低溫壓榨芝麻油的工藝研究

魏 東，竇福良

(臨沂師范學院生命科學學院，山東 臨沂 276005)

低溫壓榨芝麻油的工藝研究

魏 東，竇福良

(臨沂師范學院生命科學學院，山東 臨沂 276005)

通過單因素和正交試驗分析，確定了低溫壓榨芝麻油的最佳工藝條件為芝麻粉碎粒度20目、壓榨溫度50℃、時間60min、壓力40MPa。在此條件下芝麻油提取率43.46%。此工藝條件下生產(chǎn)的芝麻油樣品含有豐富的抗氧化成分，不含苯并芘，理化指標和氧化穩(wěn)定性好于普通芝麻油。

芝麻油；提取；抗氧化；苯并芘

芝麻屬胡麻科胡麻屬植物，是我國四大油料之一，也是一種經(jīng)濟作物。我國芝麻產(chǎn)量約占世界芝麻總產(chǎn)量的34%，素有“芝麻王國”之稱[1]。芝麻油含有豐富的油酸、亞油酸、花生烯酸，對降低膽固醇、軟化血管，防治心腦血管疾病非常有益。同時，還含有芝麻酚、芝麻素、VE等抗氧化物質(zhì)，具有明顯的延緩衰老的作用，因此，芝麻油素有“油中之王”之稱[2]。

芝麻油的傳統(tǒng)提取方法主要有高溫壓榨法、水代法、溶劑浸出法。水代法制得的小磨香油是一種香味濃郁的高級調(diào)味油，然而水代法的缺點在于：勞動強度大，出油率低，蛋白質(zhì)變性嚴重。溶劑浸出法存在設備多、投資大、成本高、溶劑殘留量超標等問題。普通壓榨法，芝麻經(jīng)高溫煎炒，造成蛋白質(zhì)嚴重變性，以及熱不穩(wěn)定成分的破壞及揮發(fā)物的損失，并且容易導致致癌物質(zhì)苯并芘嚴重超標。因此有必要對芝麻不經(jīng)高溫煎炒，低溫下進行壓榨取油的工藝研究。本實驗探討了不同因素對芝麻油提取率的影響，并通過正交試驗進行優(yōu)化，并對低溫壓榨芝麻油的品質(zhì)進行了鑒定。芝麻籽粒的種皮中含有大量的草酸和肌醇六磷酸，這兩種抗營養(yǎng)因子與礦質(zhì)元素和蛋白質(zhì)結(jié)合，嚴重影響營養(yǎng)的消化和吸收[3]，所以提取芝麻油時，為了充分利用芝麻餅粕開發(fā)優(yōu)質(zhì)芝麻蛋白粉，原料應選用脫皮白芝麻。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

脫皮白芝麻 江蘇省新沂市沙溝香油有限公司臨沂分公司。

氫氧化鉀、硫代硫酸鈉、碘化鉀、中性氧化鋁、環(huán)己烷(均為分析純)；正己烷、甲醇(均為色譜純)；芝麻素標準品、芝麻酚標準品 Sigma公司。

1.2 儀器與設備

101-2電熱鼓風干燥箱；FW100高速萬能粉碎機；6YZ-230型液壓榨油機；BS684型通用羅維朋比色儀；RE52-86A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀；FA2004N電子分析天平；SCL-10Avp高效液相色譜儀 島津國際貿(mào)易(上海)有限公司；Rancimat743型油脂氧化酸敗儀 瑞士萬通公司。

1.3 方法

1.3.1 芝麻油生產(chǎn)工藝流程

原料清理 → 低溫干燥 → 粉碎 → 低溫壓榨 → 沉淀 →過濾 → 包裝

1.3.2 操作方法

選用脫皮白芝麻，采用小于60℃的溫度進行干燥，使水分含量降低到一定的范圍內(nèi)，用組織粉碎機粉碎，然后用液壓榨油機進行低溫壓榨制取毛油。毛油再經(jīng)過24h沉淀，然后過濾，便得到低溫壓榨芝麻油。

