高温焙炒对芝麻及芝麻油主要成分的影响

赵赛茹;张丽霞;黄纪念;宋国辉;艾志录

【摘 要】以电加热平底导热油锅焙炒芝麻,水代法制取芝麻油,研究高温焙炒条件对芝麻油品质及脱脂芝麻粕中氨基酸和可溶性糖含量的影响.结果表明:随着焙炒程度的加深,芝麻油的红值逐渐增大,氧化稳定性逐渐增强;芝麻油中芝麻素的含量变化不明显,为0.84％～1.02％,芝麻林素含量逐渐减少,由0.47％减少为0.25％,芝麻酚的含量逐渐增多,最大值为0.01％;芝麻油中反式脂肪酸含量逐渐增多,含量最大为0.87％;在240℃焙炒条件下,随着焙炒时间的延长,脱脂芝麻粕中可溶性糖含量逐渐降低;氨基酸组成发生了变化,其中丝氨酸、胱氨酸、赖氨酸和精氨酸的含量明显减少,这可能与焙炒过程中发生的美拉德反应等有关. 【期刊名称】《中国油脂》 【年(卷),期】2016(041)002 【总页数】5页(P34-38)

【关键词】芝麻;焙炒;芝麻油;脱脂芝麻粕 【作 者】赵赛茹;张丽霞;黄纪念;宋国辉;艾志录

【作者单位】河南省农业科学院农副产品加工研究所,郑州450002;河南农业大学食品科学技术学院,郑州450002;河南省农业科学院农副产品加工研究所,郑州450002;河南省农业科学院农副产品加工研究所,郑州450002;河南省农业科学院农副产品加工研究所,郑州450002;河南农业大学食品科学技术学院,郑州450002 【正文语种】中 文

【中图分类】TS224;TQ646 油脂化学

芝麻是我国的传统油料之一，含油约50%，油中不饱和脂肪酸含量约为85%，但内源性抗氧化剂如维生素E、木脂素类物质的存在，使芝麻油相对于其他植物油来说，具有显著的氧化稳定性[1-2]。芝麻蛋白(含量约为20%)中含有多种必需氨基酸，其中蛋氨酸和色氨酸的含量相对较高；另外，芝麻蛋白中的精氨酸含量明显高于其他植物蛋白，因此可将其作为一种优质的植物蛋白资源用于必需氨基酸的补充[3]。芝麻中的碳水化合物含量为18%～20%，大多以膳食纤维的形式存在，含有少量的葡萄糖、果糖和蔗糖等可溶性糖，但是不含淀粉[4]。高温焙炒过程中，芝麻中的氨基酸和糖类等可参与美拉德反应，对芝麻油浓郁香味的形成具有重要作用。 高温焙炒过程是影响芝麻油品质及其浓郁香味的重要工序。焙炒方式和焙炒程度不同，芝麻油的品质、风味等也不同，目前使用的焙炒方式主要有电加热转筒焙炒、红外焙炒和微波焙炒等[5-7]。电加热平底导热油锅炒籽的优点是使原料受热均匀、升温时间短、环保等，主要用于花生、大豆、菜籽等的焙炒。本文采用电加热平底导热油锅焙炒芝麻，研究不同焙炒温度和焙炒时间对芝麻油色泽、氧化稳定性、脂肪酸组成和芝麻木脂素(芝麻素、芝麻林素和芝麻酚)含量的影响；另外，检测了脱脂芝麻粕中的氨基酸和可溶性糖含量，以期为芝麻油生产及芝麻油香味形成机理的研究提供数据参考。 1.1 试验材料 1.1.1 原料与试剂

白芝麻(粗蛋白18.61%，粗脂肪52.30%，灰分5.45%)，购于河南省驻马店市；生芝麻油，用CA 59G 螺旋冷榨机压榨制得；芝麻素标准品(纯度98%)，中国药品生物制品检定所；芝麻林素标准品(纯度97.08%)，实验室自制；芝麻酚标准品(纯度98%)，Alfa Aesar公司；甲醇、正己烷，色谱纯；其他试剂均为分析纯。

