低共熔溶剂在油脂脱水中的应用

摘要

本发明公开了低共熔溶剂在油脂脱水中的应用，所述的低共熔溶剂，其氢键受体为甜菜碱、氯化锌或脯氨酸，氢键供体为乙酰丙酸、苹果酸、乳酸、乙酰胺、己二醇、葡萄糖或果糖；所述的油脂为液体油脂、固体油脂或混合油脂。本发明所构建的天然低共熔溶剂作为强极性溶剂破坏油脂存在的微乳液体系，从而使水分从油脂中释放，同时溶剂也是作为介质具有脱水功能，脱水过程无需真空抽滤脱水，减低成本，这是现有技术不存在技术启示的。本发明方法能快速与油相分离，加快脱水进程，脱水时间可缩短至1h以内，且产物易分离纯化，溶剂体系可多批次回收利用，减少生产成本，具有更好的经济性和环保性。

权利要求

1.低共熔溶剂在油脂脱水中的应用，其特征在于：所述的低共熔溶剂，其氢键受体为甜菜碱，氢键供体为乳酸，两者摩尔比1:2；

所述的油脂为液体油脂、固体油脂或混合油脂；

所述的混合油脂中，液体油脂与固体油脂的体积比为3:7‑5:5。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述的液体油脂为大豆油、菜籽油、花生油或米糠油；

所述的固体油脂为猪油、棕榈油或椰子油。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于包括以下步骤：将低共熔溶剂与油脂混合，50～60℃水浴反应0.5～1 h，脱水结束后，离心分离，上层油相为脱水后油脂，下层为低共熔溶剂，回收后可以重复利用。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：对于液体油脂或固体油脂，水浴温度为60℃；对于混合油脂，水浴温度为55℃。

5.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述油脂与低共熔溶剂的质量比为20:1～

10:1。

说明书

低共熔溶剂在油脂脱水中的应用

技术领域

[0001] 本发明属于油脂加工领域，具体涉及低共熔溶剂在油脂脱水中的应用。

背景技术

[0002] 烘焙油脂是烘焙食品不可或缺的生产原料之一，其在烘焙产品中占有举足轻重的地位。目前，市场上用于烘焙食品的油脂主要为人造奶油、起酥油和黄油等通用型塑性脂肪，其基料油为氢化油、精炼动物脂肪、精炼植物油脂或二者的简单混合。现有烘焙食品通用型塑性脂肪存在饱和度高、反式脂肪高等问题。同时世界卫生组织也公布了反式脂肪的彻底“清除计划”，即2023年后，所有食品禁止添加反式脂肪，是目前烘焙食品产业高质量发展的瓶颈问题。

[0003] 酯交换作为油脂改性技术之一，在制备零反式塑性脂肪方面倍受青睐。基料油脂间通过酯交换反应能够起到弥补天然油脂不足，加工出塑性和稠度更佳的基料油产品，可以使更多健康营养的食用油脂作为烘焙专用油脂应用于烘焙食品，整体提升烘焙食品的品质和营养。

[0004] 目前催化酯交换的方法可分为化学催化酯交换和酶催化酯交换，这些方法对催化体系中水分含量具有极高的要求，主要表现为：一方面化学催化酯交换催化剂通常采用一种超强碱甲醇钠，极易与水分反应生成氢氧化钠和甲醇，极微量的水分会使甲醇钠丧失催化能力，同时也会产生皂化现象；另一方面酶催化酯交换催化剂一般是脂肪酶，由于脂肪酶具有催化多功能性，催化体系中微量的水分极易导致脂肪酶催化油脂发生水解反应，形成大量的游离脂肪酸，增加后续油脂脱酸精炼的工序。因此，通过酯交换反应制备烘焙油脂原料油之前必须对油脂进行脱水处理，以免催化剂失活或诱发水解副反应，影响产品质量。