1.3.3 測定方法

水分及揮發(fā)物含量的測定參照GB/T 14489.1—2008《油料水分及揮發(fā)物含量測定》；色澤測定參照(羅維朋法) GB/T 22460—2008《動植物油脂羅維朋色澤的測定》；過氧化值的測定按GB/T 5538—2005《動植物油脂 過氧化值測定》 標準進行操作；酸價的測定按GB/T 5530—2005《動植物油脂 酸值和酸度測定》標準進行操作；加熱試驗(280℃)按GB 11765—2003《油茶籽油》標準進行操作；苯并芘的測定：反相高效液相色譜法，按照GB/T 22509—2008《動植物油脂苯并(a)芘的測定：反相高效液相色譜法》標準進行操作；芝麻素的測定采用高效液相色譜法[4-5]，測定條件：Kromasil色譜柱(C18， 250mm×4.6mm，5μm)，柱溫30℃，流動相甲醇-水為7:3，流速1.0mL/min，檢測波長287nm；芝麻酚的測定采用高效液相色譜法[6]，測定條件：Kromasil色譜柱(C18，250mm×4.6mm，5μm)，柱溫30℃，流動相甲醇-水為7:3，流速1.0mL/min，檢測波長300nm；VE含量的測定：參照張春紅等的測定方法[7-8]。芝麻油氧化穩(wěn)定性測定：采用Rancimat743型油脂氧化酸敗儀測定，測定條件：樣品用量3.0g，溫度由20℃加熱至120℃，空氣流量20L/h。

1.3.4 實驗設計

本研究以芝麻的水分含量、芝麻粉碎的顆粒度、壓榨溫度、時間和壓力為單因素進行試驗，研究不同因素對油脂提取率的影響。在單因素研究的基礎(chǔ)上以提取率為測定指標，選擇芝麻粉碎粒度、壓榨溫度、壓榨時間、壓力4因素設計正交試驗，優(yōu)化油脂提取的最佳工藝條件。

2 結(jié)果與分析

2.1 芝麻油提取工藝的單因素試驗

2.1.1 芝麻含水量對芝麻油提取率的影響

控制物料粒度20目、壓榨溫度50℃、壓榨時間45min、壓力35MPa條件下，考察物料水分含量對油脂提取率的影響，結(jié)果如圖1所示。

圖1 水分含量對提取率的影響Fig.1 Effect of water content on extraction rate of sesame oil

由圖1可以看出，在一定的壓榨溫度、時間、壓力下，隨著芝麻水分含量的變化，低溫壓榨芝麻油的提取率也發(fā)生變化，當水分含量在4.5%時提取率開始下降，水分含量大于5.5%，芝麻油提取率的下降速度明顯加快；當芝麻中水分含量太低(＜3.5%)，壓榨時芝麻仁易成碎粉，高壓下易被壓實而影響芝麻油的提取率，所以芝麻壓榨前應在50～55℃的低溫下進行干燥，使芝麻的含水量控制在3.5%～4.5%。

2.1.2 芝麻顆粒度對芝麻油提取率的影響

控制物料水分含量3.5%～4.5%、壓榨溫度50℃、壓榨時間45min、壓力35MPa條件下，考察芝麻顆粒度對芝麻油提取率的影響，結(jié)果如圖2所示。

圖2 顆粒度對提取率的影響Fig.2 Effect of granule size on extraction rate of sesame oil

由圖2可以看出，芝麻顆粒度為20目時，芝麻油得率最高，為40.9%，而粒度過粗或過細均不利于油脂的提取。當物料粒度從10目降到20目時，芝麻油得率從39.8%升高到了40.9%。但當物料粒度再進一步降低到40目時，芝麻油得率較20目時，降低了0.5%。所以壓榨時物料粒度以20目為宜。

