旋涡混合器在缩水甘油酯效果的研究的使用

3 － 氯 － 1，2 － 丙二醇( 3 － MCPD) 和缩水甘油 被联合国粮农组织/世界卫生组织( FAO/WHO) 报 道为具有肾脏、生殖、遗传和神经毒性的物质，国际 癌症研究机构( IAＲC) 也分别将其归为人类 2B 和 2A 级致癌物质，其安全性也成为国内外食品领域的 焦点。在油脂中，3 － MCPD 多数是以脂肪酸酯( 3 － MCPDE) 的形式存在，而 3 － MCPDE 可以在胃肠道 内完全水解生成 3 － MCPD，从而间接对人体造成伤 害。缩水甘油则主要以缩水甘油酯( GE) 的形式存 在，GE 本身不具有致癌性，但是在人体内通过脂代 谢产生的缩水甘油具有基因毒性。

市售玉米油。1，2 － 二亚油酸 － 3 － 氯丙醇酯标 品( 纯度 98% ) ; 氘代同位素 1，2 － 二月桂酸 － 3 － 氯丙醇酯( d5 － 3 － MCPD 酯，纯度 98% ) 、d5 － 缩水 甘油酯( 纯度 98% ) ，加拿大 Toronto Ｒesearch Chemicals 公司; 苯基硼酸( 纯度大于 97% ) ，色谱纯，德国 Sigma － Aldrich 公司; 甲基叔丁基醚、甲醇、正己烷、 乙酸乙酯、乙醚、异丙醇，均为色谱纯，德国 CNW 公 司; 无水硫酸镁、无水硫酸钠、碳酸氢钠、溴化钠、硫 酸，国药集团化学试剂有限公司。

1． 1． 2 仪器与设备
 

安捷伦 GC 7890B － 5977 MS 气相色谱 － 质谱 联用仪，安捷伦科技有限公司; TTL － DC Ⅱ氮吹仪， 北京同泰联科技发展有限公司; KDL － 1 短程分子 蒸馏装置，德国 UIC 公司; Thermo Sorvall ST16Ｒ 通 用台式离心机，美国 Thermo Fisher Scientific 赛默飞 世尔; VOＲTEX － 6 旋涡混合器，中国海门市其林贝尔仪器制造有限公司; ME204 /02 电子天平，Mettler Toledo 梅特勒 － 托利多; DKZ － 1 系列电热恒温振荡 水槽，上海一恒科技有限公司。
 

3 － MCPDE 和 GE 依次打开油浴循环加热系统，进料器温度达到 80 ℃，冷凝器温度达到 40 ℃，蒸发器温度达到实验 指定温度。向冷阱中添加液氮，依次按照要求打开 旋片泵、扩散泵使真空度达到 0． 1 Pa。向进料器中 加入市售玉米油，预热 10 min。根据实验设计分别 调节刮膜速率和进油速度至实验指定条件。

参照 AOCS Cd 29a － 13 方法测定油脂中的 3 － MCPDE 和 GE 含量。植物油中的 3 － MCPDE 在酸 性甲醇溶液中会转化为游离的 3 － MCPD，3 － MCPD 用苯基硼酸衍生后进行气相色谱 － 质谱法分析。以 3 － MCPD 含量评价植物油中 3 － MCPDE 的含量，内 标法定量。植物油中的 GE 在溴化钠的酸性水溶液 中转化为 3 － MBPD( 3 － 溴代丙二醇) 单酯; 然后，在 酸性甲醇溶液中，3 － MBPD 单酯转化为游离的 3 － MBPD 形式，3 － MBPD 用苯基硼酸衍生后进行气相 色谱 － 质谱法分析。最终以缩水甘油含量评价植物 油中 GE 含量，内标法定量。

准确称取( 100 ± 5) mg 样品，各加入 60 μL 内标 d5 － 3 － MCPDE 标准品溶液( 5 μg /mL) 和 d5 － 缩水 甘油酯标准品溶液( 5 μg /mL) ，用 2 mL 甲基叔丁基 醚( MTBE) 充分溶解。加入 30 μL 的溴化钠酸性溶 液( 3 mg /mL) ，混匀后 50 ℃恒温水浴 15 min。加入 3 mL 0． 6% 的碳酸氢钠溶液以终止反应。加 2 mL 正己烷，涡旋 15 s，使油脂从水相中分离出来。静置 分离，转移上层有机相至干净的玻璃管中，氮吹干， 并用 1 mL 甲基叔丁基醚复溶。