[0005] 现有技术在对烘焙原料油进行酯交换反应前处理时，通常采用真空脱除水分，并且辅有加热，处理时间长、能耗高，且加热易使油脂氧化，最终影响烘焙基料油脂的品质。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供低共熔溶剂在油脂脱水中的应用，在脱水的同时还降低了油脂的过氧化值和酸价。

[0007] 本发明的目的通过下述技术方案实现：

[0008] 低共熔溶剂在油脂脱水中的应用；

[0009] 所述的低共熔溶剂，其氢键受体为甜菜碱、氯化锌或脯氨酸，氢键供体为乙酰丙酸、苹果酸、乳酸、乙酰胺、己二醇、葡萄糖或果糖；

[0010] 所述的油脂为液体油脂、固体油脂或液体固体混合油脂(以下简称混合油脂)；所述的液体/固体是指油脂在室温下的状态；

[0011] 所述的液体油脂为大豆油、菜籽油、花生油或米糠油(稻米油)；

[0012] 所述的固体油脂为猪油、棕榈油或椰子油。

[0013] 优选地，所述的油脂为液体油脂时，低共熔溶剂的氢键受体/供体组合为甜菜碱/苹果酸、甜菜碱/乳酸或脯氨酸/乳酸，这些组合下，液体油脂的脱水效率较高；

[0014] 进一步优选地，所述的液体油脂为菜籽油，在提高脱水效率的同时，还降低了油脂的过氧化值。

[0015] 优选地，所述的油脂为固体油脂时，低共熔溶剂的氢键受体为脯氨酸或甜菜碱，氢键供体为乙酰丙酸或乳酸，这些组合下，固体油脂的脱水效率较高。

[0016] 优选地，所述的油脂为混合油脂时，低共熔溶剂的氢键受体为脯氨酸或甜菜碱，氢键供体为苹果酸，这些组合下，固体油脂的脱水效率较高；

[0017] 进一步优选地，所述的混合油脂中，液体油脂与固体油脂的体积比为3∶7‑7∶3，这样不单提高了混合油脂的脱水效率，还降低了混合油脂的过氧化值和酸价。

[0018] 所述低共熔溶剂在油脂脱水中的应用，包括以下步骤：

[0019] 将低共熔溶剂与油脂混合，50～60℃水浴反应0.5～1h，脱水结束后，离心分离，上层油相为脱水后油脂，下层为低共熔溶剂，回收后可以重复利用；

[0020] 对于液体油脂或固体油脂，水浴温度优选60℃；对于混合油脂，水浴温度优选55℃；

[0021] 优选地，所述油脂与低共熔溶剂的质量比为20∶1～10∶1。

[0022] 所述的低共熔溶剂，由以下方法制得：

[0023] 将氢键供体和氢键受体混合，水浴加热直至形成透明液体；

[0024] 优选地，所述氢键供体与氢键受体的摩尔比为2∶1～1∶1。

[0025] 优选地，水浴中加热温度为80℃～100℃。

[0026] 本发明将低共熔溶剂用于油脂脱水，其明显特征是依赖于强极性天然低共熔溶剂破坏油脂包含水分微乳液体系，导致水分从微乳液体系释放，具有优良亲水性的天然低共熔溶剂存在氢键相互作用，溶剂组分与水分子形成新的氢键网络，迅速对油脂中水分子进行“捕获”而萃取在溶剂相，持续脱水过程，溶剂相快速与油相分离，实现溶剂多批次利用，减少成本。

[0027] 同时，低共熔溶剂具有强极性，在较短的时间内可完成快速脱水，减少了油脂与空气接触的时间，有效减少油脂发生氧化，同时油脂氧化产物一般是过氧自由基、醛类等极性小分子，低共熔溶剂在脱水过程同时可以萃取油脂氧化产物，从而抑制油脂在脱水过程过氧化值升高。低共熔溶剂具有特殊的溶解能力，某些溶剂体系对油脂中游离脂肪酸具有一定萃取效果，减少油脂中游离脂肪酸的含量，得以减低油脂酸价。

