植物甾醇营养强化剂在菜籽油中添加量的研究

周 玥，郭 华，肖丽飞

（湖南农业大学食品科学技术学院，湖南长沙410128）

植物甾醇（phytosterol）是一种普遍存在于植物体中的天然活性物质，具有促进动物体内蛋白质合成，调节生长、抗氧化、抗炎、抗癌、调节免疫力等生理功能[1]，并且在预防心血管疾病、降低人体血液中胆固醇浓度等方面有功效[2]。

油菜籽中含有一定量的植物甾醇，包括菜籽甾醇、菜油甾醇、β-谷甾醇、豆甾醇[3]等，油菜籽在制取菜籽油过程中，由于高温与精炼而使其损失较大，导致菜籽油中甾醇含量降低，菜籽油的营养价值下降[4]。本试验通过研究在菜籽油中添加适量的植物甾醇，添加量以在油脂冷冻试验中不出现甾醇析出为准，达到恢复并增加菜籽油中植物甾醇含量的目的，以期菜籽油的食用品质。

1 材料与方法

1.1 试验材料

菜籽油由湖南农业大学油料研究所提供，为棕色的“双低”脱胶菜籽油。植物甾醇A（白色固体粉末，陕西大田生物科技有限公司出品）；植物甾醇B（白色固体粉末，宝鸡市方晟生物开发有限公司出品）；植物甾醇C（白色固体粉末，陕西锦泰生物工程有限公司出品）；植物甾醇D（白色固体粉末，陕西森弗生物技术有限公司出品）。甾醇A、B由油料研究所提供，甾醇C、D自厂家购买，它们的组成成分不同。

1.2 仪器与设备

数字熔点测定仪（WSR-2A，上海物理光学仪器厂），旋转蒸发器（RE-52，上海亚荣生化仪器厂），恒温低温水浴槽（CKDC-0515，南京凡帝朗科技）；可见分光光度计（722S，上海棱光技术有限公司），0~200℃精密温度计。

1.3 试验方法

1.3.1 植物甾醇熔点的确定 将长约12 cm、内径1 mm左右的玻璃管的一端加热熔融后封口，将此玻璃管的开口端向下插入甾醇中，再开口向上令其从一两头开口的玻璃管中垂直落下，重复直至管内灌入约1 cm高的甾醇粉末。按照国家计量检定规程JJG701-2008《毛细管法熔点测定仪检定规程》所述[5]，将样品置熔点测定仪中测定甾醇的熔点。

1.3.2 植物甾醇在菜籽油中的熔化范围的确定 称取50.0 g菜籽油于100 mL烧杯中，一式4份，分别加入植物甾醇A、B、C、D各1.0 g，搅拌混合后置旋转蒸发器的甘油浴中，从20℃开始，调节升温速度为1℃/min，缓慢搅拌并观察各种甾醇在菜籽油中的熔化温度。

1.3.3 植物甾醇在菜籽油中的溶解度曲线测定 称取100.0g菜籽油于200mL烧杯中，一式4份，置甘油浴中，从20℃开始升温，每隔5℃调节一次温度，直至110℃，每个温度下各停留5 min，并加入植物甾醇，观察各温度下甾醇的溶解情况，并补加直至出现不溶物，记录甾醇的添加量，重复操作一次，取平均值，绘制每种甾醇的溶解度曲线。

1.3.4 植物甾醇添加量范围的确定 在一系列100 mL烧杯中各称取50.0 g菜籽油，分别依次加入植物甾醇A、B、C、D 各 0.30、0.50、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 g，加热溶解后，再自然冷却至室温（19~22℃），静置24 h后，用分光光度计在波长650 nm处，以蒸馏水为参照测定透光率，观察是否有固形物析出，平行测定3次，取平均值。

1.3.5 常温条件下植物甾醇添加量UL最大值的确定根据1.3.3确定的植物甾醇的添加量范围进行进一步试验，确定植物甾醇在常温条件下的添加量UL最大值。在一系列100 mL烧杯中各称取50.0 g菜籽油，加热至95℃后，分别依次加入植物甾醇A、B、D各0.50、0.60、0.70、0.80、0.90、1.00 g，待甾醇溶解后，再将油自然冷却至室温（19~22℃），静置24 h，用分光光度计在波长650 nm处，以蒸馏水为参照，测定透光率，并观察是否有固形物析出，平行测定3次，取平均值。

1.3.6 冷冻试验确定最终添加量与添加方法 根据国家食用油标准进行0℃、5.5 h冷冻试验，确定植物甾醇在菜籽油中的添加量，并根据甾醇在油中的溶解温度与添加量，确定甾醇的添加方法。

2 结果与分析

2.1 植物甾醇熔点范围的测定结果

用熔点测定仪测得植物甾醇A、B、C、D熔点范围见表1。从表1数据可知，四种植物甾醇在菜籽油中的熔点在135～149℃之间，从熔点范围看它们可能是β-谷甾醇、菜籽甾醇或两者的混合物。其中植物甾醇B的熔化温度最低，植物甾醇C的熔化温度最高，由于熔点的高低与物质的内部吸引力有关，因此可以推断植物甾醇B在油脂中的溶解度可能高于植物甾醇C。

表1 不同种类植物甾醇熔点范围及其在菜籽油中的熔点比较Table 1 The melting points of different kinds of phytosterol and those of them in rapeseed oil

