Procesy technologiczne i chemiczne odśluzowywania olejów roślinnych

• Autorzy: Kowalska D. , Gruczynska E. , Maszewska M.

Warianty tytułu

EN

Technology and chemistry of vegetable oils water and acid degumming processes

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Do końca XIX wieku oleje roślinne nie były rafinowane, używano ich głównie do celów technicznych. Na skutek rozwoju i stosowania technologii ekstrakcyjnych w produkcji olejów surowych, metod katalitycznych w ich uwodornianiu (produkcja margaryny), jak również wymagań konsumentów dotyczących jakości olejów rafinacje stały się obecnie niemal obligatoryjne. Surowe oleje zawierają zmienne ilości zanieczyszczeń nieacyloglicerolowych (nietłuszczowych) określanych ogólnie jako “śluzy” lub fosfolipidy oraz innych, takich jak: wolne kwasy tłuszczowe, metale, pigmenty, woski, węglowodory. Do grupy fosfolipidów należą kwasy fosfatydowy i lizofosfatydowy, ich sole z różnymi kationami oraz połączenia kwasu fosfatydowego z choliną, etanoloaminą i inozytolem. Śluzy mają szkodliwy wpływ m.in. na barwę oleju, zapach i pienienie, co powoduje, że powinny być usuwane w tzw. procesach odśluzowywania oleju. W niniejszej pracy dokonano przeglądu literatury dotyczącej wodnego i kwasowego odśluzowywania roślinnych olejów jadalnych będącego pierwszym etapem ich rafinacji. Omówiono podstawy technologii i interpretacji chemicznej stosowanych rozwiązań, tj. odśluzowań: wodnego, kwasowego, procesów „SOFT”, „TOP” oraz ich modyfikacji. Zwrócono szczególną uwagę na właściwości fizykochemiczne składników, mechanizmy molekularne oraz na zalety i wady stosowanych metod. Omówiono podstawy chemiczne uwadniania fosfatydylocholiny i fosfatydyloinozytolu, ograniczonego uwadniania fosfatydyloetanoloaminy i nieulegających hydratacji kwasu fosfatydylowego i jego soli z kationami wapnia, magnezu i żelaza. Omówiono chemiczne podstawy stosowania różnych kwasów i czynników chelatujących (EDTA) w procesach odśluzowywania.

EN

Until the end of the 19th century, vegetable oils were practically not refined and mainly used for technical purposes. Nowadays, the refining of oils has become almost obligatory as the consequence of developing extraction technologies and applying them to manufacture oils, as well as owing to the use of catalytic methods for hydrogenation (margarine production) and the consumer demand regarding oil quality. Crude vegetable oils contain varying amounts of non-acylglycerols (non-fatty impurities), generally classified as “gums” or phospholipids, and of other contaminants such as free fatty acids, metals, pigments, waxes, hydrocarbons, etc. To the group of gums belong phosphatidic and lysophospatidic acids, their salts with various cations, as well as chemical compounds of phosphatidic acid with choline, ethanolamine, and inositol. The gums negatively impact, among other things, the colour, flavour, and foaming of oils; therefore, they should be removed in the degumming processes. The present paper is a review of the reference literature dealing with the water and acid degumming of edible vegetable oils as the first step of refining those oils. Discussed were the principles of technologies and chemical interpretations of the applied solutions, i.e. water and acid degumming, SOFT and TOP processes, and their modifications. Special attention was drawn to the physical and chemical properties of components, molecular mechanisms, and to advantages and disadvantages of the methods applied. Chemical rudiments were explained of the hydration of phosphatidylcholine and phosphatydylinositol, further: of the restricted hydration of phosphatidilethanolamine and non-hydratable phosphatydyl acid and its salts with Ca, Mg, and Fe cations. Chemical basics of using various acids and chelating agents (EDTA) in degumming processes were also discussed.