1.1.2 仪器与设备

电加热平底导热油锅(40 cm×15 cm×4 mm)，河南省亚临界生物技术有限公司；JM-L80胶体磨，温州市龙湾华威机械厂；LD5-10大容量离心机，北京雷勃尔离心机有限公司；WSL-2比较测色仪，上海精密科学仪器有限公司；Metrohm Rancimat 743型油脂氧化稳定性测定仪，瑞士万通中国有限公司；Dionex Ultimate 3000高效液相色谱仪，戴安中国有限公司；7890A气相色谱仪，美国安捷伦公司；UV-6300双光束紫外可见分光光度计，上海美谱达仪器有限公司；L-8800氨基酸分析仪，日本日立公司；CA 59G螺旋冷榨机，德国IBG Monforts Oekotec GmbH & Co. KG公司。 1.2 试验方法 1.2.1 芝麻油的制取

每次取约1.5 kg的白芝麻，用电加热平底导热油锅在设定的4个温度(220、230、240、250℃)下分别焙炒5、10、15、20、25、30、35、40 min，然后采用水代法制取芝麻油。 1.2.2 脱脂芝麻粕的制取

生芝麻及经过不同时间焙炒(240℃)的芝麻，分别用粉碎机粉碎后进行脱脂处理，脱脂溶剂为正己烷和石油醚(30～60℃)。 1.2.3 色泽的测定

参照GB/T 22460—2008《动植物油脂 罗维朋色泽的测定》。 1.2.4 木脂素类物质的测定

采用薄层色谱法对芝麻油样品进行前处理，参照文献[8]采用高效液相色谱法测定芝麻油中的木脂素类物质含量。 1.2.5 氧化稳定性的测定

采用Metrohm Rancimat 743型油脂氧化稳定性测定仪，取样量5.000 g，测定

温度120℃，空气流量20 L/h，以诱导时间来反映芝麻油的氧化稳定性。 1.2.6 脂肪酸组成的测定

根据GB/T 17376—2008，采用三氟化硼-乙醚法进行芝麻油脂肪酸甲酯的制备。参照文献[9]中的气相色谱分析条件检测芝麻油的脂肪酸组成。根据脂肪酸标样的保留时间进行定性，并根据峰面积归一化法进行定量，计算出芝麻油中脂肪酸的相对含量。

1.2.7 氨基酸含量的测定

参照GB/T 5009.124—2003测定脱脂芝麻粕中的氨基酸含量，参照NY/T 57—1987测定脱脂芝麻粕中的色氨酸含量。 1.2.8 可溶性糖含量的测定

样品前处理：准确称取1.000 g脱脂芝麻粕，加40 mL蒸馏水，摇匀，加10 mL乙酸锌和10 mL亚铁氰化钾溶液，剧烈振荡，超声处理20 min，加水定容至100 mL，离心后得到上清液，稀释5倍即得待测液。

可溶性糖含量的测定，采用蒽酮比色法。样品检测方法及葡萄糖标准曲线的绘制参照毕颖等[10]的方法。葡萄糖标准曲线：Y=5.053 6X+0.031 0(R2 =0.999 8，检测范围0.02～0.14 mg/mL)。 2.1 焙炒过程中芝麻油色泽的变化

将比较测色仪黄值固定为70，灰值固定为0.1，测定芝麻油的红值，研究高温焙炒对芝麻油色泽的影响。芝麻油色泽变化如图1所示。

由图1可知，随着焙炒程度加深，芝麻油的红值逐渐增大。温度为220℃时，红值增加不明显(P>0.05)；230℃焙炒40 min时红值接近8.0；温度较高(240、250℃)时，焙炒初期(0～20 min)随着时间的延长，红值增加显著(P<0.05)，焙炒后期(25～40 min)红值趋于稳定，240℃红值为8.0～8.7，250℃红值为11.0～12.1。芝麻油色泽的加深主要是由于焙炒过程中的非酶褐变反应和磷脂降解[11]，

