食用植物油脂制取與精煉技術研究進展

葉 展，徐勇將，劉元法*

（1.江南大學 食品學院，江蘇 無錫 214122；2.食品科學與技術國家重點實驗室，江南大學，江蘇 無錫 214122）

油脂是人類食物中不可缺少的重要成分。作為食品加工的重要原輔料，油脂賦予食品良好的口感、風味和形態，并且還有多種重要的工業用途。在油脂工業中，一般將從油料中獲得毛油的過程稱為油脂制取，將毛油精煉成為商品油的過程稱為油脂加工，油脂的制取和加工是食用油生產過程中的主要環節。我國現代油脂工業發展始于20世紀50年代，隨著工業技術水平和設備制造能力不斷提升，我國油脂工業目前已基本實現現代化。油料油脂加工技術的水平得到顯著提升，不僅極大促進了油脂與植物蛋白相關產品營養品質和食用安全性的改善，而且促使油料油脂加工工藝的精準度、適用性等產生質的飛躍，取得了一系列新的技術突破。大型連續式油脂浸出工藝與配套裝備，如膜式蒸發器、高料層蒸脫機等的研發與應用，極大提高了油料處理能力和制油效率，降低溶劑殘留；現代化大豆脫皮—濕熱酶鈍化技術，不僅因降低油脂中非水化磷脂含量而提升了后續油脂脫膠的效果，還可有效降低浸出溶劑損耗，并改善大豆餅粕的品質，為蛋白質副產物利用提供優良原料。

2020年9月，習近平總書記提出我國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，爭取2060年前實現碳中和，同年10月在十九屆五中全會上，習近平總書記首次對科技創新提出了“面向人民生命健康”的新方向。在新時代工業產品加工節能降耗、安全健康的雙重訴求下，傳統油脂加工方式弊端凸顯。油料油脂過度加工仍然普遍，造成原輔料消耗大，能耗、水耗及排放高，資源利用率低等突出問題，導致嚴重的資源和能源浪費，加劇環境污染。油脂中絕大部分天然、有益微量營養素，還不可避免地產生新的有害物，伴生新的食品安全問題。隨著人們對健康、營養油脂的需求不斷提升，油料油脂加工工藝和設備也不斷推陳出新，未來油脂的發展不僅聚焦食用油營養安全性的提升，還重視低碳綠色、低耗高效的適度加工工藝的開發。近些年，食用植物油脂制取與精煉新技術在油料預處理、油脂制取、油脂加工等方面均得到體現，為未來油脂科技發展奠定基礎。因此，作者從處理、制取和精煉技術3個方面，重點介紹當前新技術研究進展。

1 油料預處理技術

在植物油生產加工中，油料預處理直接影響制油效率與產品質量。理想的預處理工藝不僅在于提高油脂和餅粕質量，還應增加設備處理能力。隨著油脂加工規模的擴大和市場對油脂安全及營養品質需求的提升，油料預處理技術得到新的發展。

1.1 油料擠壓膨化技術

擠壓膨化技術始于20世紀60年代中期，最初應用在米糠制油工藝中。70年代開始應用于大豆、菜籽、棉籽等油料加工方面。目前油料擠壓膨化浸出技術和設備取得突破性進展，油料膨化機的樣式增多、用途拓寬、單機產量提高，在油脂工業得到廣泛應用。一般認為，現代油脂工業中，近幾十年來在制取工藝上的最大進展，即采用了油料擠壓膨化浸出技術[1]。油料經過擠壓膨化后，料粒的容重增大，油料細胞組織被徹底破壞，油料內部空隙度增加。在浸出制油時，浸出溶劑的滲透性得到極大改善，浸出速率提高；在濕粕脫溶時，混合蒸汽中粕末含量減少，粕末捕集的負荷降低。由于濕粕含溶量的減少和混合油濃度的提高，溶劑損耗也顯著降低。另外，油料擠壓膨化過程還鈍化了油料中的酶活性，使得浸出毛油的酸價降低、非水化磷脂含量減少，毛油的品質得到有效提升[2]。植物油料的擠壓膨化工藝關鍵在于控制入料的水分、膨化溫度、膨化時間與膨化壓力等主要參數，需要根據油料特征進行針對性調整。在油料膨化過程中，可通過控制直接和間接蒸汽量，配合調整膨化壓力，促進非水化磷脂向水化磷脂轉化，以提高后續毛油脫膠效率[3]。

