专利名称：一种玉米胚芽油加工过程中美拉德反应的控制方法
技术领域：
本发明属于油脂加工技术领域，尤其涉及一种玉米胚芽油生产过程中控制美拉德反应的生产工艺。
背景技术：
1912年法国化学家Maillard发现甘氨酸与葡萄糖混合加热时形成褐色的物质。后来人们发现这类反应直接影响食品的颜色，并将此反应称为非酶褐变反应。故而得名。这种反应对食品和油脂颜色在一定条件下起重要作用，反应受温度、时间、水分含量、PH值和反应物等条件的不同而产生的色泽变化有所不同，反应过程很复杂，有多条反应途径发·生变化。由于产物是棕色的，也被称为褐变反应。反应物中羰基化合物包括醛、酮、还原糖，氨基化合物包括氨基酸、蛋白质、胺、肽。反应的结果使食品颜色加深。比如面包外皮的金黄色、红烧肉的褐色，都是由于美拉德反应的结果。在反应过程中，控制不当也会产生有毒有害物质。玉米胚芽油在世界卫生组织《2011年全球最新健康食品排行榜》一食用油排行，仅次于橄榄油，名列第2位。人所共知，玉米胚芽油含有大量不饱和脂肪酸，能帮助清除人体血管壁上的胆固醇，有助于预防高血脂、动脉硬化及冠心病，玉米胚芽油含有大量不饱和脂肪酸，一般为80 85%左右，其中60%左右是亚油酸，从营养角度对人体有益。受到人们的欢迎。由于玉米胚芽的特殊性能，同花生、大豆相比较，具有3个主要特点A.玉米胚芽不是天然油料，是玉米深加工过程中产物；B.商品玉米胚芽含油高达38% 45%，纯品含油51%左右；C.玉米胚芽蒸熟的油料，蛋白完全凝聚，完全没有生物活性，致使其在油品加工过程中，极易发生美拉德反应。相比大豆油和棉籽油，在玉米胚芽油的大规模工业生产过程，美拉德褐变反应表现十分明显，色泽明显难于控制。在一系列操作步骤中，某一步骤的工艺条件选择或控制不当，油品色泽将明显增力口。褐变反应中生成醛、酮等还原性中间产物，还会产生有毒物质，含量达到一定值会影响身体健康。为了降低这部分不期望的色泽，人们必须采用加大辅料，比如增加白土和活性炭用量的方式，予以消除增加的色泽和有害杂质。然而该处理过程的负面后果将会造成油品中大量有益元素，如留醇、VE，被白土和活性炭吸附而流失，致使油脂营养大幅减少，稳定性也随之降低。对于美拉德反应机理，长期以来研究得还很不彻底，特别是对于玉米胚芽油加工过程中美拉德反应产生的原因和危害，尚未有相关的文献报道，更无人提出控制玉米胚芽油加工过程中美拉德反应的
技术措施或方案。该课题已成为玉米胚芽油产业领域技术人员的重大难题。
发明内容
本发明是建立在玉米深加工循环经济的基础之上展开，包含了玉米淀粉加工中玉米胚芽的干燥和毛油生产的全过程。为了控制玉米胚芽油生产过程中美拉德反应带来的负面效应，解决毛油色泽过量增加的质量问题，本发明人对现有玉米胚芽油的加工过程逐一进行了分析、研究和检测，查找产生美拉德反应的原因，筛选和确定能够控制美拉德反应玉米油生产的工艺条件和方法。本发明人经分析、检测确认1.玉米胚芽干燥过程，2.毛油制取过程中，均存在不可忽视的美拉德反应，影响成品玉米胚芽油的质量。现分别叙述如下
I胚芽干燥过程是玉米胚芽产生美拉德反应的主要环节之一
I.I现有技术脱水后的胚芽尚含有60%左右的水分，需借助干燥去除多余水分，使其含水量达到6 8%。早期的干燥方法可以使用滚筒或沸腾干燥，干燥温度为300 400°C。当前，多数采用管束干燥机的方式，温度也需控制在160 180°C，干燥45分钟。该温度下所得干燥胚芽呈黄褐色，使用该黄褐色胚芽用通常方法制取的毛油颜色发黑，用罗维朋比色仪(罗维朋比色槽25. 4 mm)按国标《GB/T 22460-2008动植物油脂罗维朋色泽的测定》进行检测，所得结果色泽最低的也达到了红12，黄60。实践证明，美拉德反应的深褐或黑色产物在精炼过程中很难去掉，如果要去除，需要多使用高于常规2 5倍的脱色剂去除，既浪费了资源，同时也造成玉米胚芽油中的营养物质如甾醇、VE等会在脱色过程中被大量吸附带走。1.2本发明玉米胚芽干燥过程中美拉德反应的产生和控制