非酶褐变反应可以产生类黑精色素，而磷脂在加热过程中能引起褐变[12]。根据GB 8233—2008中关于一级芝麻香油色泽(黄值70，红值≤11.0)的规定可知，若采用电加热平底导热油锅焙炒芝麻制取芝麻油，温度设定240℃比较合适。 2.2 焙炒过程中芝麻油木脂素类物质含量的变化 焙炒过程中芝麻素含量的变化如图2所示。

由图2可知，芝麻油中芝麻素的含量随焙炒温度的升高和焙炒时间的延长变化不大，含量在0.84%～1.02%之间。芝麻素具有较好的热稳定性，几乎不溶于水，因此在不同焙炒程度芝麻油中的含量变化不明显[13]。 焙炒过程中芝麻林素含量的变化如图3所示。

由图3可知，随着焙炒程度的加深，芝麻林素的含量逐渐降低，由0.47%降至0.25%。芝麻林素作为芝麻油中诸多抗氧化物质的一种重要的前体物质，在芝麻焙炒过程中，可转化为芝麻酚或其二聚体、芝麻素酚和Samin等物质，转化方式涉及分子间转化、热降解及水解等过程[14]。因此，芝麻林素的含量随焙炒程度的加深而逐渐降低。

焙炒过程中芝麻酚含量的变化如图4所示。

芝麻酚分子结构上带有的1个酚羟基具有较强的抗氧化活性[15]，在焙炒过程中可以由芝麻林素热分解转化而来，但含量不超过0.01%。由图4可知，随着焙炒程度加深，芝麻油中芝麻酚的含量逐渐增多，尤其是在250℃焙炒条件下增加比较明显，由生芝麻油中的未检出增加至焙炒40 min时的0.01%，可能是因为在250℃时，芝麻林素热分解比较剧烈，形成了相对较多的芝麻酚。 2.3 焙炒过程中芝麻油氧化稳定性的变化

芝麻油的氧化稳定性随焙炒温度和焙炒时间的变化如图5所示。

生芝麻油的氧化诱导时间为(4.83±0.07)h。由图5可知，焙炒后芝麻油的氧化稳定性均高于生芝麻油。随着焙炒程度的加深，芝麻油的氧化诱导时间逐渐增大，且

与红值变化趋势相似。焙炒温度较高(240、250℃)时，诱导时间明显延长，240℃焙炒40 min时最大值为(14.47±0.33)h，250℃焙炒40 min时甚至达到(23.5±0.42)h，但此时的芝麻油已有明显焦糊味，从节能和对芝麻油品质的影响考虑，240℃焙炒25～30 min比较适宜。芝麻油氧化稳定性的增强，不但与芝麻中内源性的天然抗氧化物质有关[16]，而且与美拉德反应有关。近年来的研究表明美拉德反应产物具有抗氧化活性[17]，另外，高温焙炒过程可能会使油脂中的脂肪酶、脂氧合酶等酶类钝化，从而提高油脂的氧化稳定性[18]。 2.4 焙炒过程中芝麻油脂肪酸组成的变化

采用气相色谱法检测芝麻油的脂肪酸组成及其含量变化。焙炒过程中芝麻油不饱和脂肪酸含量的变化如图6所示。

由图6可知，高温焙炒过程中，芝麻油不饱和脂肪酸的总量并没有显著变化(P>0.05)，为84.45%～86.42%(包含反式不饱和脂肪酸)。 焙炒过程中芝麻油反式脂肪酸含量的变化如图7所示。

少量不饱和脂肪酸受热后发生了构型变化，形成相应的反式脂肪酸，此过程中只产生了几何异构体，双键位置和数量是保持不变的[19]。焙炒芝麻油中主要有3种反式脂肪酸，包括C18∶1t(反-9-C18∶1)、C18∶2tt(反-9，反-12-C18∶2)和C18∶2ct(顺-9，反-12-C18∶2)，主要为油酸和亚油酸类的反式脂肪酸。由图7可知，随着焙炒程度的加深，芝麻油中反式脂肪酸的总量逐渐增多，含量最大为0.87%，与高海军等[20]的检测结果一致，低于丹麦等国家规定的油脂中反式脂肪酸含量小于2%的限量标准。