1.2 物理場輔助預處理技術

近年來，基于物理場輔助的新型油料預處理技術在油脂加工領域得到較廣泛應用，并且效果良好。物理場輔助油料預處理技術具有省時、高效和綠色等優勢，可實現油料適度加工。

1.2.1 微波預處理技術微波是頻率為300 MHz至300 GHz的高頻率段電磁波。微波熱效應區別于傳統加熱方式，微波加熱時物料內部極性分子反復極化，瞬間將電磁能轉變為熱能。在微波加熱過程中，熱量從物料內部向外部遷移，具有加熱速度快、物料受熱均勻、能量利用率高、加熱選擇性強等特點[4]。微波可穿透油料，使油料溫度迅速升高，產生胞內壓力，促使油料細胞壁破裂，進而促進油脂釋放[5]。微波可提升油料預處理效果，但由于微波具有極強熱效應，對油脂品質可能產生影響。研究發現，紫蘇籽經微波預處理后，油脂的酸價、過氧化值均顯著升高，色澤加深，而水分及揮發物含量降低，但微波預處理并不影響脂肪酸組成，而且，經過微波處理后，油脂中維生素E和植物甾醇含量顯著提高，有效改善了油脂的抗氧化能力[6]。此外，通過對比不同油菜籽樣品在微波預處理前后冷榨菜籽油脂肪酸組成的情況，研究者發現，微波預處理不會顯著影響油菜籽和菜籽油中的脂肪酸組成和含量，菜籽油中也不會產生典型反式脂肪酸。與傳統預處理方式相比，更容易獲得健康、營養的高品質菜籽油[7]。這表明微波處理是一種安全、高效、綠色的油料預處理方式。

1.2.2 紅外預處理技術紅外預熱處理是通過紅外輻射，直接以電磁波的方式加熱物料，不僅傳熱效率高、無污染，且能避免熱傳導引起的熱量損失，具有可控性好等優良特性[8]，是一種高效的預熱處理方式，近年來在食品物料干燥和貯藏保鮮等方面得到廣泛應用。研究表明，紫蘇籽經過紅外預熱處理后，由壓榨制備的紫蘇籽油的理化品質、脂肪酸組成均符合國家標準，在一定范圍內，不同紅外處理溫度和時間對脂肪酸組成無顯著影響；并且紫蘇籽經180℃紅外預熱處理30 min，還能夠顯著提高紫蘇籽油中多酚和黃酮含量，制備的油脂呈淺棕褐色，表現出良好的抗氧化活性和氧化穩定性，油脂品質良好[9]。有研究者對比了紅外和微波兩種方式預處理的油茶籽，探討其對后續油茶籽油品質的影響，結果表明，兩種處理方式均加速了油茶籽中維生素E的溶出和轉化，但微波處理比紅外處理對維生素E影響更大；在130℃下，經紅外預處理90 min，油茶籽油中維生素E含量最高，是最優處理條件[10]。這些研究說明紅外預處理對于提升油料加工適應性，提高油脂營養活性物質含量，保證油脂營養品質具有顯著作用，是一種綠色的油料預處理方式。

2 油脂制取技術

目前，植物油制取主要有機械壓榨法和溶劑浸出法[11]，此外還有水酶法、水劑法等，但這些制油方法存在適用性不高、出油率低、分離困難、廢水產生大等缺點[12]。這些不同制油方式有的已被應用了十幾年，甚至數十年，雖在不斷更新進步，但依然未有大規模應用。近些年，為進一步提高油脂品質和產率，人們對改善油脂制取工藝進行了大量探索。

2.1 物理場輔助制油技術

2.1.1 超聲波超聲波技術作為近代發展起來的一項新技術，常應用于工業萃取。超聲波由于空化作用，可產生高能量氣泡，在物料表面破碎，可間接破壞油料細胞壁結構、減小顆粒尺寸和增強細胞內外的能量傳遞[13]。因此，超聲波技術與傳統浸出制油工藝相結合，可顯著提高油脂提取效率。超聲波輔助油脂浸出，不僅有利于細胞內部油脂和其他生物活性物質的析出，還能減少浸出時間、降低溶劑和能源消耗，可滿足油脂的柔性適度加工[14]。Moradi等采用正己烷作為浸出溶劑，利用超聲波輔助提取葵花籽油，在最優條件下，出油率達到49.41%（質量分數），而采用索氏抽提法所得出油率為49.25%（質量分數）[15]。相比之下，超聲波輔助萃取可將提取時間縮短5倍，溶劑節省70%，并大大降低萃取溫度，具有諸多優勢。目前超聲波輔助浸出技術已部分走向工業化，用于某些植物油的制取，但在配套裝備開發、工藝適應性改善和加工成本控制等方面，需要進行深入研究并優化。

2.1.2 脈沖電場（PEF）脈沖電場是一種將短脈沖電施加于兩個電極之間的電場技術，其脈寬往往在幾納秒到幾毫秒之間，電場強度一般為0.1～100 kV/cm。脈沖電場技術可實現對物料特征風味的保護，幾乎可以應用于任何對溫度敏感的食物基料的處理[16]。將油料置于電極之間進行脈沖電場處理，細胞膜上的電荷分離，產生跨膜電位差，當升高到細胞膜臨界電勢時，細胞膜破裂，半滲透功能損失，細胞的內含物流出，實現油料細胞內部油脂的高效釋放，這是脈沖電場輔助油脂制取的原理[17]。Shorstkii等采用脈沖電場輔助預處理葵花籽，發現在電場頻率15 Hz，電場強度7.0 kV/cm，溶劑含量40%（質量分數），脈沖寬度30μs的條件下，脈沖電場可使葵花籽的出油率提高9.1%（質量分數），并有效保留了油脂中生育酚、茶多酚和植物甾醇等功能性成分，提升了營養品質[18]。也有研究者采用脈沖電場處理油菜籽，發現經脈沖電場處理后，菜籽油中總酚、α-生育酚和γ-生育酚含量均極顯著增加，碘值極顯著降低，皂化值無顯著變化；雖然油脂的酸值、過氧化值和p-茴香胺值增加，但仍符合菜籽原油國家標準。菜籽油清除DPPH·的能力提高，清除·OH和O2-·的能力下降，表明脈沖電場處理并不會對油脂品質產生不良影響，反而促進了活性物質析出，提高油脂的品質和氧化穩定性，是一種優良的油脂制取輔助手段[19]。但基于目前的工業應用情況，未來需要在開發高功率高壓脈沖電源，制造具有工業規模的高強度脈沖電場設備等方面繼續深入研究。