[0028] 本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

[0029] (1)本发明所构建的天然低共熔溶剂作为强极性溶剂破坏油脂存在的微乳液体系，从而使水分从油脂中释放，同时溶剂也是作为介质具有脱水功能，脱水过程无需真空抽滤脱水，减低成本，这是现有技术不存在技术启示的。

[0030] (2)本发明工艺脱水后的油脂含水量极低，可直接用于后续的酯交换催化，无副反应发生，油脂损失小，油品稳定性好。

[0031] (3)本发明方法能快速与油相分离，加快脱水进程，脱水时间可缩短至1h以内，且产物易分离纯化，溶剂体系可多批次回收利用，减少生产成本，具有更好的经济性和环保性。

[0032] (4)天然低共熔溶剂是由食品源组分如胆碱衍生物、有机酸类等物质形成的溶剂，具有安全无毒、成本低廉、可生物降解等优点，将可设计的天然低共熔溶剂应用于烘焙油脂中脱水处理的工艺简单、连续性操作强，具有在油脂加工领域替代传统脱水剂的应用潜力。

具体实施方式

[0033] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

[0034] 下面实施例中有关食用油脂和天然低共熔溶剂信息如下：

[0035] (1)实施例中食用油脂酸价和过氧化值如下表1所示。

[0036] 表1食用油脂初始酸价、过氧化值和水分含量

[0037]

[0038] (2)乙酰丙酸、苹果酸、乳酸、乙酰胺、己二醇、葡萄糖、果糖、脯氨酸、甜菜碱、氯化锌均购于上海阿拉丁生化科技股份有限公司，氯化锌、苹果酸、葡萄糖、果糖、脯氨酸、乙酰胺、甜菜碱在室温为固体粉末，乙酰丙酸、乳酸、己二醇为液体。

[0039] 实施例1

[0040] 称取氯化锌和乙酰胺，按照摩尔比1∶1混合，总质量为5g，依次加入至圆底烧瓶内，置于80℃并不断搅拌水浴1h后形成透明液体(即低共熔溶剂)。在不同的反应釜分别称取烘焙原料液体油大豆油、菜籽油、花生油、米糠油以及固体油猪油、棕榈油和椰子油各100g、以及混合大豆油30g/猪油70g，大豆油50g/猪油50g，大豆油70g/猪油30g加入至上述溶剂(即低共熔溶剂)中，水浴加热至直至油脂完全熔化为止，混合物在50℃水浴搅拌250rpm反应1h，离心取上层油脂测定水分、过氧化值、酸价、油脂得率指标检测分析。

[0041] 回收下层低共熔溶剂再次用于油脂脱水，连续5批次下脱水效率无明显降低。

[0042] 实施例2

[0043] 称取氯化锌和己二醇，按照摩尔比1∶2混合，总质量为10g，依次加入至圆底烧瓶内，置于80℃并不断搅拌水浴1h后形成透明液体。在不同的反应釜分别称取烘焙原料液体油大豆油、菜籽油、花生油、米糠油以及固体油猪油、棕榈油和椰子油各100g、以及混合大豆油30g/棕榈油70g，大豆油50g/棕榈油50g，大豆油70g/棕榈油g加入至上述溶剂中，水浴加热至直至油脂完全熔化为止，混合物在60℃水浴搅拌200rpm反应1h，离心取上层油脂测定水分、过氧化值、酸价、油脂得率指标检测分析。回收下层低共熔溶剂再次用于油脂脱水，连续5批次下脱水效率无明显降低。