Słowa kluczowe

PL

oleje roslinne; fosfolipidy; odsluzowanie; procesy technologiczne; rafinacja

EN

vegetable oil; phospholipid; degumming; technological process; refining process

• Wydawca: -
• Czasopismo: Żywność Nauka Technologia Jakość
• Rocznik: 2017
• Tom: 24
• Numer: 3
• Opis fizyczny: s.14-26,rys.,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Kowalska D.

• Katedra Chemii, Wydział Nauk o Żywności, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, ul.Nowoursynowska 159 C, 02-776 Warszawa

autor

Gruczynska E.

• Katedra Chemii, Wydział Nauk o Żywności, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, ul.Nowoursynowska 159 C, 02-776 Warszawa

autor

Maszewska M.

• Katedra Technologii Żywności, Wydział Nauk o Żywności, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, ul.Nowoursynowska 159 C, 02-776 Warszawa

Bibliografia

• [1] Ambrosewicz-Walacik M., Tańska M., Rotkiewicz D.: Effect of heat treatment of rapeseed and methods of oil extraction on the content of phosphorus and profile of phospholipids. Pol. J. Natur. Sci., 2015, 30 (2), 123-136.
• [2] Ambrosewicz-Walacik M., Tańska M., Rotkiewicz D.: Phospholipids of rapeseeds and rapeseed oils: Factors determining their content and technological significance – A review. Food Rev. Inter., 2015, 31, 385-400.
• [3] AOCS Official Method Ca 12-55.: Phosphorus. American Oil Chemists’ Society. Official methods and recommended practices of the AOCS. 5th Ed. AOCS Press, Champaign 1997.
• [4] AOCS Official Methods Ja 7b-86.1997 revised 2003. Phospholipids in lecithin concentrates by TLC. AOCS Press, Champaign 2003.
• [5] Chapman G.W.: A conversion factor to determine phospholipid content in soybean and sunflower crude oils. J. Am. Oil Chem. Soc., 1980, 57 (9), 299-302.
• [6] Choukri A, Kinany M.A., Gibon V., Tirtiaux A., Jamil S.: Improved oil treatment conditions for soft degumming. J. Am. Oil Chem. Soc., 2001, 78, 1157-1160.
• [7] De B.K., Patel J.D.: Effect of different degumming processes and neutralizing agent on refining of RBO. J. Oleo Sci., 2010, 59 (3), 121-125.
• [8] Deffense E.M.J.: Soft degumming. In: Oils-Fats-Lipids. Ed. P.J. Barnes & Associates. W.A.M. Castenmiller, Bridgwater, UK, 1995, pp. 125-128.
• [9] Deffense E.: From organic chemistry to fat and oil chemistry. OCL, 2009, 16 (1), 14-24.
• [10] Deffense E.: Chemical degumming. [on line]. AOCS Lipid Library. Dostęp w Internecie [29.06.2017]: http://lipidlibrary.aocs.org/content.cfm?ItemNumber=40322
• [11] De Smet: Technical documentation. Brussels, Belgium (cyt. za Deffense [10]).
• [12] Diehl B.W.K.: 31P-NMR in phospholipid analysis. Lipid Technology, 2002, 14, 62-65.
• [13] Dijkstra A.J.: The purification of edible oils and fats. Lipid Technology, 2013, 25 (12), 271-273.
• [14] Dijkstra A.J.: Edible Oils Processing from a Patent Perspective. Springer Science + Business Media, New York 2013, pp. 121-150
• [15] Dijkstra A.J.: Edible oils processing: Introduction to degumming. [on line]. AOCS Lipid Library. Dostęp w Internecie [29.06.2017]: http://lipidlibrary.aocs.org/content.cfm?ItemNumber=40325
• [16] Dijkstra A.J.: Enzymatic degumming. Eur. J. Lipid Sci. Technol., 2010, 112, 1178-1189.