2.2 生物酶法制油技術

水酶法制油是采用生物酶對油料細胞結構進行酶解，降解植物油料細胞壁的纖維素骨架，增加油料組織中油的流動性，使細胞內的油脂游離出來，再利用油水不相溶原理，以及油和水對其他非油成分親和力的差異將油脂分離[20-21]。水酶法可用于植物油脂、動物油脂和微生物油脂的制取，具有反應條件溫和、工藝簡單、設備要求低等優點。研究者對水酶法提取米糠油的理化性質、脂肪酸組成、微量活性成分和抗氧化活性進行了評價，結果發現，與浸出法相比，水酶法提取米糠油的碘值和皂化值更高，而酸價和過氧化值降低，水酶法米糠油中磷脂含量降低，而其中的不飽和脂肪酸、生育酚和生育三烯酚、植物甾醇、角鯊烯、谷維素等含量均升高，油脂表現出良好的抗氧化活性[22]。程倩等對水酶法提取葵花籽仁油的工藝和效果進行了研究，結果表明，在最佳條件下，水酶法制取油脂的提取率達90.17%（質量分數），過氧化值低于浸出法，水酶法、壓榨法和浸出法制取毛油的脂肪酸組成無顯著差異[23]。王亞萍等研究發現，在最優條件下，薄皮山核桃油水酶法提取率為68.44%（質量分數），油酸、生育酚、總酚、β-谷甾醇和角鯊烯含量均顯著提高，油脂品質相對更好[24]。水酶法制油提取率高，且在提高脂溶性微量營養素含量、保護油脂脂肪酸組成、節能降耗等方面也表現出顯著優勢。其工藝的效率取決于酶解溫度、pH、酶濃度、酶解時間、油料粒徑、料液比和攪拌速率等因素，多因素的不可控性是限制其在工業上規?；瘧玫闹饕騕25]。酶法制油的局限性還體現在酶成本較高以及配套的加工裝備研發不足等方面，因此，未來需在這些方面進一步深入。

2.3 超臨界流體制油技術

在二元系相圖中，溫度及壓力均處于臨界點以上的區域稱為超臨界區，該區域狀態的流體稱為超臨界流體（見圖1（a））。超臨界流體萃取制油技術是在超臨界狀態下，以流體作為溶劑，通過調節溫度和壓力來控制其密度、黏度和擴散系數，實現油脂高效選擇性提取的新技術[26]。CO2的臨界壓力（7.38 MPa）和臨界溫度（31.1℃）較低，可實現低溫下的分離，是油脂制取領域最常用到的超臨界流體。典型的超臨界流體萃取設備見圖1（b）。

超臨界CO2既有液體的滲透性和溶解能力，又有氣體的流動性和傳遞性，可將物料中的目標組分溶解到流體中，然后借助減壓、升溫的方法使超臨界液體轉變為氣體，將目標組分析出來，具有提取效率高、易分離、無污染、無殘留等優勢[27]。超臨界CO2流體萃取還可提升油脂品質，保留油脂中微量活性成分。研究發現，超臨界CO2流體制油可有效克服油脂易氧化酸敗、有機溶劑殘留、油品色澤不理想等問題[28]。Wang等采用超臨界CO2流體萃取技術提取翅果油并考察其抗氧化能力，發現在最佳工藝條件下得到的翅果油不飽和脂肪酸、維生素E和總甾醇質量分數均較高，表現出更好的抗氧化活性[29]。Hao等研究了超臨界CO2流體提取紫蘇籽油工藝，發現紫蘇籽油的亞麻酸含量高達78.7%（相對質量分數），且保留了更多的總酚類物質（130.4 mg/hg）和黃酮類物質（35.3 mg/hg），具有優良的抗菌活性、抗氧化活性和貯存穩定性[30]。Chan等采用超臨界CO2流體萃取火麻籽油，也發現其比市售火麻籽油的抗氧化活性更好[31]。超臨界CO2流體萃取技術雖然具備多種優勢，但成本較高，并未得到大規模應用，目前僅在某些小品種活性油脂的制取方面得到應用[32]。一方面是因為超臨界流體萃取設備需要耐受較高的壓力，對于裝備材質、加工及自動化控制要求高，配套裝備研發技術成本較高，難以實現較大規模工業生產；另一方面，超臨界流體萃取技術自動化連續生產難，給設備維護等操作帶來不便；另外超臨界流體的制備、存儲、運輸等中間環節的配置也不太理想，這些仍需要進一步研究解決。