[0044] 实施例3

[0045] 称取甜菜碱和葡萄糖，按照摩尔比1：1混合，总质量为10g，依次加入至圆底烧瓶内，置于100℃并不断搅拌水浴1h后形成透明液体。在不同的反应釜分别称取烘焙原料液体油大豆油、菜籽油、花生油、米糠油以及固体油猪油、棕榈油和椰子油各100g、以及混合大豆油30g/椰子油70g，大豆油50g/椰子油50g，大豆油70g/椰子油30g加入至上述溶剂中，水浴加热至直至油脂完全熔化为止，混合物在50℃水浴搅拌300rpm反应1h，离心取上层油脂测定水分、过氧化值、酸价、油脂得率指标检测分析。回收下层低共熔溶剂再次用于油脂脱水，连续5批次下脱水效率无明显降低。

[0046] 实施例4

[0047] 称取甜菜碱和果糖，按照摩尔比1∶1混合，总质量为10g，依次加入至圆底烧瓶内，置于100℃并不断搅拌水浴1h后形成透明液体。在不同的反应釜分别称取烘焙原料液体油大豆油、菜籽油、花生油、米糠油以及固体油猪油、棕榈油和椰子油各100g、以及混合菜籽油30g/猪油70g，菜籽油50g/猪油50g，菜籽油70g/猪油30g加入至上述溶剂中，水浴加热至直至油脂完全熔化为止，混合物在60℃水浴搅拌250rpm反应1h，离心取上层油脂测定水分、过氧化值、酸价、油脂得率指标检测分析。回收下层低共熔溶剂再次用于油脂脱水，连续5批次下脱水效率无明显降低。

[0048] 实施例5

[0049] 称取甜菜碱和苹果酸，按照摩尔比1∶1混合，总质量为10g，依次加入至圆底烧瓶内，置于80℃并不断搅拌水浴0.5h后形成透明液体。在不同的反应釜分别称取烘焙原料液体油大豆油、菜籽油、花生油、米糠油以及固体油猪油、棕榈油和椰子油各100g、以及混合菜籽油30g/棕榈油70g，菜籽油50g/棕榈油50g，菜籽油70g/棕榈油30g加入至上述溶剂中，水浴加热至直至油脂完全熔化为止，混合物在50℃水浴搅拌300rpm反应0.5h，离心取上层油脂测定水分、过氧化值、酸价、油脂得率指标检测分析。回收下层低共熔溶剂再次用于油脂脱水，连续5批次下脱水效率无明显降低。

[0050] 实施例6

[0051] 称取脯氨酸和苹果酸，按照摩尔比1∶1混合，总质量为5g，依次加入至圆底烧瓶内，置于80℃并不断搅拌水浴1h后形成透明液体。在不同的反应釜分别称取烘焙原料液体油大豆油、菜籽油、花生油、米糠油以及固体油猪油、棕榈油和椰子油各100g、以及混合菜籽油30g/椰子油70g，菜籽油50g/椰子油50g，菜籽油70g/椰子油30g加入至上述溶剂中，水浴加热至直至油脂完全熔化为止，混合物在60℃水浴搅拌250rpm反应1h，离心取上层油脂测定水分、过氧化值、酸价、油脂得率指标检测分析。回收下层低共熔溶剂再次用于油脂脱水，连续5批次下脱水效率无明显降低。

[0052] 实施例7

[0053] 称取脯氨酸和乙酰丙酸，按照摩尔比1∶2混合，总质量为10g，依次加入至圆底烧瓶内，置于80℃并不断搅拌水浴0.5h后形成透明液体。在不同的反应釜分别称取烘焙原料液体油大豆油、菜籽油、花生油、米糠油以及固体油猪油、棕榈油和椰子油各100g、以及混合花生油30g/猪油70g，花生油50g/猪油50g，花生油70g/猪油30g加入至上述溶剂中，水浴加热至直至油脂完全熔化为止，混合物在60℃水浴搅拌200rpm反应0.5h，离心取上层油脂测定水分、过氧化值、酸价、油脂得率指标检测分析。回收下层低共熔溶剂再次用于油脂脱水，连续5批次下脱水效率无明显降低。