本发明人经试验研究及对毛油色泽对比检测发现玉米胚芽与其它油脂油料不相同的一个重要特性，就是在毛油制取之前的玉米胚芽的干燥过程中，即会发生美拉德反应，这是导致玉米胚芽油颜色变深的第一次美拉德反应。如前所述，现有油脂油料的干燥温度即使在管束干燥条件下也需控制在160 180°C，但是，本发明人的试验研究结果表明，在这种常规干燥温度下干燥玉米胚芽，将会出现严重的美拉德反应，所导致的毛油褐变在精炼中难以去除。I. 2. I干燥温度的影响。本发明分别设计在100 °C、110°C、120 °C、130°C、140 V、160 V、180 °C 的不同温
度下，进行玉米胚芽干燥(干燥时间均为35分钟)；然后，分别在生产装置中，在固定其他工艺条件下，制备毛油；然后，用罗维朋比色仪(罗维朋比色槽25. 4 mm)按国标《GB/T22460-2008动植物油脂罗维朋色泽的测定》进行检测。本发明人经试验检测对比分析后确认，玉米胚芽的干燥过程的温度范围应控制为110 120°C，在此温度范围内，在加热和氧的作用下，白色的胚芽仅仅变为黄色，而不会变褐。用罗维朋比色仪(罗维朋比色槽25. 4 mm)检测所得结果为，红色8，黄色40。1.2.2干燥时间的影响。玉米胚芽干燥时间过长或操作不当，都会发生严重的美拉德反应。常见的会有大量焦糊粒子，严重的有碳化物出现。对精炼油加工造成及其严重的后果。
本发明人分别设计干燥时间为20、25、30、35、40、45、50分钟，干燥温度均控制在110±2°C。然后，在一工艺条件下，分别在生产装置中制备毛油，然后，用罗维朋比色仪(罗维朋比色槽25. 4 mm)按国标《GB/T 22460-2008动植物油脂罗维朋色泽的测定》进行检测。本发明人经试验检测对比分析后确认，当玉米胚芽的干燥过程的温度范围控制为110±2°C时，最优干燥时间应控制为35分钟，此时干燥所得胚芽含水率为7. 5%。加工制得的毛油用罗维朋比色仪(罗维朋比色槽25. 4 mm)检测所得结果为，红色8，黄色40。因此，控制胚芽干燥的温度和时间，防止美拉德反应发生，是降低毛油色泽，保证质量的有力措施。2毛油制取过程的美拉德反应及控制
现有毛油浸出工艺蒸发、脱溶温度高，一般为150°C左右，最低报道的温度也高于 120°C。由于脱溶温度偏高，美拉德反应强烈，致使毛油色泽变深，罗维朋色泽测定结果达到或高于红12、黄80。这是玉米胚芽油颜色的第二次美拉德反应控制。为了分析研究不同脱溶温度对毛油美拉德反应的影响和控制，本发明设计了在不同温度下对毛油进行脱溶的一系列对比试验，分析脱溶温度对玉米胚芽毛油颜色的影响。筛选评价最佳脱溶温度。具体试验方法为以浓度为97%的未脱溶剂的浸出毛油为原料，模拟油脂厂脱溶工段气体塔的工艺设计，在统一固定脱溶时间为lOmin、真空度为40KPa条件下，分别在62 V ,80°C, IOO0C, IlO0C, 115°C, 120 °C, 130 °C, 140 °C等不同脱溶温度下，进行脱溶对比实验，然后，用罗维朋比色仪(罗维朋比色槽25.4mm)按国标《GB/T 22460-2008动植物油脂罗维朋色泽的测定》方法对脱溶后毛油的色泽进行检测对比。由上述脱溶毛油对比实验和色泽检测结果可以看出，温度80 110°C时，红为
7.8 ;温度115°C时，红为8. 5 ;温度高于115°C后，色泽会急剧加深。由此可见，控制油脂制取的温度十分必要，也是控制美拉德反应的重要措施。本发明人依据试验检测对比结果确认，浸出毛油的脱溶温度范围控制为110 115°C，优选110°C，最高不得超过115°C ;浸出毛油的最佳脱溶工艺条件应确定为脱溶温度110°C，脱溶时间10分钟，真空度为40KPa。
图I为浸出毛油脱溶升温红色变化趋势图 图2为浸出毛油脱溶升温黄色变化趋势图
具体实施例方式实施例I罗维朋色泽测试鉴定方法 仪器和用具
罗维朋比色计(罗维朋比色槽25. 4 mm)， 漏斗、锥形瓶、滴管、滤纸等。测试鉴定方法
按国标《GB/T 22460-2008动植物油脂罗维朋色泽的测定》进行检测。实施例2.干燥温度对美拉德反应的影响和控制玉米胚芽一般用管束干燥机干燥。挤去水分的胚芽经供料螺旋输送机进入管束干燥机内，在壳体内旋转管束外围铲子的搅拌作用下与换热管充分接触，使其水分得到蒸发，同时推进铲将胚芽由进料端输送到出料端。干燥一般采用逆流加热方式。干燥供热介质为饱和蒸气，压力为O. 3 O. 6 MPa。分别控制干燥温度为100°C、110°C、12(TC、13(rC、140°C、160°C、180 °C，时间固定35分钟，进行胚芽干燥对比试验和检测。干燥后的胚芽按照下表工艺参数在生产装置中制取毛油
