目前有关食用油流变性质的研究受到了国内外学者的关注。Kim等研究了菜籽油等7种植物油的流变行为，结果表明在一定剪切速率下，植物油表现为牛顿流体行为，而且流体行为与其主要脂肪酸的组成呈正相关;并且含双键量越多的油脂，其粘度随温度的变化越明显。Santos等研究表明当剪切速率大于10s－1时，食用植物油和煎炸食用油均表现出牛顿流体行为;经过190°C高温处理过的食用植物油的粘度随时间增加而增加。孙玉秋等采用旋转粘度计研究菜籽油等粘温特性及流变特性，结果表明随温度降低，植物油表观粘度随剪切速率增大而减小，植物油由非牛顿流体转变为牛顿流体。从现有的研究报道来看，温度、剪切速率、压力、脂肪酸组成及处理时间是影响植物油流变特性的主要因素。另外，Sathivela等研究了精炼工艺对鲶鱼油流变特性的影响，认为采用Casson模型可以相对准确地用于预测鲶鱼油的流体性质。Lang等利用Arrhenius方程来模拟温度(4～100℃)对菜籽油的运动粘度的影响。但是有关精炼工艺对植物油流变特性的影响及用何种数学模型可以较好地预测精炼对植物油流体特性变化的研究还鲜有报道。本研究主要考察脱胶、脱酸、脱色和脱臭四个工序对菜籽油的流变特性的影响，同时采用Bingham、Casson和Herschel－Bulkley方程模拟精炼对菜籽油流体特性变化。
　　
　　1材料与方法
　　
　　1．1材料
　　
　　菜籽毛油:采用传统热榨工艺获得，由武汉市中排粮油有限公司提供;脱胶菜籽油、脱酸菜籽油、脱色菜籽油和脱臭菜籽油均在实验室内自制;内标物十七烷酸甲酯购自Sigma公司，白土市购，其它试剂均为分析纯。
　　
　　主要试验仪器:6890N气相色谱(AgilentTechnologies)、AR2000旋转流变仪(TAInstruments)、Rancimat743油脂氧化测定仪(Metrohm)、RE－3000旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂)。
　　
　　1．2菜籽油精炼工艺
　　
　　准确称取一定量菜籽毛油(Cruderapeseedoil，CRO)，加热到60℃，在10000r/m剪切混合下加入0．15%(w/w)的30%(w/w)磷酸溶液，处理1min，加入0．05%(w/w)的20%(w/w)NaOH溶液和3%(w/w)的去离子水，再处理1min，静置保持60min后离心分离出脱胶菜籽油(Degummedrapeseedoil，DGRO);将脱胶油加热到70℃，根据酸值加入18%的NaOH溶液和10%的超量碱，以60r/m搅拌处理30min，然后离心分离脱酸菜籽油(Deacidifiedrapeseedoil，DARO);在50mbar条件下，将脱酸油加热到80℃，加入1%(w/w)的白土，以200r/m搅拌30min，然后离心分离脱色菜籽油(Bleachedrapeseedoil，BLRO);在2mbar条件下，将脱色油加热至240℃，蒸汽量为1．5%(w/w)，处理60min后获得脱臭菜籽油(Deodorizedrapeseedoil，DDRO)。
　　
　　1．3流变特性分析
　　
　　采用40mm的2°锥形板夹具和平行板夹具，其中平行板夹具用于程序升温测定;每个油脂样品均在初始温度平衡1min后开始测定，采用稳态模式，剪切速率范围为0．1～200s－1。
　　
　　1．4流变学模型
　　
　　Bingham:τxy=τo+ηp(dVx/dY)
　　
　　Casson:τxy0．5=τo0．5+ηc(dVX/dY)0．5Herschel－Bulkley:τxy=τo+K(dVX/dY)n
　　
　　其中:τxy为剪切应力，τo为屈服应力，ηp为Bingham塑性稠度系数，ηc为高剪切极限粘度，K为稠度系数，n为剪切速率指数。
　　
　　1．5其它分析测试方法
　　
　　酸值参照GB/T5530－2005测定;过氧化值参照GB/T5538－2005测定;折光指数参照GB/T5527－2010测定;不皂化物参照GB/T5535．1－2008测定;氧化诱导期(InductionPeriod，IP)参照EN14112:2003测定;脂肪酸组成参照ISO17059测定。
　　
　　1．6数据处理
　　
　　数据处理采用PASW18．0软件分析，其中旋转流变仪所测定的数据采用RheologyAdvantageDataAnalysisV5．7．0进行分析。
　　
　　2结果与分析
　　
　　2．1精炼工艺对菜籽油品质的影响
　　