2.4 亞臨界流體制油技術

亞臨界狀態是溶劑在溫度高于其沸點，而又低于其臨界溫度的溫度區間內，在一定壓力下以液體存在的狀態[33]。亞臨界流體萃取技術是繼超臨界流體萃取技術之后發展起來的一種高效分離技術[34]，原理與超臨界流體萃取技術類似，只是在亞臨界流體萃取過程中，萃取溶劑處于沸點和臨界溫度之間，溶劑保持液態[35]。亞臨界流體萃取具有時間短、操作溫度和壓力低、選擇性好等特點，可有效保護油脂中的營養成分，而且可節省設備制造和維護成本[36]。Liu等采用亞臨界流體萃取技術從枸杞籽中提取油脂，并與傳統方式對比，結果表明，亞臨界流體萃取技術提取率最高、萃取時間最短、壓力小、溫度低，并且還保留了油脂中的特征性不飽和脂肪酸、β-胡蘿卜素、生育酚等，制備的油脂產品也表現出優良的體外抗氧化活性[37]。Zhang等對亞臨界流體提取辣椒籽油的工藝進行了研究，發現亞臨界丙烷表現出提取率高、提取時間短等優勢，還有利于保留辣椒籽油中的生育酚、植物甾醇和揮發性黃酮等活性物質，油脂表現出良好的熱穩定性，而萃取時間對油脂的脂肪酸組成無顯著影響[38]。亞臨界流體萃取對于實現油脂綠色、高效的精準適度加工具有重要意義，但目前應用還存在一定問題。目前亞臨界丁烷和R134溶劑體系作為萃取溶劑用于油脂提取研究較多，但其他較少，不同亞臨界溶劑對油脂萃取的適應性和機制，以及原料組分間互作對萃取工藝效果影響等還需要深入研究[34]；另外，亞臨界流體制油成本依然較高，連續化、智能化和自動化配套裝備需要進一步突破。

圖1 超臨界流體萃取二元系相圖及設備示意圖[26]Fig.1 Binary phase diagram and the schematic diagram of typical supercritical fluid extraction equipment[26]

2.5 新型溶劑制油技術

浸出制油法仍是當今最常用的油脂制取方法之一，目前食用植物油浸出溶劑主要有工業己烷和6號溶劑油，它們的主要成分均為正己烷[39]。隨著人們對食品安全要求和環境保護意識的提高，以正己烷為主要浸出溶劑的傳統浸出制油技術受到挑戰。人們對新型替代溶劑的開發做了大量工作，主要集中于開發單一溶劑和混合溶劑等方面。劉大川對異丙醇、二氯甲烷、環己烷、糠醛用作植物油浸出溶劑進行了研究，結果表明，它們各有優缺點，異丙醇和二氯甲烷已用于油脂浸出中試試驗，但距離推廣應用仍有許多問題尚需解決[40]。劉方波等對正戊烷用于大豆油浸出進行了相關研究，發現正戊烷的浸出率比正己烷略高，浸出大豆油色澤淺，大豆粕脫溶溫度（40℃）顯著低于正己烷（105℃）脫溶溫度，大豆蛋白溶解度高、品質好，整個浸出過程能耗低，表明其可作為一種優良的油脂浸出溶劑[41]。陸嘯天等研究了甲基戊烷與正己烷浸出大豆油工藝，發現兩種溶劑制備毛油脂肪酸組成無顯著差異，前者的毛油酸價、總含磷量、溶劑殘留量等均較低，但角鯊烯含量較高，甲基戊烷浸出具有精煉損失少、節能等優勢，說明其具有替代正己烷用于油脂浸出的潛力[42]。也有研究將不同溶劑進行混合配比作為油脂提取溶劑，其中己烷-乙醇-水混合溶劑在油脂工業界取得相對較廣泛的應用，用于大豆油浸出可較好地脫除豆粕的豆腥味，并避免己烷浸出豆油帶來的不良風味，改善大豆蛋白水溶性[39]。后續研究在新型溶劑對不同油料浸出應用的適應性，對料粕和油脂品質的影響，以及相關配套裝備研發制造等方面需要進行深入研究。