2.1.3 壓榨溫度對芝麻油提取率的影響

在物料水分含量3.5%～4.5%、粒度20目、壓榨時間45min、壓力35MPa條件下，考察壓榨溫度對油脂提取率的影響，結(jié)果如圖3所示。

圖3 壓榨溫度對提取率的影響Fig.3 Effect of extraction temperature on extraction rate of sesame oil

由圖3可以看出，油脂提取率隨溫度的升高而增加，當溫度超過50℃時增長的趨勢減緩。考慮到芝麻蛋白在溫度超過60℃后，長時間受熱易變性，初步確定壓榨溫度為50℃。

2.1.4 壓榨時間對芝麻油提取率的影響

控制物料水分含量3.5%～4.5%、粒度20目、壓榨溫度50℃、壓力35MPa條件下，考察壓榨時間對油脂提取率的影響，結(jié)果如圖4所示。

圖4 壓榨時間對提取率的影響Fig.4 Effect of extraction time on extraction rate of sesame oil

由圖4可以看出，芝麻油提取率在60min前隨時間延長而增加迅速，但60min后隨時間延長增加趨勢減緩。為提高生產(chǎn)效率，壓榨時間不宜過長，60min左右較為理想。

2.1.5 壓榨壓力對芝麻油提取率的影響

壓榨壓力是低溫壓榨芝麻油最重要的操作參數(shù)之一。在物料水分含量3.5%～4.5%、粒度20目、壓榨溫度50℃、壓榨時間60min條件下，考察壓力對油脂提取率的影響，結(jié)果如圖5所示。

由圖5可以看出，提取壓力增加，油脂的提取率升高，當壓力增大到40MPa時，芝麻油的提取率增加緩慢。從經(jīng)濟角度和安全方面考慮，提取壓力過大，會導致設備投資和操作費用大幅度增加，同時高壓設備的安全性隱患也會增大，此外，當提取壓力過高時，其他成分被提出的可能性也會隨之增大，對產(chǎn)品質(zhì)量會造成一定的影響，因此提取壓力為40MPa較好。

圖5 壓榨壓力對提取率的影響Fig.5 Effect of pressure on extraction rate of sesame oil

2.2 最佳工藝條件的確定

單因素試驗中，芝麻水分含量小于3.5%或大于4.5%都影響芝麻油的提取率，而使水分控制在某一具體的含量比較困難，所以壓榨前應在一定的低溫條件下進行干燥，使芝麻的含水量控制在3.5%～4.5%范圍之內(nèi)。

表1 正交試驗因素和水平表Table1 Factors and levels of orthogonal experiments

表2 正交試驗結(jié)果Table2 Results of orthogonal experiments

依據(jù)單因素試驗結(jié)果，以提取率為測定指標，設計正交試驗，因素、水平見表1，結(jié)果見表2。由表2可知，影響芝麻油提取率的因素大?。篋＞C＞A＞B。低溫壓榨芝麻油工藝的最佳條件為D2C3A2B2，即粒度20目、壓榨溫度50℃、壓榨時間60min、壓力40MPa。在此條件下芝麻油的提取率為43.46%。

表3 不同取油方法對芝麻油品質(zhì)的影響Table3 Effects of different extraction methods on the quality of sesame oil

2.3 低溫壓榨芝麻油的品質(zhì)鑒定

由表3可知，低溫壓榨芝麻油在外觀性狀上優(yōu)于普通壓榨芝麻油和水代法芝麻油，色澤為淺黃色。低溫壓榨芝麻油的理化強制指標：酸價0.26mg KOH/g，過氧化值0.12mmol/kg，加熱試驗(280℃)油色不變深，無析出物，完全符合成品芝麻油的一級標準(GB 8233—2008《芝麻油》)。從表3還可以看出，低溫壓榨芝麻油除了氣味滋味稍遜色于水代法芝麻油和普通壓榨芝麻油外，其他所有質(zhì)量指標均優(yōu)于水代法芝麻油和普通壓榨芝麻油。低溫壓榨芝麻油工藝簡單，不存在脫膠、脫色、脫酸等精煉過程便可達到國家芝麻香油一級水平，且不經(jīng)高溫煎炒，無致癌物質(zhì)苯并芘的生成。