• [17] Dijkstra A.J.: Degumming revisited. [on line]. AOCS. Dostęp w Internecie [29.06.2017]: https://www.aocs.org/stay-informed/read-inform/featured-articles/degumming-revisited-july-2010
• [18] Dijkstra A.J., van Opstal M.: The total degumming process. J. Am. Oil Chem. Soc., 1989, 66, 1002-1009.
• [19] Diosady L.L., Sleggs P., Kaji T.: Chemical degumming of canola oils. J. Am. Oil Chem. Soc., 1982, 59 (7), 313-316.
• [20] Engelmann J.I., Ramos L.P., Crexi V.T., Morais M.M.: Degumming and neutralization of rice bran oil. J. Food Proc. Eng., 2016, 40 (2), DOI: 10.1111/jfpe.12362.
• [21] Fan X., Burton R., Austic G.: Conversion of degummed soybean oil to biodiesel: Optimization of degumming methods and evaluation of fuel properties. Inter. J. Green Energy, 2010, 7 (6), 593-599.
• [22] Galhardo F., Dayton Ch.: Enzymatic degumming. [on line]. AOCS Lipid Library. Dostęp w Internecie [29.06.2017]: http://lipidlibrary.aocs.org/OilsFats/content.cfm?ItemNumber=40324
• [23] Ghazani S.M., Marangoni A.G.: Minor compounds on canola oil and effects of refining on these constituents: A review. J. Am. Oil Chem. Soc., 2013, 90, 923-932.
• [24] Gibellini F., Smith T.K.: The Kennedy pathway – De Novo synthesis of phosphatidylethanolamine and phosphatidylcholine. IUBMB Life, 2010, 62 (6), 414-428.
• [25] Hamilton R.J.: Lipid Analysis in Oils and Fats. Blackie Academic and Professional, London 1998, pp. 1-385.
• [26] Hatzakis E., Koidis A., Boskou D., Dais P.: Determination of phospholipids in olive oil by 31P NMR spectroscopy. J. Agric. Food Chem., 2008, 56, 6232-6240.
• [27] Hvolby A.: Removal of nonhydratable phospholipids from soybean oil. J. Am. Oil Chem. Soc., 1971, 48 (9), 503-509.
• [28] Kowalska D., Gruczyńska E., Kowalska M., Kozłowska M., Kowalski B.: Chloropropanole, chloropropanodiole i ich estry w żywności. Żywność, Nauka, Technologia, Jakość, 2015, 4 (101), 5-20.
• [29] MacKenzie A., Vyssotski M., Nekrasov E.: Quantitative analysis of diary phospholipids by 31P NMR. J. Am. Oil Chem. Soc., 2009, 86 (8), 757-763.
• [30] Matthäus B.: Organic or not organic – that is the question: How the knowledge about the origin of chlorinated compounds can help to reduce formation of 3-MCPD esters. Eur. J. Lipid Sci. Technol., 2012, 14, 1333-1334.
• [31] Nilsson-Johansson L., Brimberg U., Haraldsson G.: Experience of pre-refining of vegetable oils with acids. Eur. J. Lipid. Sci. Technol., 1998, 90 (11), 447-451.
• [32] Ohlson R., Svensson C.: Comparison of oxalic acid and phosphoric acid as degumming agents for vegetable oils. J. Am. Oil Chem Soc., 1976, 53 (1), 8-11.
• [33] Ostrowska J., Skrzydlewska E., Figaszewski Z.: Isolation and analysis of phospholipids. Chem. Anal., 2000, 45 (5), 613-629.
• [34] Othman A.H., Noor A.M., Yusof M.S.A., Ismail A.F., Goh P.S., Lau N.J.: Application of membrane technology in degumming and deacidification of vegetable oil refining. In: Membrane technology for water and wastewater treatment, energy and environment. Ed. A.F. Ismail, T. Matsuura Taylor. CRC Press, Leiden, Netherlands, 2016, pp. 297-308.
• [35] PN-A-86930:1988. Tłuszcze roślinne jadalne. Metody badań. Oznaczanie zawartości fosforu.
• [36] Radočaj O., Dimić E.: Physico-chemical and nutritive characteristics of selected cold pressed oils found in the European market. Riv. Ital. Sostanze Grasse, 2013, 90, 219-227.
