多环芳烃是指2个或2个以上苯环以稠环形式相连的一类化合物。有4个或少于4个苯环的属轻质多环芳烃,多于4个苯环的属重质多环芳烃。常见的具有致癌作用的多环芳烃多为4~6个苯环的稠环化合物。苯并芘是一种由5个苯环构成的稠环芳烃,由于苯并芘是第一个被发现的环境化学致癌物,而且致癌性很强,故常以苯并芘作为多环芳烃的代表。GB2716—2005《食用植物油卫生标准》规定食用植物油中苯并芘的含量不超过10μg/kg,欧盟208/2005号文件规定食用油中苯并芘的最大限量为2μg/kg。
多环芳烃的来源
苯并芘因其亲油性而集聚于油脂中,食用油中苯并芘的来源主要有以下几种。
原料:由于环境污染的加剧,各种工业废水、废气和废渣排放以及人们日常生活中大量产生的废气、废水,导致大气、土壤和水质的污染,使油料在种植阶段就受到苯并芘污染。此外,油料收获以后,农民将油料晒在用煤焦沥青铺的马路上,也会吸附沥青或者汽车尾气中的苯并芘残留,使油料受到污染。
油料和油脂加工过程:油料的收获、加工、运输和储藏过程,都会不同程度地影响油料中多环芳烃的含量。在油料加工过程中对原料反复烘烤、焙炒或蒸炒,过高温度和过长时间导致其烧焦,生成苯并芘,残留在原料的外壳上;为了提高出油率,精炼厂在生产过程中使用浸出溶剂对油料二次提油也可能导致苯并芘残留;多次使用的高温植物油、油炸过度的食品都会产生苯并芘,煎炸时所用油温越高,产生的苯并芘越多;在对油料的清理、破碎、轧坯、榨油等过程中,油料和机器的接触也有可能使作为润滑油的矿物油中的苯并芘转移到油料或油脂中。
多环芳烃的控制及去除
(1)预处理阶段控制
油料中的灰尘、杂质等对油料中多环芳烃的影响是显而易见的。油菜籽经过清理、去除固体颗粒杂质后,其轻质多环芳烃含量降低36%,重质多环芳烃含量下降64%。
油菜籽干燥后,多环芳烃主要集中于油菜籽表皮。油料提取油脂前的脱皮处理,可能是去除或减少多环芳烃污染的措施。周兴旺等研究发现加工过程中带壳油茶籽干燥时产生苯并芘的温度起始点为45℃,干燥温度过高及带壳压榨是导致油茶籽油苯并芘超标的最根本原因。采用部分脱壳超低温烘干工艺可有效降低压榨油茶籽油中苯并芘含量。
(2)吸附法去除
活性炭对降低食用油中多环芳烃起着举足轻重的作用,在欧洲它被常规用于处理高含多环芳烃的油脂。活性炭表面积很大,含有酚功能团,表面为非极性和疏水性,能够吸附大量多环芳烃。张根旺等报道对多环芳烃含量超过1000μg/kg的油脂,一般活性炭加入量为油质量的1.5%;而对于多环芳烃含量低于100μg/kg的油脂,活性炭加入量为油质量的0.1%~0.2%.张之芬等对大豆油中苯并芘的去除方法进行了研究,发现活性炭处理的效果最好,加入油质量的0.2%~0.5%,即可去除的97%~99%的苯并芘。
活性碳吸附法的缺点是活性碳的成本较高。脱色过程中加入适量的活性炭可以有效地去除油脂中的多环芳烃。目前,研究较多的是在油脂脱色过程中,加入活性炭同时脱除苯并芘。罗凡等研究了脱色剂对油茶籽油中苯并芘的脱除作用。结果表明:活性炭对油茶籽油中苯并芘脱除效果显著;活性白土基本不具备脱除苯并芘的能力,但活性白土的脱色效果显著,在活性炭中加入活性白土后,活性白土优先脱除油茶籽油中的色素等杂质,为活性炭对苯并芘的脱除保留了吸附能力,使得活性炭对苯并芘的脱除效率提高。研究显示在3%活性白土的存在下,加入油质量0.3%的活性炭即可达到3%活性炭对苯并芘的脱除量,相当于将苯并芘的能力提高10倍左右。混合吸附剂脱除苯并芘和脱色的效果比单独活性炭及单独活性白土的效果好。
(3)真空脱臭法
脱臭对于去除油脂中轻质多环芳烃具有一定的效果,但对脱除重质多环芳烃效果不明显。这可能是由于在脱臭过程中,在高真空下多环芳烃蒸发所致。
(4)碱炼
在油脂碱炼过程中兼带脱除油脂中的苯并芘及脱色是有效的。合适的碱炼脱酸条件可以作为脱除苯并芘及脱色的辅助方法。
(5)低温分离法
罗存回等对离心低温分离法去除茶油中苯并芘的方法进行了研究。研究表明,离心低温分离法对于去除茶油中的有害物质苯并芘是可行的,也是有效的。低温分离法去除茶油中的苯并芘,主要是利用茶油与苯并芘的密度不同,通过加入某种既不溶于茶油也不溶于苯并芘而且密度介于二者之间的介质,在离心力的沉降作用下,介质把茶油与苯并芘残留物质隔离分层,然后再通过低温冷冻使得茶油与其中的苯并芘残留物完全分离。
展望
食用油中多环芳烃的污染已经引起世界各国的广泛重视。为确保食用油脂质量安全,食用油生产企业要从原料抓起,选用科学合理的油脂制取和油脂精炼工艺,避免油脂生产中有害因素的形成。研究先进的食用油中多环芳烃控制与脱除的方法,对于食用油安全具有重要的现实意义。