2.2 植物甾醇在菜籽油中的熔化温度的确定

在恒功率状态下加热搅拌菜籽油，得到植物甾醇A、B、C、D在菜籽油中的熔点范围见表1。结果表明，添加量为2%时，四种植物甾醇在菜籽油中完全熔化的温度在85～95℃之间，其中植物甾醇B在菜籽油中的熔化温度为85～87℃，是四种甾醇中熔化温度最低的，而植物甾醇C的熔化温度是最高的，试验结果亦表明植物甾醇B在油脂中的溶解度可能高于植物甾醇C。

2.3 植物甾醇在菜籽油中的溶解度曲线测定结果

4种甾醇在菜籽油中的溶解度测定结果见图1。由图1数据可知，这4种植物甾醇在油温50℃时溶解度在0.1%左右，80℃时的溶解度仍低于1%，但在85℃以上时溶解度迅速上升。至90℃时甾醇B与D均达到3.5%以上，到110℃时甾醇B的溶解度达到16.9%，而甾醇D达到14.8%。相比之下甾醇C的溶解度较低，在90℃时的溶解度为1.82%,到110℃时为8.66%。试验结果表明，甾醇微溶于50℃菜籽油，能溶于85℃菜籽油，易溶于110℃菜籽油。也就是说，若要将1%以上的甾醇添加至菜籽油中，需将菜籽油加热至85℃以上。

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图1 甾醇在菜籽油中的溶解度曲线Fig.1 The solubility curves of phytosterol in rapeseed oil

2.4 植物甾醇添加量范围的确定

添加不同量的植物甾醇于热菜籽油中，令甾醇熔化后，再将菜籽油冷却至室温，静置24 h后测定油脂的透光率，结果如表2所示，甾醇析出情况如表3所示。从表2数据可知，菜籽油的透光率随着甾醇添加量的增加而迅速下降，原因是随着油温的降低，甾醇以晶体形式析出，使油脂变得浑浊。表3中数据表明，植物甾醇A、B、D的添加量可大于1%，而植物甾醇C因其熔点较高而添加量需低于0.6%。此结果也印证了2.1的推断。由于植物油中甾醇含量可达到1%~2%[6]，故选取植物甾醇A、B、D进行下一步试验。

2.5 常温条件下植物甾醇添加量UL值

将植物甾醇A、B、D加入热的菜籽油中，溶解后再在常温条件下冷却静置，结果如表4所示。表4结果表明，添加1.2%左右植物甾醇A及1.6%左右植物甾醇B、D，在冷却至常温时仍可以全部溶于菜籽油，根据这一结果进行下一步冷冻试验。

2.6 冷冻试验结果与甾醇添加方法

将添加1.2%植物甾醇A及1.6%植物甾醇B、D的油菜籽油进行0℃静置5.5 h的冷冻试验，结果是只有添加1.6%植物甾醇B的油样中没有固形物析出，而其它两组试验均出现针状晶体。表明植物甾醇B在菜籽油中的溶解度较大，更适合作为营养强化剂用于菜籽油。

表2 添加不同比例植物甾醇后菜籽油的透光率Table 2 The light transmittance of rapeseed oil after adding different proportions of phytosterols

表3 添加不同比例植物甾醇后甾醇析出情况Table 3 The phytosterol precipitation after adding different proportions of phytosterols to rapeseed oil

表4 室温静置条件下植物甾醇添加量结果Table 4 The phytosterol additive amount by standing at room temperature

植物甾醇A、B、C、D在加热条件下易溶于菜籽油中，但冷却静置后，超出溶解度那部分将被析出；利用这一特性，可先将植物甾醇预先溶解于少量热的菜籽油中，然后再按比例混入需营养强化的菜籽油中，使其浓度低于UL值即可。另外，在试验中发现，当菜籽油的温度高于100℃时，植物甾醇在溶解过程中会产生大量的气泡，可能是甾醇粉末表面吸附的气体与水分蒸发或者是甾醇发生部分分解所致，因此在生产应用上，预溶解时的温度应控制在95℃以下，并伴有适度的搅拌，增加搅拌轴上搅拌叶的数量及宽度，使粉状植物甾醇能充分的溶解并混合均匀。另外，应避免暴沸及过度搅拌造成的空气氧化问题。

3 结论

（1）植物甾醇微溶于50℃以上的菜籽油，溶于85℃以上的菜籽油，易溶于110℃以上的菜籽油，但当油脂冷却至室温后，将有部分甾醇以结晶形式析出。

（2）根据几种植物甾醇的熔点、在油脂中的溶解度曲线、常温添加量UL值及冷冻试验结果，得出植物甾醇B更适于作为营养强化剂用于菜籽油。

（3）植物甾醇在加热溶解时会产生大量的气泡，在工业生产过程中注意控制预溶解温度在95℃以下，应边添加甾醇边适当搅拌，并注意防止暴沸及过度搅拌造成的空气氧化问题。

[1]左 玉.植物甾醇研究与应用[J].粮食与油脂，2012，25(7)：1-4.

[2]宋文生，王宏雁，夏 萍，等.植物甾醇应用技术研究进展[J].粮食与油脂,2013,26(10)：1-5.

[3]何胜华，马 莺，李海梅，等.菜籽植物甾醇的分析鉴定及其标准品的制备[J].分析检测，2005，26(10)：172-174.

[4]谢 丹，金青哲，王兴国.精炼对菜籽油品质的影响[J].中国油脂，2012，37(1)：1-5.

[5]卞亚婷.熔点测定仪测量能力 (CMC)的评估[J].工业计量，2012，(S1)：216-217.

[6]赵陈勇，王常青，许 洁，等.富含甾醇小米谷糠油提取工艺研究[J].中国油脂，2011，36(7)：12-14.