米糠毛油中色素成分的紅外光譜測定

米糠發熱霉變前與霉變后毛油中部分色素的紅外光譜測定結果如圖2所示。由圖2可知，1-1、1-2、1-3、2-1、2-3的主要IR峰位置基本相同。霉變米糠毛油色素的第2-2條色譜帶（圖中省略）的紅外光譜圖IR峰位置與其第2-1條色譜帶基本相同，其第2-4和2-5條色譜帶的紅外光譜圖IR峰位置（圖中省略）與第2-3條色譜帶基本相同。因此，新鮮米糠毛油色素的3條色譜帶與霉變米糠毛油色素的第2-1、2-2、2-3、2-4和2-5條色譜帶所含有的官能團基本相同。主要IR峰：官能團區：2924cm-1、2854cm-1、1743cm-1、1462cm-1、1165cm-1；指紋區：721cm-1。樣品在2924cm-1處有強吸收說明含有亞甲基，1743cm-1處有強吸收表明含有羰基，但2880～2650cm-1內沒有強吸收峰，說明是非醛類羰基；樣品在1165cm-1處有C—O—C伸縮振動強吸收，在721cm-1處有長鏈亞甲基引起的中等強度吸收峰，結合樣品光譜在1743cm-1處出現強吸收，可以初步判定色素組成的另外一種可能是長鏈飽和酯。色素2-6與其他5個光譜圖有較大差異。首先樣品在1739cm-1、1373cm-1、1234cm-1和1045cm-1處出現較強吸收。樣品在1739cm-1處的強吸收說明含有羰基，由于3300～2500cm-1無強吸收峰，說明含有非醛或者羧酸中的羰基；1373cm-1處的強吸收由O—CO—CH3中C—H鍵的特征彎曲振動產生；1234cm-1和1045cm-1處的強吸收峰說明含有乙?；ǎ紺—O—C中類似醚鍵）；1739cm-1和1045cm-1說明可能含有酸酐。霉變米糠毛油色素的第2-7條色譜帶紅外光譜圖IR峰位置與第2-6條基本相同。這兩條色素帶中含有O—CO—CH3基團的可能性較大。其次樣品在2924cm-1和2854cm-1處吸收變得很弱，這可能是發熱霉變過程中產生大量的羰基或者發生聚合反應導致亞甲基相對含量減少的原因。此外，色素2-3在波數1277cm-1處有明顯出峰，這可能是因為P＝O鍵或者醚類物質的生成；色素1-3在3375cm-1的IR峰是—OH的吸收峰，該吸收峰強度在發熱霉變的米糠毛油色素中變弱。發熱霉變前后的米糠毛油色素在這兩處產生的IR峰的差異以及各個色譜帶在相同IR峰位置產生不同強度的吸收，都說明了發熱霉變對米糠毛油色素的形成產生了作用，改變了色素在紅外區的吸收特性。

2.4米糠毛油中色素成分的紫外-可見光譜測定

2.4.1米糠毛油中色素成分的紫外區光譜測定

米糠毛油中色素樣品的紫外區光譜掃描結果見表2。由表2中新增的波長（傾斜波長）可知，霉變米糠毛油色素的第2-3、2-4、2-5、2-7條色譜帶均檢測出霉變前米糠毛油的色譜帶中所沒有的吸收波長λ，說明霉變后的米糠毛油色素新生成了具有紫外吸收的官能團或者原有的產生紫外吸收的官能團在數量上增多。因此發熱霉變對米糠毛油中色素的形成產生作用，改變了色素在紫外區的吸收特性。

2.4.2米糠毛油中色素成分的可見光光譜測定

米糠毛油中色素樣品的可見光光譜掃描，結果見圖3和圖4。由圖3、圖4可知，新鮮米糠毛油色素的色譜帶在可見光區的吸收較弱，此外各色譜帶的顏色也較淺，而霉變米糠毛油色素的各色譜帶在426nm和670nm附近有相對較強的吸收，所以霉變米糠毛油色素的各色譜帶顏色相對較深。圖5中的各個條形柱分別對應各個色譜帶的最大吸收波長。系列1波段內色素的吸收光為紫色，色素表現黃綠色；系列2波段內色素吸收光為紅色，色素表現為藍綠色。系列1和系列2對應的吸光度相對較強，色譜帶顯現的顏色主要為兩個系列對應顏色的復合色（綠色），由于每個色譜帶在λmax處的吸光度差異，使得霉變2-6的綠色最深，霉變2-3次之，霉變2-2的綠色較淺。霉變米糠毛油中的色素與新鮮米糠毛油中的色素在可見光吸收上表現出較大的差異，兩者在外觀顏色上明顯可見，這與前者在426nm和670nm附近的強可見光吸收有直接關系。因此，發熱霉變影響了米糠毛油色素的組成，改變了色素的可見光吸收特性。米糠發熱霉變使其毛油色素組分發生了變化，導致變化的原因是多方面的。首先，米糠霉變后因霉菌自身的顏色使米糠和米糠毛油的色素組分發生變化，如灰綠曲霉對稻米的侵染率很高且顯示出典型的綠色[14]，這種綠色成分會在米糠浸出取油時進入毛油；其次，在米糠發熱霉變過程中其自身原有色素成分可能發生聚合或者氧化分解形成新生色素的官能團[15]，如羰基數量的增多；此外，米糠中的蛋白質和糖類在貯存和加工過程中發生美拉德反應、米糠油中谷維素、磷脂等含有雙鍵和羰基的組分發生氧化變性等也會有新生色素生成。

3結論

米糠發熱霉變會造成其色素組分增加及毛油色澤加深，通過對發熱霉變前后米糠毛油中色素成分的分離、濃縮并結合紅外光譜及紫外-可見光譜的分析可知，發熱霉變使得米糠毛油色素中紅外吸收和紫外-可見光吸收的官能團種類和數量均發生變化，如乙酰基生成、羰基數量增加和羥基數量減少等。發熱霉變米糠所提取毛油中的色素在426nm和670nm附近的吸收與新鮮米糠毛油色素表現出較大差異，這使前者綠色成分明顯增多，因此可以嘗試利用兩種色素在這兩個吸收波長或者其他吸收波長下吸光度的差異對米糠和米糠毛油的新鮮程度和脫色難易程度進行評價。

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作者:劉玉蘭 許利麗 王動民 溫運啟 鄭來寧 單位:河南工業大學糧油食品學院