[0054] 实施例8

[0055] 称取甜菜碱和乙酰丙酸，按照摩尔比1∶1混合，总质量为5g，依次加入至圆底烧瓶内，置于80℃并不断搅拌水浴0.5h后形成透明液体。在不同的反应釜分别称取烘焙原料液体油大豆油、菜籽油、花生油、米糠油以及固体油猪油、棕榈油和椰子油各100g、以及混合花生油30g/棕榈油70g，花生油50g/棕榈油50g，花生油70g/棕榈油30g加入至上述溶剂中，水浴加热至直至油脂完全熔化为止，混合物在50℃水浴搅拌250rpm反应1h，离心取上层油脂测定水分、过氧化值、酸价、油脂得率指标检测分析。回收下层低共熔溶剂再次用于油脂脱水，连续5批次下脱水效率无明显降低。

[0056] 实施例9

[0057] 称取甜菜碱和乳酸，按照摩尔比1∶2混合，总质量为10g，依次加入至圆底烧瓶内，置于80℃并不断搅拌水浴0.5h后形成透明液体。在不同的反应釜分别称取烘焙原料液体油大豆油、菜籽油、花生油、米糠油以及固体油猪油、棕榈油和椰子油各100g、以及混合花生油30g/椰子油70g，花生油50g/椰子油50g，花生油70g/椰子油30g加入至上述溶剂中，水浴加热至直至油脂完全熔化为止，混合物在60℃水浴搅拌250rpm反应0.5h，离心取上层油脂测定水分、过氧化值、酸价、油脂得率指标检测分析。回收下层低共熔溶剂再次用于油脂脱水，连续5批次下脱水效率无明显降低。

[0058] 实施例10

[0059] 称取脯氨酸和乳酸，按照摩尔比1∶1混合，总质量为5g，依次加入至圆底烧瓶内，置于80℃并不断搅拌水浴0.5h后形成透明液体。在不同的反应釜分别称取烘焙原料液体油大豆油、菜籽油、花生油、米糠油以及固体油猪油、棕榈油和椰子油各100g、以及混合米糠油30g/猪油70g，米糠油50g/猪油50g，米糠油70g/猪油30g加入至上述溶剂中，水浴加热至直至油脂完全熔化为止，混合物在50℃水浴搅拌300rpm反应1h，离心取上层油脂测定水分、过氧化值、酸价、油脂得率指标检测分析。回收下层低共熔溶剂再次用于油脂脱水，连续5批次下脱水效率无明显降低。

[0060] 实施例11

[0061] 称取脯氨酸和乳酸，按照摩尔比1∶1混合，总质量为5g，依次加入至圆底烧瓶内，置于80℃并不断搅拌水浴0.5h后形成透明液体。在不同的反应釜分别称取烘焙原料液体油大豆油、菜籽油、花生油、米糠油以及固体油猪油、棕榈油和椰子油各100g、以及混合米糠油30g/棕榈油70g，米糠油50g/棕榈油50g，米糠油70g/棕榈油30g加入至上述溶剂中，水浴加热至直至油脂完全熔化为止，混合物在55℃水浴搅拌300rpm反应1h，离心取上层油脂测定水分、过氧化值、酸价、油脂得率指标检测分析。回收下层低共熔溶剂再次用于油脂脱水，连续5批次下脱水效率无明显降低。

[0062] 实施例12

[0063] 称取脯氨酸和乳酸，按照摩尔比1∶1混合，总质量为5g，依次加入至圆底烧瓶内，置于80℃并不断搅拌水浴0.5h后形成透明液体。在不同的反应釜分别称取烘焙原料液体油大豆油、菜籽油、花生油、米糠油以及固体油猪油、棕榈油和椰子油各100g、以及混合米糠油30g/椰子油70g，米糠油50g/椰子油50g，米糠油70g/椰子油30g加入至上述溶剂中，水浴加热至直至油脂完全熔化为止，混合物在60℃水浴搅拌300rpm反应1h，离心取上层油脂测定水分、过氧化值、酸价、油脂得率指标检测分析。回收下层低共熔溶剂再次用于油脂脱水，连续5批次下脱水效率无明显降低。