2.6 混合油膜法分離技術

膜分離技術是一種利用半透膜，以外界能量或化學位差為推動力，對雙（多）組分流質和溶劑進行分離、分級、提純和富集的操作技術，具有高效節能、裝置簡單、易于操作等優勢[43]。膜分離技術在油脂工業中的應用起步較晚，但發展迅速。采用無熱量消耗的膜分離技術作為混合油的預脫溶處理來替代蒸發操作，可取得良好效果。Ribeiro等采用Osmonics的SEPA系列反滲透和納濾膜，從大豆油和正己烷混合油中回收正己烷，在實驗的溫度和壓力范圍內，截留相對分子質量為1 000的SEPA GH聚酰胺納濾膜通量最大，為6.9~30.3 L/（m2·h），對油脂的截留率為36.6%～67.1%[44]。Firman等采用特制的平面復合膜（即PVDF）作為載體，聚二甲基硅氧烷或醋酸纖維素作為涂層制備不同平面復合膜，用于去除大豆油和正己烷混合油中的溶劑和游離脂肪酸，發現PVDF-硅氧烷復合納濾膜的效果最佳，其在正己烷溶劑中性質穩定，對混合物具有良好的滲透選擇性。當混合油體積分數為25%，過膜壓力2 Mpa，溫度為30℃時，滲透通量達到最高，為20.3 L/（m2·h），此時，大豆油保留率達到80%，游離脂肪酸去除率達到58%[45]。Pagliero等采用兩種合成的平面復合膜，即聚偏氟乙烯（PVDF-Si和PVDF-CA）和一種商用復合膜（MPF-50），對葵花籽油-己烷混合物進行處理，發現PVDF-Si膜的效果最佳，穩定性好且對混合油具有良好的滲透選擇性，在混合油體積分數為25%，過膜壓力為0.78 Mpa，溫度為30℃，橫流速率為0.8 m/s時，滲透通量達到12 L/（m2·h），油脂截留率為46.2%，并且在該實驗條件下，膜污染較低[46]。近年來國內關于采用膜分離技術進行溶劑回收相關研究較少。解決膜的污染問題，以及開發出壽命長、耐溶劑、截留率和通量高的膜材料，是目前混合油膜法分離技術面臨的重要挑戰。

3 油脂精煉技術

油脂精煉目的在于去除油脂中所含雜質，進而提升油脂的食用安全性、感官品質和貯藏穩定性[47]。油脂精煉工藝一般分為脫膠、脫酸、脫色和脫臭。為了改善傳統精煉工藝中存在的不足，實現油脂適度、綠色加工，國內外研究者對新型油脂精煉技術進行了廣泛研究。

3.1 脫膠

3.1.1 膜過濾脫膠膜分離技術在油脂脫膠和脫酸工藝中具有極大的應用潛力。與傳統脫膠方式相比，膜分離技術具有工藝環節簡單、節能高效、經濟性好、無二次污染等優點，其在油脂領域適用性廣，經過膜法脫膠和脫酸后，油脂品質可得到顯著提升[48]。在油脂脫膠工藝中，膜分離技術常被用來分離磷脂膠束。傳統的水化脫膠一般只能除去毛油中80%～90%（相對質量分數）總磷脂，很難去除非水化磷脂。由于磷脂同時具有親水和疏水末端，在非溶液環境中會形成球狀結構的反向膠束，導致其相對分子質量增加，因此可應用超濾膜將磷脂分離。Doshi等制備了一種PVDF膜，對其應用于混合油脫膠的性能進行了表征，結果發現，在室溫以及1 Mpa壓力下，正己烷和混合油樣的滲透通量分別為70 L/（m2·h）和46 L/（m2·h）時，PVDF膜對磷脂的截取率可達到95%[49]。對于新型膜材料的開發，提升膜的適用性、耐用性和回收再利用，并解決使用過程中的污染問題，是目前膜法脫膠工藝有待解決的重點和難點。

3.1.2 酶法脫膠酶法脫膠是20世紀90年代左右出現的一種生物脫膠技術，是采用磷脂酶特異性水解油脂中的磷脂分子，進而達到脫膠效果的一種方法。脫膠磷脂酶主要有磷脂酶A1（PLA1）、磷脂酶A2（PLA2）、磷脂酶B（PLB）、磷脂酶C（PLC）和磷脂酶D（PLD），磷脂酶種類不同，其特異性脫膠位點不同[50]。不同磷脂酶作用于磷脂分子的作用位點見圖2。

圖2 不同磷脂酶作用于磷脂分子的作用位點Fig.2 Action sites of different phospholipases on phospholipid molecules

PLA1、PLA2和PLB的脫膠原理是通過磷脂酶水解掉非水化磷脂分子中的一個脂肪酸，生成具有較強親水性的溶血磷脂，進而通過水化作用除去；PLC則是直接水解掉磷脂分子中的有機磷酸酯，生成甘二酯和不具乳化性的磷酸基化合物，含磷化合物隨后通過水洗去除[51]。酶法脫膠工藝可將磷含量降低至10 mg/kg以下，更適合油脂后續的物理精煉，具有經濟效益高、油脂品質好、綠色環保等優點。Sampaio等采用商品化Purifine?PLC酶在60℃，pH為5.7的條件下對玉米油進行脫膠120 min，結果發現，其可使油脂中磷脂降低至27 mg/kg，效果顯著優于水法脫膠，并且Purifine?PLC能有效地將磷脂酰膽堿和磷脂酰乙醇胺轉化為甘油二酯，而不會將磷脂酰肌醇和磷脂酸轉化為甘油二酯[52]。由瑞典Alfa Laval公司開發的一種酶法脫膠工藝流程見圖3。

圖3 瑞典Alfa Laval公司開發的一種酶法脫膠工藝流程簡圖Fig.3 Simplified scheme of enzymatic degumming process developed by Alfa Laval，Sweden