权利要求
1.一种玉米胚芽油加工过程中美拉德反应的控制方法，其特征是建立在玉米深加工循环经济的基础之上展开的玉米胚芽油生产全过程，包含玉米胚芽的干燥和毛油生产的过程的逐一研究、分析和检测，查找确认产生美拉德反应的原因，筛选和确定能够控制美拉德反应的工艺条件和方法，控制玉米胚芽油生产过程中美拉德反应带来的负面效应，解决毛油色泽过深的质量问题。
2.如权利要求I所述的玉米胚芽油加工过程中美拉德反应的控制方法，其特征在于在玉米胚芽的干燥过程中，为控制美拉德反应，需将玉米胚芽的干燥温度范围控制为110 120。。。
3.如权利要求I或2所述的玉米胚芽油加工过程中美拉德反应的控制方法，其特征在于在玉米胚芽的干燥过程中，为控制美拉德反应，需将玉米胚芽的干燥温度范围控制为110。。。
4.如权利要求I或2所述的玉米胚芽油加工过程中美拉德反应的控制方法，其特征在于在玉米胚芽的干燥过程中，为控制美拉德反应，需将玉米胚芽的干燥时间控制35分钟。
5.如权利要求I所述的玉米胚芽油加工过程中美拉德反应的控制方法，其特征在于在毛油生产过程中，将浸出毛油脱溶温度范围控制为Iio 115°C。
6.如权利要求I或5所述的玉米胚芽油加工过程中美拉德反应的控制方法，其特征在于在毛油生产过程中，将浸出毛油脱溶温度控制优选为110°c。
7.如权利要求I或5所述的玉米胚芽油加工过程中美拉德反应的控制方法，其特征在于在毛油生产过程中，浸出毛油的最佳脱溶工艺条件为脱溶温度110°c，脱溶时间10分钟，真空度为40KPa。
8.如权利要求I所述的玉米胚芽油加工过程中美拉德反应的控制方法，其特征在于具体操作和工艺条件如下 (1)玉米胚芽的提取 玉米经SO2溶液浸泡后与水混合后进行破碎，经旋流器分离出玉米胚芽； (2)玉米胚芽的干燥挤去水分的胚芽送入管束干燥机干燥，干燥供热介质为饱和蒸气，压力为O. 3 0.6 MPa,温度控制为110°C，时间控制为35分钟，经过管束干燥机干燥的玉米胚芽含水6% 8% ； (3)原料的清理 根据要求对原料进行筛选、磁选，去除原料中的杂质，消除物理危害； (4)破碎 清理后的胚芽进入破碎(粉碎)机进行破碎(粉碎)； (5)软化 破碎好的胚芽进入软化锅进行软化使原料软化达到O. 3 mm工艺要求，软化温度50±2°C ； (6)轧胚 使胚芽的部分细胞壁被破坏，蛋白质变性； (7)蒸炒 蒸炒破坏细胞壁，使蛋白质充分变性和凝固，同时使油的粘度降低，以及油滴进一步凝聚，利于油脂从细胞中流出，适宜的蒸炒温度为98 ±2°C ； (8)预榨 炒好的料胚进入预榨机进行高温压榨，使一部分油被榨出，预榨温度为95 ±2°C ； (9)过滤 预榨毛油经过板框压滤机进行过虑，除去柏末等杂质； (10)压榨饼进行浸出 预榨饼浸于食品级的己烷溶剂中，将油脂溶解出来，形成混合油，然后与固体残渣分离，浸出器温度为50 ±2°C，新鲜溶剂温度为55 ±2°C ; (11)混合油脱溶 浸出器输出的混合油进入混合油贮罐，使溶剂气化蒸发与油脂分离，制得毛油；脱溶温度为110°C，脱溶时间10分钟，真空度为40KPa ；(12)精炼 脱溶后的毛油送入精炼工序进行脱I父一喊炼一脱色一脱腊一脱臭一最后制得成品玉米胚芽油。
全文摘要
本发明为一种玉米胚芽油加工过程中美拉德反应的控制方法，是建立在玉米深加工循环经济的基础之上展开的玉米胚芽油生产全过程，包含玉米胚芽的干燥和毛油生产的过程的逐一研究、分析和检测，查找确认产生美拉德反应的原因，筛选和确定能够控制美拉德反应的工艺条件和方法，控制玉米胚芽油生产过程中美拉德反应带来的负面效应，解决毛油色泽过深的质量问题。采用本发明优选工艺条件生产的玉米胚芽油色泽明显降低，红为8、黄为60，其中，甾醇、VE等营养成分明显提高。
文档编号C11B3/00GK102942986SQ201210331480
公开日2013年2月27日 申请日期2012年9月10日 优先权日2012年9月10日
发明者王棣, 王红雨, 崔宝贵, 王少振, 刘纪强, 陈国 , 王茂亮, 刘延民 申请人:山东西王食品有限公司