加 1． 8 mL 硫酸 － 甲醇溶液( 体积分数 1． 8% ) ， 置于( 40 ± 1 ) ℃恒温振荡 16 h。加 0． 5 mL 饱和碳 酸氢钠溶液，终止反应。氮吹至 1 mL，除去有机溶 剂，待净化。

加 2 mL 硫酸钠溶液( 200 g /L) 和 2 mL 正己烷， 涡旋后静置 5 min，分层后弃去正己烷，并用正己烷 重复洗涤 1 次。随后加入 1 mL 乙酸乙酯 － 乙醚混 合溶液( 体积比 40∶ 60) ，充分混匀，静置分层，转移 上层溶液至装有少量无水硫酸镁的玻璃试管中，重 复提取 3 次，待衍生化反应。

加 200 μL 饱和苯基硼酸，混匀，静置 5 min。氮 吹干，加 500 μL 正己烷复溶，用滤膜( 0． 2 μm) 过滤 转移至进样小瓶。

HP － 5MS 色谱柱 ( 30 m × 0． 25 mm × 0． 25 μm) ; 升温程序为 85 ℃保持 12 min，以 20 ℃ /min 的 速率升温至 165 ℃，保持 10 min，然后以 20 ℃ /min 的速 率 升 温 至 300 ℃，保 持 8 min; 进 样 口 温 度 250 ℃ ; 载气为高纯氦气( 纯度≥99． 999% ) ，恒流模式，流速 1 mL /min; 进样体积 1． 0 μL。、

取进油速度 160 mL /h、刮膜速率 240 r/min，在 蒸馏温度分别为 170、190、210、230、250 ℃ 的条件下 对玉米油进行分子蒸馏处理，玉米油中 3 － MCPDE 和 GE 的含量变化如表 1 所示。

由表1 可知，玉米油中3 － MCPDE 的含量随着蒸 馏温度的升高而降低，在230 ℃时降到1 mg /kg 以下， 脱除效率达 71． 7% ( 230 ℃) 、79． 3% ( 250 ℃) 。温度 和物质的相对分子质量是影响分子蒸馏系统内待分 离物质的分子自由程的重要因素，从而影响分子蒸 馏的分离效果。物质的分子自由程与温度成正比， 与物质的相对分子质量成反比。因此，高温利 于比甘油三酯的相对分子质量更小的 3 － MCPDE 更好地向冷凝面富集转移。由表 1 可知，分子蒸馏对市售玉米油中 GE 的 脱除效果也存在显著性的影响。在 5 组实验条件 下，分子蒸馏均可有效地将 GE 含量从 4． 73 mg /kg 降到 0． 5 mg /kg 以下，脱除效率均在 91． 8% 以上。 GE 含量首先随着蒸馏温度的升高而降低，在 230 ℃ 时达到最低，随后随着蒸馏温度的升高而升高。高 温利于比甘油三酯相对分子质量更小的 GE 更好地 向冷凝面富集转移。因此，当蒸馏温度低于 230 ℃， 随着温度升高，GE 含量有所下降，但是高温( 超过 230 ℃ ) 也有利于 GE 的生成。这 可 以 解 释 250 ℃时，GE 含量又略有上升的原因。实验结果证 明，蒸馏温度是影响 3 － MCPDE 和 GE 脱除效果的 重要因素。玉米油进入到蒸发器内，在刮膜辊轮的转动下 均匀地分散到蒸发器的内表面。当进油速度降低， 玉米油在蒸发器内的量也随之减少，而蒸发器的内 表面积是恒定的。在刮膜辊轮的转动下，玉米油在 蒸发器的内表面形成的油膜更薄，进而增加了油中 的 3 － MCPDE 和 GE 与环境接触的机会，从而使 3 － MCPDE 和 GE 更好地从玉米油中分离出来。 当进油速度达到 200 mL /h 时，3 － MCPDE 的脱除效 果达到极限，不再受进油速度的明显影响。在该组 实验中，5 种不同进油速度对 3 － MCPDE 的脱除效 果存在不同的影响，对 GE 脱除的影响显著。

本文系统地研究了分子蒸馏方法在脱除玉米油 中 3 － MCPDE 和 GE 的应用效果。实验结果表明， 分子蒸馏可以有效脱除玉米油中的 3 － MCPDE 和 GE，其中蒸馏温度和进油速度是影响脱除效果的关 键因素，蒸馏温度越高、进油速度越低越有利于 3 － MCPDE 和 GE 的脱除。而实际生产中，考虑到高温 会带来 VE、甾醇等营养物质的损失，建议在 3 － MCPDE 和 GE 的含量达到要求的情况下，应选择较 低的蒸馏温度。