酶法脫膠是一種具有替代傳統脫膠法潛能的新型油脂加工工藝。但考慮到脫膠時間和酶制劑成本問題，后續需要在高催化活性、低成本的磷脂酶開發以及酶制劑重復利用等方面進行突破。

3.2 脫酸

傳統油脂精煉過程中，通常采用化學精煉和物理精煉脫除油脂中的游離脂肪酸，其中前者更為普遍?；瘜W堿煉法雖脫酸徹底，但是需要消耗大量的酸、堿等輔助原料，同時伴生有機廢水污染環境，中性油和功能性脂類伴隨物損失大，且不適用于高酸價油脂脫酸等問題。蒸餾脫酸雖然中性油損失較少，但能耗大、精煉率低，對原料油含磷量要求高，活性伴隨物損失大，油脂風險因子增加，工藝對設備的要求嚴格[52]。因此研究者們對新型脫酸工藝進行了不少探索。

3.2.1 酶法脫酸酶法脫酸主要是脂肪酸和醇在脂肪酶的催化作用下發生酯化反應，將游離脂肪酸轉變成酯的形式，從而達到降低酸價的目的，特別適用于高酸價油脂脫酸。脫酸脂肪酶分為甘油三酯脂肪酶和偏甘油酯脂肪酶兩類，偏甘油酯脂肪酶是一種新型脂肪酶，僅選擇性作用于單甘酯或甘油二酯，但甘油三酯脂肪酶目前應用更為普遍[53]。Makasci等采用固定化Novozym 435酶作為催化劑，甘油作?；荏w，在2.67 kPa的條件下催化高酸價橄欖油脫酸，使游離脂肪酸含量由32.0%降至3.7%（相對質量分數）[54]。萬聰等采用Lipozyme RMIM和Lipozyme 435兩種固定化脂肪酶對高酸價米糠油進行酯化脫酸，結果發現，脂肪酶Lipozyme 435的脫酸效果優于脂肪酶Lipozyme RMIM，在最優條件下，前者可將米糠油酸價從39.8l mg/g降至2.06 mg/g，脫酸率達到94.83%，同時，米糠油中谷維素保留率為92.44%、維生素E保留率為77.94%、植物甾醇保留率為82.34%[55]。這說明酶法脫酸效果良好，還可有效保留脂溶性微量營養素，提升油脂營養品質。采用生物酶法代替傳統的物理和化學脫酸技術可實現油脂脫酸工藝的節能減排，達到綠色環保之目的，但未來在酶資源挖掘和固定化酶技術開發等方面需進一步深入。

3.2.2 分子蒸餾脫酸分子蒸餾是一種在高真空度下進行分離操作的連續蒸餾過程，具有真空度高、物料不易氧化損傷、操作溫度低、物料受熱時間短、傳熱效率高、分離程度高、分離徹底等優點，主要應用于高沸點、熱敏性和易氧化物質的分離[56]。閆亞鵬等采用分子蒸餾脫酸技術對美藤果油進行脫酸，結果發現，在最優條件下，美藤果油的酸價由4.7 mg/g降至1.1 mg/g，脫酸效果明顯，還可以有效地脫除3-氯丙醇酯和縮水甘油酯，提升成品油的食用安全性[57]。李龍英等采用分子蒸餾技術對茶葉籽油進行脫酸處理，結果表明，在最優條件下，可將酸價從5.06 mg/g降低至0.38 mg/g，脫酸率達到92.49%，并且與傳統堿煉脫酸工藝相比，還能有效提高茶葉籽油中生育酚與植物甾醇的保留率[58]。分子蒸餾技術具有多種優勢，特別適合于特色油脂的精煉，在高效脫除游離脂肪酸的同時，還能夠有效保留微量活性成分[59]。目前，分子蒸餾技術在國內油脂脫酸方面已得到部分應用，表現出較好的效果，未來具有良好發展前景。

3.2.3 納米中和脫酸納米中和技術是利用高壓泵，使脫膠后的油脂和堿液在高壓下進入納米反應器形成高速湍流，液體層間產生高剪切力，使得油脂與堿液在納米反應器中充分混合，破壞其中的分子團，促使快速高效地完成酸堿中和反應，從而達到去除游離脂肪酸的目的。納米中和脫酸是一項新技術，可以提高油脂得率，并在保證脫酸效果的同時，降低酸、堿等化學品消耗，在油脂精煉工藝中已有成功應用，但是這一技術在國內應用尚不廣泛。

研究發現，在納米中和脫酸工藝中，磷酸和檸檬酸的用量顯著降低（降低達90%），堿的用量也顯著減少（超過30%）。這是由于在納米反應器中，高壓和高剪切力作用促進了毛油與堿液的高效混合，相比于常規的機械攪拌混合，可使中和反應充分進行，油脂中的游離脂肪酸幾乎被完全中和，極大地降低了堿用量。此外，這一新的脫酸工藝還可使非水化磷脂更容易被去除[60]。因此，納米中和脫酸技術在油脂精煉工藝中的廣泛應用將會給油脂行業帶來技術性變革，不僅脫酸效果優異，還能夠進一步減少后續脫色過程中白土的消耗，提高油脂的精煉率，節約能源，為企業帶來良好的經濟和社會效益[47]。