2.5 焙炒过程中脱脂芝麻粕中氨基酸含量的变化

在脱脂芝麻粕检测的18种氨基酸中，丝氨酸、胱氨酸、赖氨酸和精氨酸(4种)的含量变化明显，变化趋势如图8所示。

由图8可知，丝氨酸、胱氨酸、赖氨酸和精氨酸的含量减少明显，分别由生芝麻

脱脂粕中的4.36%、1.27%、3.35%、13.74%减少到2.93%、0.55%、1.54%、10.71%。

氨基酸含量的减少主要是因为在焙炒过程中发生了美拉德反应、Strecker降解以及氨基酸自身热降解[21]。赖氨酸和精氨酸是蛋白质中的主要活性氨基酸[22]。就美拉德反应速率而言，不同的氨基酸反应速率不同，碱性氨基酸大于酸性氨基酸，具有ε-NH2的氨基酸大于α-NH2氨基酸，因此在美拉德反应中赖氨酸损失较多[23]；而精氨酸由于胍基的存在呈碱性，也具有很高的反应活性，因此在焙炒过程中赖氨酸和精氨酸都有减少的趋势。半胱氨酸在蛋白质中通常以胱氨酸的形式存在,是产生芝麻油含硫挥发性成分不可或缺的氨基酸[23]。另外，研究表明L-丝氨酸经过热分解可以形成甲基吡嗪和2,3-二甲基吡嗪的羰基化合物前体[24]。结合以上分析，推测丝氨酸、胱氨酸、赖氨酸和精氨酸对焙炒芝麻油香味的形成可能起到了重要的作用。

2.6 焙炒过程中脱脂芝麻粕中可溶性糖含量的变化

对脱脂芝麻粕中的可溶性糖含量进行检测，用SPSS19.0进行单因素方差分析，结果如图9所示。

由图9可知，在240℃焙炒条件下，随着焙炒时间的延长，脱脂芝麻粕中可溶性糖的含量逐渐降低。由生芝麻脱脂粕中的(58.69±0.21)mg/g减少到焙炒40 min时的(15.13±0.70)mg/g。可溶性糖含量的减少可能是由于在焙炒过程中发生了焦糖化反应和美拉德反应。高温焙炒过程中，芝麻中的糖类可能会脱水形成焦糖，或者经过高温裂解形成挥发性醛、酮类物质；另一方面，葡萄糖、果糖等还原糖作为羰基的来源与蛋白质、多肽等的氨基发生美拉德反应，也是导致芝麻油色泽加深和产生浓郁香味的重要原因[23]。至于到底是哪种还原糖参与了反应，还需要做进一步的研究才能确认。

随着焙炒程度的加深，芝麻油的色泽逐渐加深，氧化稳定性逐渐增强，且二者变化

趋势相似。高温焙炒对芝麻油中芝麻素的含量影响不明显，变化范围在0.84%～1.02%之间；芝麻林素的含量逐渐降低，由0.47%降至0.25%；芝麻酚的含量逐渐增多，由生芝麻油中的未检出增大到250℃焙炒40 min时的0.01%。焙炒芝麻油中的反式脂肪酸含量随焙炒温度的升高和焙炒时间的延长逐渐增多，含量最大为0.87%。在240℃焙炒条件下，随着焙炒时间的延长，脱脂芝麻粕中丝氨酸、胱氨酸、赖氨酸和精氨酸的含量明显减少，可能对焙炒芝麻油香味的形成起到了重要的作用。在240℃焙炒条件下，脱脂芝麻粕中可溶性糖含量随焙炒时间的延长呈逐渐降低的趋势，由生芝麻脱脂粕中的(58.69±0.21)mg/g减少到焙炒40 min时的(15.13±0.70)mg/g，脱脂芝麻粕中氨基酸与可溶性糖含量的减少，可能与焙炒过程中发生的美拉德反应等有关。高温焙炒过程对芝麻及芝麻油主要成分的影响很大，从节能和对芝麻油品质的影响考虑，若采用电加热平底导热油锅焙炒芝麻制取芝麻油，温度设定为240℃，焙炒25～30 min比较适宜。

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