目前有關食用油流變性質的研究受到了國內外學者的關注。Kim等研究了菜籽油等7種植物油的流變行為，結果表明在一定剪切速率下，植物油表現為牛頓流體行為，而且流體行為與其主要脂肪酸的組成呈正相關;并且含雙鍵量越多的油脂，其粘度隨溫度的變化越明顯。Santos等研究表明當剪切速率大于10s－1時，食用植物油和煎炸食用油均表現出牛頓流體行為;經過190°C高溫處理過的食用植物油的粘度隨時間增加而增加。孫玉秋等采用旋轉粘度計研究菜籽油等粘溫特性及流變特性，結果表明隨溫度降低，植物油表觀粘度隨剪切速率增大而減小，植物油由非牛頓流體轉變為牛頓流體。從現有的研究報道來看，溫度、剪切速率、壓力、脂肪酸組成及處理時間是影響植物油流變特性的主要因素。另外，Sathivela等研究了精煉工藝對鯰魚油流變特性的影響，認為采用Casson模型可以相對準確地用于預測鯰魚油的流體性質。Lang等利用Arrhenius方程來模擬溫度(4～100℃)對菜籽油的運動粘度的影響。但是有關精煉工藝對植物油流變特性的影響及用何種數學模型可以較好地預測精煉對植物油流體特性變化的研究還鮮有報道。本研究主要考察脫膠、脫酸、脫色和脫臭四個工序對菜籽油的流變特性的影響，同時采用Bingham、Casson和Herschel－Bulkley方程模擬精煉對菜籽油流體特性變化。
　　
　　1材料與方法
　　
　　1．1材料
　　
　　菜籽毛油:采用傳統熱榨工藝獲得，由武漢市中排糧油有限公司提供;脫膠菜籽油、脫酸菜籽油、脫色菜籽油和脫臭菜籽油均在實驗室內自制;內標物十七烷酸甲酯購自Sigma公司，白土市購，其它試劑均為分析純。
　　
　　主要試驗儀器:6890N氣相色譜(AgilentTechnologies)、AR2000旋轉流變儀(TAInstruments)、Rancimat743油脂氧化測定儀(Metrohm)、RE－3000旋轉蒸發儀(上海亞榮生化儀器廠)。
　　
　　1．2菜籽油精煉工藝
　　
　　準確稱取一定量菜籽毛油(Cruderapeseedoil，CRO)，加熱到60℃，在10000r/m剪切混合下加入0．15%(w/w)的30%(w/w)磷酸溶液，處理1min，加入0．05%(w/w)的20%(w/w)NaOH溶液和3%(w/w)的去離子水，再處理1min，靜置保持60min后離心分離出脫膠菜籽油(Degummedrapeseedoil，DGRO);將脫膠油加熱到70℃，根據酸值加入18%的NaOH溶液和10%的超量堿，以60r/m攪拌處理30min，然后離心分離脫酸菜籽油(Deacidifiedrapeseedoil，DARO);在50mbar條件下，將脫酸油加熱到80℃，加入1%(w/w)的白土，以200r/m攪拌30min，然后離心分離脫色菜籽油(Bleachedrapeseedoil，BLRO);在2mbar條件下，將脫色油加熱至240℃，蒸汽量為1．5%(w/w)，處理60min后獲得脫臭菜籽油(Deodorizedrapeseedoil，DDRO)。
　　
　　1．3流變特性分析
　　
　　采用40mm的2°錐形板夾具和平行板夾具，其中平行板夾具用于程序升溫測定;每個油脂樣品均在初始溫度平衡1min后開始測定，采用穩態模式，剪切速率范圍為0．1～200s－1。
　　
　　1．4流變學模型
　　
　　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為剪切應力，τo為屈服應力，ηp為Bingham塑性稠度系數，ηc為高剪切極限粘度，K為稠度系數，n為剪切速率指數。
　　
　　1．5其它分析測試方法
　　
　　酸值參照GB/T5530－2005測定;過氧化值參照GB/T5538－2005測定;折光指數參照GB/T5527－2010測定;不皂化物參照GB/T5535．1－2008測定;氧化誘導期(InductionPeriod，IP)參照EN14112:2003測定;脂肪酸組成參照ISO17059測定。
　　
　　1．6數據處理
　　
　　數據處理采用PASW18．0軟件分析，其中旋轉流變儀所測定的數據采用RheologyAdvantageDataAnalysisV5．7．0進行分析。
　　
　　2結果與分析
　　
　　2．1精煉工藝對菜籽油品質的影響
　　
　　植物油的精煉目的是有選擇性地除去非甘油三酸酯成分以達到食用要求。四脫精煉對菜籽油的酸值、過氧化值、不皂化物和氧化誘導期四個指標的影響相對顯著(表1)，而對相對密度和折光指數兩個特征指標的影響不顯著(P＞0．05)。從表1可以看出隨著每個工序的處理，菜籽油的不皂化物含量在逐漸減少。通常不皂化物含量與IP值有一定的關聯。正如表1所示，在脫膠、脫酸和脫色后，菜籽油的IP值是隨之而降低的。但是脫臭菜籽油的IP值卻從脫臭前的7．9h升到9．7h。另外，表2的結果表明，通過四脫精煉前后的菜籽油的脂肪酸組成沒有顯著變化(P＞0．05)。