3.3 脫色

油脂中的色素主要分為天然有機色素、油料降解產物和加工產生色素等[61]。吸附脫色是當前油脂工業中應用最普遍的脫色方法，但是傳統的脫色方法一般都存在脫色劑用量大、脫色油返酸嚴重、脫色時間長等問題，不僅造成油脂中營養物質的大量損失，還伴生反式脂肪酸、三氯丙醇酯等有害物質，影響油脂的營養品質和食用安全性[62]。因此，近些年新型油脂脫色技術被廣泛研究。

3.3.1 復合吸附劑脫色技術吸附劑的種類和用量是影響油脂脫色效果的主要因素，常用吸附劑有活性白土、活性炭、凹凸棒土等。不同吸附劑對油脂中雜質的特異性吸附作用不同，成本也有差異。通過不同脫色劑進行合理配比，不僅能有效解決脫色效率低、吸附劑利用不充分等問題，還可以減少用量、降低脫色成本。郭少海等采用由7.5%膨潤土、2.5%凹凸棒土和0.5%活性炭（均為質量分數）組成的復合脫色劑，對油茶籽化妝品基料油進行脫色處理，優化工藝后每種脫色劑的用量均降低，脫色時間有效縮短，脫色后油脂色澤R小于0.1，Y小于2.5，并且油脂中多酚、維生素E、角鯊烯、谷甾醇等活性成分得到有效保留，油脂的酸價、過氧化值和磷含量與常規脫色技術相比未有顯著性差異[63]。葉展等通過將活性白土與凹凸棒土進行復配，用于菜籽油脫色，工藝優化結果顯示，復合脫色劑用量為3.4%（質量分數）時，可在27 min內使菜籽油脫色率達到97.2%，同時，油脂中維生素E和植物甾醇的含量高于采用常規白土的脫色工藝[62]。由此可知，后續在開發新型脫色劑的同時，也應該對復合脫色劑的配比組成進一步優化，并探討不同脫色劑的協同機制，進一步提高脫色效果和產品品質，降低脫色成本。

3.3.2 物理場輔助脫色技術物理場輔助脫色是一種有效地增強脫色效果的手段，其中超聲波輔助油脂脫色最為常用。由于超聲波的空化作用，在吸附脫色過程中，可使脫色劑微粒在油脂中劇烈運動和翻滾，讓脫色劑均勻分布在油脂中，增加脫色劑與待脫色油脂的接觸面積，進而提高油脂脫色效率和脫色劑利用率，有效縮短脫色時間、降低脫色溫度[14]。Su等對菜籽油采用超聲波輔助脫色技術，結果發現，超聲波可以增強吸附劑對色素吸附效率，高功率超聲波在一定程度上還可促進色素的降解，脫色油的磷脂、鈣離子以及其他金屬離子均得到降低，油脂品質得到提升[64]。Abedi等對大豆油的超聲波輔助脫色條件進行了優化，在85%超聲功率（最大功率400 W）下，大豆油的脫色率達到74.44%，油脂中胡蘿卜素和葉綠素分別減少81.19%和94.66%[65]。盡管超聲波輔助脫色效果良好，然而后續在專用設備開發，超聲輔助脫色工藝應用適應性等方面需要進一步研究，進而促進其規?；I應用。

3.3.3 二氧化硅多級吸附脫色技術二氧化硅水凝膠是由完全酸活化或部分酸活化的二氧化硅和水分（質量分數50%～65%）形成的可自由流動性白色粉料。這種吸附劑對油溶性色素的親和力較低，但可有效除去油脂中的磷脂、皂腳和微量金屬等極性雜質。在20世紀80年代中期，即被引入油脂精煉領域[66]。后來研究者發現，二氧化硅水凝膠和活性白土按照一定順序加入進行脫色時，基于兩者的互作效應，可以大大降低脫色溫度和時間，二氧化硅水凝膠對油脂還有良好的預過濾效果，人們將這種工藝稱為二氧化硅多級吸附脫色。因為二氧化硅水凝膠對油脂的預處理作用有效提升了白土對色素的吸附能力，因此可以將白土用量減少40%（質量分數）以上。這種工藝在國外已有規?；瘧?，可適用于普通植物油、魚油、牛油和某些特殊油脂的脫色[67]。在國內該技術并未普及，可能主要在于設備投資和改造成本較高，此外，國內用于油脂脫色的二氧化硅水凝膠產品尚不多見。另外，該工藝的優點在于可高效脫除磷脂、皂腳和微量金屬元素，而對于色素的脫除能力仍存在一定不足，后續需要繼續深入的優化。

3.4 脫臭

近現代油脂工業的飛速發展得益于機械制造技術的巨大進步。當前油脂脫臭工藝存在能耗高、微量營養素損失多、風險因子伴生嚴重等問題，隨著國家“雙碳”政策的提出以及人們對健康油脂需求的不斷提升，傳統精煉技術的弊端越發突出。通過工藝設備創新，降低能耗，提升安全性，在一定程度上可實現油脂的綠色脫臭。