• [37] Ramli M.R., Siew W.L., Ibrahim N.A., Hussein R., Kuntom A., Razak R.A.A. Nesaratham K.: Effects of degumming and bleaching on 3-MCPD esters formation during physical refining. J. Am. Oil Chem. Soc., 2011, 88, 1839-1844.
• [38] Rohdenburg H.L., Csernitzky K., Chikany B., Peredi J., Borodi A., Ruzics A,F. (Krupp Maschinentechnik GmbH): Degumming process for plant oils. US Patent 5,239,096, 1993.
• [39] Rotkiewicz D., Żylik S., Konopka I.: Stan badań nad optymalizacją procesu przetwórstwa nasion rzepaku. II. Rafinacja oleju. Rośliny Oleiste, 1999, 20, 161-168.
• [40] Rutkowski A., Gwiazda S., Krygier K.: Sulfur compounds affecting processing of rapeseed. J. Am. Oil Chem. Soc., 1982, 59 (1), 7-11.
• [41] Sande R.L.K.M., Segers, J.C.: Method of refining glyceride oils. European Patent 0 348 004, 1989.
• [42] Segers J., van de Sande R.: Degumming – Theory and practice. In: Edible Fats and Oils Processing: Basic Principles and Modern Practices. Ed. D.R. Erickson. American Oil Chemists’ Society, Champaign, Illinois, USA, 1990, pp. 88-93.
• [43] Szydłowska-Czerniak A., Szłyk E.: Spectrophotometric determination of total phosphorus in rape seeds and oils at various stage of technological process: Calculation of phospholipids and nonhydratable phospholipids contents in rapeseed oil. Food Chem., 2003, 81, 613-619.
• [44] Szydłowska-Czerniak A.: MIR spectroscopy and partial least-squares regression for determination of phospholipids in rapeseed oils at various stages of technological process. Food Chem., 2007, 105, 1179-1187.
• [45] Taradaichenko M., Gladki F.: Application of electromagnetic treatment for degumming process in high phosphorus content of sunflower oil. Inż. Ap. Chem., 2013, 52 (5), 490-491.
• [46] Vaisali Ch., Charanyaa S., Belur P.D., Regupathi I.: Refining of edible oils: A critical appraisal of current and potential technologies. Int. J. Food Sci. Technol., 2015, 50, 13-23.
• [47] Van Nieuwenhuyzen W., Tomas M.: Update on vegetable lecithin and phospholipid technologies. Eur. J. Lipid Sci. Technol., 2008, 110, 472-486.
• [48] Węgrowski J., Płatek T., Katzer A. Badania nad głębokim odszlamianiem niskoerukowego oleju rzepakowego. Część I. Badania laboratoryjne. Tłuszcze Jadalne, 1991, 28 (3), 35-42.
• [49] Wroniak M., Ratusz K.: The quality of cold pressed rapeseed and sunflower seed oils from Polish market. In: Advances in Research and Technology of Rapeseed Oil. Monograph. Part I. Wyd. Nauk. Uniwersytetu Mikołaja Kopernika, Toruń 2011, pp. 105-112.
• [50] Xu L., Diosady L.L.: Degumming. In: Nutritionally Enhanced Edible Oil and Oilseed Processing. Ed. N.T. Dunford and H.B. Dunford, AOCS Publishing, New York 2004, pp. 117-147.
• [51] Zhang N., Li P., Yang R.: Enzymes in oil and lipid based industries. In: Enzymes in Food and Beverage Processing. Ed. M. Chandrasekaran. CRC Press, Boca Raton 2015, pp. 227-254.
• [52] Zufarov O., Schmidt Š., Sekretár S.: Degumming of rapeseed and sunflower oils. Acta Chimica Slovaca, 2008, 1(1), 321-328.
• [53] Zufarov O., Schmidt Š., Sekretár S., Cvengros J.: Ethanolamines used for degumming rapeseed and sunflower oils as diesel fuels. Eur. J. Lipid Sci. Technol., 2009, 111, 985-992.

Identyfikatory

DOI

10.15193/zntj/2017/112/194