表4 不同取油方法對芝麻油抗氧化成分含量和氧化穩(wěn)定性的影響Table4 Effects of different extraction methods on the content of antioxidant components and oxidative stability of sesame oil

一般認為，芝麻油較其他油脂有更好的保健功能和抗氧化性，主要原因是因為芝麻中含有木脂素類和生育酚類兩大類抗氧化物質(zhì)[9-10]。芝麻中的抗氧化物質(zhì)能有效地清除細胞內(nèi)的自由基，阻止體內(nèi)產(chǎn)生過氧化脂質(zhì)，延緩細胞衰老從而體現(xiàn)出抗氧化活性[11]。不同工藝條件下制取的芝麻油的抗氧化成分及含量和氧化穩(wěn)定性測試結(jié)果見表4。從表4可以看出，不同工藝所得的芝麻油均含有豐富的抗氧化成分芝麻素(1.90～3.50mg/g)、芝麻酚(0.098～0.028g/kg)、VE(0.423～0.465g/kg)，含量沒有顯著性差異。由表4還可以看出，低溫壓榨所得芝麻油誘導時間最長，氧化穩(wěn)定性最好，誘導時間最高達到了27.36h，明顯較其他芝麻油好，而低溫壓榨芝麻油的芝麻素、芝麻酚和VE含量并不比其他制油方法所得芝麻油高，說明制油工藝條件對芝麻油氧化穩(wěn)定性有著至關(guān)重要的作用。

3 結(jié) 論

3.1 低溫壓榨芝麻油全過程采用低溫，芝麻蛋白變性程度低，顏色變化小，便于生產(chǎn)高活性優(yōu)質(zhì)芝麻蛋白，提升了芝麻深加工的附加值。

3.2 低溫壓榨芝麻油香味稍遜色于其他芝麻香油，其余各項質(zhì)量指標均優(yōu)于其他芝麻油，達到國家一級油標準。生產(chǎn)過程不經(jīng)高溫煎炒，無苯并芘的生成。油脂色澤較淺，為淡黃色，更接近國外芝麻香油的外觀品質(zhì)。

3.3 通過單因素和正交試驗可得，影響低溫壓榨芝麻油提取率的主要因素依次為：壓榨壓力、壓榨時間、物料粒度、壓榨溫度。低溫壓榨芝麻油工藝的最佳條件：粒度20目、壓榨溫度50℃、壓榨時間60min、壓力40MPa。在此條件下芝麻油提取率為43.46%。

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Cold Pressed Processing of Sesame Oil

WEI Dong，DOU Fu-liang
(College of Life Sciences, Linyi Normal University, Linyi 276005, China)

The optimal technological parameters of cold pressed sesame oil were investigated by single factor and orthogonal experiments. Results indicated that the optimal extraction condition processing parameters were the sesame power granule size of 20 mesh, extraction temperature of 50 ℃, extraction time of 60 min and extraction pressure of 40 MPa. Under the optimal extraction conditions, the extraction of sesame oil was 43.46%. Meanwhile, the sesame oil extracted under the optimal extraction conditions was rich in antioxidant components without benzopyrene, and exhibited a better physicochemical properties and oxidative stability than ordinary sesame oil.

sesame oil；extraction；antioxidant activity；benzopyrene

TS224.3

A

1002-6630(2010)22-0260-04

2010-07-01

國家星火計劃項目(2008G1690001)

魏東(1969—)，男，副教授，碩士，研究方向為食品生物技術(shù)和食品新資源開發(fā)。E-mail：weid1128@163.com