[0064] 对比例1

[0065] 在不同的反应釜分别称取烘焙原料液体油大豆油、菜籽油、花生油、米糠油以及固体油猪油、棕榈油和椰子油各100g、以及按实施例1中混合油不同比例计重100g，水浴加热至直至油脂完全熔化为止，混合物在100℃水浴搅拌300rpm反应6h，离心取上层油脂测定水分、过氧化值、酸价、油脂得率指标检测分析。

[0066] 对比例2

[0067] 称取无水硫酸钠质量为20g，加入至圆底烧瓶内，置于80℃并不断搅拌水浴1h后形成透明液体。在不同的反应釜分别称取烘焙原料液体油大豆油、菜籽油、花生油、米糠油以及固体油猪油、棕榈油和椰子油各100g，以及按实施例1中混合油不同比例计重100g，水浴加热至直至油脂完全熔化为止，混合物在50℃水浴搅拌200rpm反应1h，离心取上层油脂测定水分、过氧化值、酸价、油脂得率指标检测分析。

[0068] 液体油、固体油和混合油在各实施例和对比实施例中脱水效率、过氧化值、酸价、油脂得率指标检测结果分别如表2、表3和表4所示，低共熔溶剂多批次使用后的脱水效率如表5所示。

[0069] 由表2可知，天然低共熔溶剂体系可显著提高液体油脂脱水的效率，尤其是氢键受体甜菜碱和苹果酸或乳酸(实施例5和实施例9)和脯氨酸与乳酸(实施例12)具有一定优势。

[0070] 表3数据显示天然低共熔溶剂体系对固体油脂脱水的影响，具体而言，氢键供体乙酰丙酸或乳酸、氢键受体脯氨酸或甜菜碱(实施例7‑9和12)相比其他体系具有明显优势，相对于对比例可有效抑制过氧化值和酸价升高并维持烘焙原料油的品质，且实现了多批次利用。

[0071] 表4数据表明了天然低共熔溶剂对固、液混合油脱水处理的效果，由数据可知，氢键供体苹果酸和氢键受体甜菜碱或脯氨酸(实施例5和实施例6)较其他体系有较好的应用效果，相对于抽滤体系(对比例1)天然低共熔溶剂脱水处理后烘焙原料油品质稳定，且实现了多批次利用。

[0072] 温度是影响天然低共熔溶剂脱水的重要的因素，通过分析可知，对液体或者固体油进行脱水处理显示，随着温度的升高，体系脱水的效率随之升高(表1和表2中实施例10、实施例11和实施例12)，但对固、液混合油脂并没有类似的结果，对混合油脱水效率随温度先升高后降低趋势(表3中实施例10、实施例11和实施例12)。

[0073] 表5数据显示低共熔溶剂批次回收利用的脱水效果，由结果分析可知，本发明的低共熔溶剂体系用于油脂脱水过程均可以实现多批次利用且脱水效率无明显减低，而对比例1和对比例2均不可实现批次利用，说明本发明构建的天然低共熔溶剂具有可持续性，减少了溶剂剂量的使用，降低了生产成本。

[0074] 综上，本发明构建的天然低共熔溶剂处理脱水之后油脂的过氧化值、酸价指标检测符合国家食品安全规定范围。相对于抽滤体系(对比例1)可有效抑制过氧化值和酸价升高并维持油脂的品质，与无水硫酸钠体系(对比例2)比较发现天然低共熔溶剂体系可以用于液体油、固体油及固、液混合油脂脱水处理，实现了多批次利用，更具有经济性和环保性。由此可见，天然低共熔溶剂应用于油脂脱水具有较好的潜力价值。

[0075] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

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