　　

　　2．2精煉工藝對菜籽油流變性能的影響
　　
　　在一定的溫度下，剪切速率是影響粘度變化的主要因素之一(圖1A，B):隨著剪切速率的增加，5種菜籽油的粘度均是先降低然后趨于穩定，因此可以認為菜籽油在這過程中同時表現出了非牛頓流體和牛頓流體行為;其中圖1B相對清晰地展示了在0～10s－1范圍內菜籽油的非牛頓流體行為。而從圖1C的結果來看，隨著剪切速率的不斷增加，剪切應力與剪切速率將成為近線性關系。根據這一點分析，在大范圍的剪切速率下，可以認為菜籽油呈現為
牛頓流體。
　　
　　在低剪切速率下，菜籽毛油的粘度要高于精煉菜籽油的粘度，而隨著剪切速率的增加，它們之間的粘度差也逐漸變小。同時從圖1中A～C的結果來看，4種精煉菜籽油的粘度差別較小，這也說明需要用合適的流變數學模型進行模擬后才能方便區分。
　　
 

　　表3列出了5種菜籽油的Bingham、Casson和Herschel－Bulkley的流變參數。在三種模型下，菜籽毛油的屈服應力均顯著大于脫臭菜籽油的屈服應力。另外4種精煉油的塑性稠度系數、高剪切極限粘度和稠度系數這3個系數均無顯著差異(P＞0．05)。Bingham、Casson和Herschel－Bulkley方程中屈服應力值從毛油至脫臭油的變化趨勢是一致的，但是不同方程下的屈服應力值差別較大。另外從標準差值來看，Bingham和Herschel－Bulkley方程模擬得要比Casson方程更準確。而且根據結果，Herschel－Bulkley方程中的剪切速率指數可以設定為1．0，則Herschel－Bulkley方程在這里就可以簡化為τxy=τo+K(dVx/dY)，從方程結構上來看，與Bingham的τxy=τo+ηp(dVx/dY)相似。
　　
　　3結論與討論
　　
　　精煉工藝對菜籽油的質量和特征指標具有不同程度的影響，對菜籽油的不皂化物和氧化誘導期的影響較為明顯。不皂化物主要包括甾醇類、生育酚類、烴類以及三萜醇類等物質，其中甾醇物質含量最高。Verleyen等研究了玉米油等3種植物油在物理精煉和化學精煉下的游離甾醇、酯化甾醇和生育酚的變化，結果表明在每一步精煉處理后，食用油的總甾醇和總生育酚的含量呈逐漸降低的趨勢。這與本試驗中的菜籽油在每步精煉后不皂化物含量都在減少的結果相似。另外，甾醇和生育酚具有一定的抗氧化功能，其含量的減少會影響油脂的氧化穩定性，因此，菜籽油在脫膠、脫酸和脫色后，其IP值是降低的。但是脫臭菜籽油IP值的增加，主要是歸因于脫臭過程中過氧化物在高溫真空下被脫除。
　　
　　菜籽油的相對密度和折光指數在精煉過程中變化不顯著，這可能說明相對密度和折光指數主要取決于脂肪酸或甘油酯組成的變化。同時也有文獻報道可以通過分析折光指數的變化來判別一種植物油是否摻雜其它種類油脂，其依據還是與脂肪酸或甘油酯組成有關。另外，精煉工藝對菜籽油的脂肪酸組成無顯著影響，這與Gogolewski等人的研究報道結果相一致。
　　
　　在一定的溫度下，隨著剪切速率的增加，菜籽油由非牛頓流體逐漸向牛頓流體轉化，同時粘度先減小后趨于穩定;在大范圍的剪切速率下，可將菜籽油視為牛頓流體。孫玉秋等研究了菜籽油等植物油粘溫特性及流變特性，得出了相似的結果。另外，李林強等研究表明大鯢油的剪切應力與剪切速率呈正相關，在0～300s－1范圍內大鯢油呈現為牛頓流體。菜籽毛油的粘度高于精煉菜籽油的粘度，可能的原因是毛油含有更多的微量成分從而提高了粘度。另外，菜籽油的粘度隨著溫度的升高逐漸降低，這與Noureddini等人的研究報道結果相一致。在Bingham、Casson和Herschel－Bulkley模型下，菜籽毛油的屈服應力均大于脫臭菜籽油的屈服應力，這與Sathivela等報道的結果相一致。不同方程下的菜籽油的屈服應力值差別較大，主要是因為三個擬合方程計算不同以及擬合誤差不同，所以導致差別較大;這也說明屈服應力只有在同一個模型下以及相同前提條件下才具有可比性。精煉工藝對菜籽油的塑性稠度系數、高剪切極限粘度和稠度系數無顯著影響，可能原因是這3個系數均是粘度的量度，通常是數值與粘度呈正相關，與流體本身性質密切相關。Herschel－Bulkley方程在本論文研究中可以簡化為τxy=τo+K(dVX/dY)，與Bingham方程相似，所以可以考慮用簡化的Herschel－Bulkley方程或者Bingham方程來模擬菜籽油在四脫精煉過程中的流變特性。
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