3.4.1 干式-冷凝真空脫臭系統目前大部分油脂脫臭工藝中均采用傳統蒸汽噴射泵真空脫臭系統，盡管前期投入費用低，但是僅脫臭階段所需蒸汽消耗約占總量的60%～85%，能耗極高。干式-冷凝真空脫臭技術是在水的三相點參數條件以下，將從脫臭塔中吸入的水蒸氣與游離脂肪酸等物質，采用干式-冷凝的方式，使之不經過液相狀態，在冷凝器冷卻管傳熱面上直接凍結成固相而附著在冷凝管表面，然后再將其除去，經過冷凝器后，實際上流向噴射泵的僅有空氣[68]。與傳統系統相比，具有真空度高、啟動時間短、成本低等優點。段書平等對干式-冷凝真空脫臭系統進行生產實踐，結果表明，系統真空度可達120 pa，系統啟動時間為10.5 h，蒸汽成本僅為傳統四級蒸汽噴射泵真空系統的21.3%，年均總成本節約34.95%[69]。萬輝等的研究也表明，食用油干式-冷凝真空脫臭工藝在能耗、環保、操作和土建維護等方面具有顯著優勢，可應用在油脂脫臭、脂肪酸蒸餾、甘油蒸餾工段和冷凍干燥工段等不同領域[70]?？傊?，不僅可實現節能減排，還能降低企業生產成本，是一種經濟環保型脫臭技術。

3.4.2 雙溫集成汽提脫臭技術雙溫集成汽提脫臭技術是利用不同溫度的水蒸氣對油脂進行兩次脫臭處理，第一階段在較低溫度下，脫除大部分較低餾分臭味組分，時間較長；第二階段在較高溫度下，脫除高餾分臭味組分和熱脫色成分，時間很短。這種組合塔和獨立填料塔相結合的設備形式和優化的工藝條件，可保證良好的脫臭效果，也減少由于長時間高溫、高真空條件處理導致的反式脂肪酸的形成，以及維生素E和植物甾醇等活性物質的損失。不僅如此，兩次蒸汽處理可以實現熱量的回收和循環利用，可顯著降低脫臭能耗[71]。雙溫集成汽提脫臭塔還具有降低負熱效應，有效脫除有害因子和揮發性臭味成分等效果。Oey等研究了中試規模的雙循環精煉（重復單次脫臭）、高低溫脫臭二次精煉（重復第一次脫臭，但降低溫度）、高低溫脫臭單次精煉（重復低溫脫臭）3種脫臭方式對2-MCPDE、3-MCPDE和GE含量的影響，結果發現，3種脫臭方式均無法有效脫除2-MCPDE和3-MCPDE，只能通過前期處理減少其后續生成，但是雙溫脫臭技術可以顯著降低GE含量[72]，這為雙溫集成汽提脫臭技術的應用提供了參考。目前雙溫集成汽提脫臭工藝雖然在國內已有應用，但也不太普及。脫臭工藝革新對設備依賴程度大，當前油脂脫臭工藝雖然可以顯著提升油脂煙點、氣滋味等品質，但是活性成分同樣幾乎被完全脫除，加上工藝的高能耗，這既不符合適度精煉的要求，也沒有達到提升產品營養品質的訴求，因此，新的脫臭技術依然有待挖掘。

4 展望

植物油脂制取與精煉的目的是通過一系列高效加工手段，獲得食用安全性高、營養功能和儲存穩定性好的油脂產品，但是傳統油脂加工工藝原輔料、助劑等消耗高，廢水、廢渣排放大，過度加工嚴重，風險因子伴生等問題依然突出。

有關未來食品的研究正如火如荼，未來油脂將走向何處，可能需要通過廣大油脂同行共同努力才能給出答案。實際上，油脂精煉核心即為去除毛油中影響食用安全、營養品質和貯存穩定性的非油雜質，基于此，未來油脂可能不僅僅需要對傳統精煉工藝進行優化改造，還需要從根本上對傳統油脂精煉的“三脫”或“四脫”工藝進行顛覆，例如，并非所有油脂都需要經過高溫、高真空脫臭，將煙點提升至超過200℃甚至更高?；谥袊用衽腼兒惋嬍程攸c，針對不同烹飪方式如爆炒、煎炸、涼拌等，不同應用場景如餐飲酒店業、家庭烹飪、食品工業等，選擇合適的加工工藝，縮短加工鏈條，在滿足油脂品質的前提下精準適度加工，或許是未來油脂加工需要重點考慮的地方。

總之，未來油脂科技首先應該致力于進一步提升油脂產品安全性，制造健康食用油脂。同時，隨著消費者對健康化、個性化產品需求的提升，針對不同用途、不同應用場景和人群制造不同品級、不同類型的定制化、個性化產品，橫向拓寬應用范圍。最后，適度綠色加工，降低排放，適應國家“雙碳”戰略。為達到這些要求，需要著力于加工新材料挖掘、新工藝研發、新設備制造以及新配套輔助措施的落地，最根本的是在油脂工業和食用油受眾者中植入新油脂制造理念。