　　植物油的精炼目的是有选择性地除去非甘油三酸酯成分以达到食用要求。四脱精炼对菜籽油的酸值、过氧化值、不皂化物和氧化诱导期四个指标的影响相对显著(表1)，而对相对密度和折光指数两个特征指标的影响不显著(P＞0．05)。从表1可以看出随着每个工序的处理，菜籽油的不皂化物含量在逐渐减少。通常不皂化物含量与IP值有一定的关联。正如表1所示，在脱胶、脱酸和脱色后，菜籽油的IP值是随之而降低的。但是脱臭菜籽油的IP值却从脱臭前的7．9h升到9．7h。另外，表2的结果表明，通过四脱精炼前后的菜籽油的脂肪酸组成没有显著变化(P＞0．05)。
　　

　　2．2精炼工艺对菜籽油流变性能的影响
　　
　　在一定的温度下，剪切速率是影响粘度变化的主要因素之一(图1A，B):随着剪切速率的增加，5种菜籽油的粘度均是先降低然后趋于稳定，因此可以认为菜籽油在这过程中同时表现出了非牛顿流体和牛顿流体行为;其中图1B相对清晰地展示了在0～10s－1范围内菜籽油的非牛顿流体行为。而从图1C的结果来看，随着剪切速率的不断增加，剪切应力与剪切速率将成为近线性关系。根据这一点分析，在大范围的剪切速率下，可以认为菜籽油呈现为
牛顿流体。
　　
　　在低剪切速率下，菜籽毛油的粘度要高于精炼菜籽油的粘度，而随着剪切速率的增加，它们之间的粘度差也逐渐变小。同时从图1中A～C的结果来看，4种精炼菜籽油的粘度差别较小，这也说明需要用合适的流变数学模型进行模拟后才能方便区分。
　　
 

　　表3列出了5种菜籽油的Bingham、Casson和Herschel－Bulkley的流变参数。在三种模型下，菜籽毛油的屈服应力均显著大于脱臭菜籽油的屈服应力。另外4种精炼油的塑性稠度系数、高剪切极限粘度和稠度系数这3个系数均无显著差异(P＞0．05)。Bingham、Casson和Herschel－Bulkley方程中屈服应力值从毛油至脱臭油的变化趋势是一致的，但是不同方程下的屈服应力值差别较大。另外从标准差值来看，Bingham和Herschel－Bulkley方程模拟得要比Casson方程更准确。而且根据结果，Herschel－Bulkley方程中的剪切速率指数可以设定为1．0，则Herschel－Bulkley方程在这里就可以简化为τxy=τo+K(dVx/dY)，从方程结构上来看，与Bingham的τxy=τo+ηp(dVx/dY)相似。
　　
　　3结论与讨论
　　
　　精炼工艺对菜籽油的质量和特征指标具有不同程度的影响，对菜籽油的不皂化物和氧化诱导期的影响较为明显。不皂化物主要包括甾醇类、生育酚类、烃类以及三萜醇类等物质，其中甾醇物质含量最高。Verleyen等研究了玉米油等3种植物油在物理精炼和化学精炼下的游离甾醇、酯化甾醇和生育酚的变化，结果表明在每一步精炼处理后，食用油的总甾醇和总生育酚的含量呈逐渐降低的趋势。这与本试验中的菜籽油在每步精炼后不皂化物含量都在减少的结果相似。另外，甾醇和生育酚具有一定的抗氧化功能，其含量的减少会影响油脂的氧化稳定性，因此，菜籽油在脱胶、脱酸和脱色后，其IP值是降低的。但是脱臭菜籽油IP值的增加，主要是归因于脱臭过程中过氧化物在高温真空下被脱除。
　　
　　菜籽油的相对密度和折光指数在精炼过程中变化不显著，这可能说明相对密度和折光指数主要取决于脂肪酸或甘油酯组成的变化。同时也有文献报道可以通过分析折光指数的变化来判别一种植物油是否掺杂其它种类油脂，其依据还是与脂肪酸或甘油酯组成有关。另外，精炼工艺对菜籽油的脂肪酸组成无显著影响，这与Gogolewski等人的研究报道结果相一致。
　　
　　在一定的温度下，随着剪切速率的增加，菜籽油由非牛顿流体逐渐向牛顿流体转化，同时粘度先减小后趋于稳定;在大范围的剪切速率下，可将菜籽油视为牛顿流体。孙玉秋等研究了菜籽油等植物油粘温特性及流变特性，得出了相似的结果。另外，李林强等研究表明大鲵油的剪切应力与剪切速率呈正相关，在0～300s－1范围内大鲵油呈现为牛顿流体。菜籽毛油的粘度高于精炼菜籽油的粘度，可能的原因是毛油含有更多的微量成分从而提高了粘度。另外，菜籽油的粘度随着温度的升高逐渐降低，这与Noureddini等人的研究报道结果相一致。在Bingham、Casson和Herschel－Bulkley模型下，菜籽毛油的屈服应力均大于脱臭菜籽油的屈服应力，这与Sathivela等报道的结果相一致。不同方程下的菜籽油的屈服应力值差别较大，主要是因为三个拟合方程计算不同以及拟合误差不同，所以导致差别较大;这也说明屈服应力只有在同一个模型下以及相同前提条件下才具有可比性。精炼工艺对菜籽油的塑性稠度系数、高剪切极限粘度和稠度系数无显著影响，可能原因是这3个系数均是粘度的量度，通常是数值与粘度呈正相关，与流体本身性质密切相关。Herschel－Bulkley方程在本论文研究中可以简化为τxy=τo+K(dVX/dY)，与Bingham方程相似，所以可以考虑用简化的Herschel－Bulkley方程或者Bingham方程来模拟菜籽油在四脱精炼过程中的流变特性。
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