芝麻在儲藏過程中的生物化學變化

◎馬夢蘋，張來林

（河南工業(yè)大學糧油食品學院，河南 鄭州 450001）

芝麻在儲藏過程中的生物化學變化

◎馬夢蘋，張來林

（河南工業(yè)大學糧油食品學院，河南 鄭州 450001）

在儲藏過程中，芝麻所含3大營養(yǎng)物質(zhì)皆發(fā)生了相應(yīng)的生物化學變化。其中，糖類物質(zhì)在有氧呼吸和無氧呼吸作用下被氧化分解生成二氧化碳、水及乙醇等；脂類物質(zhì)經(jīng)酶促反應(yīng)和非酶促反應(yīng)作用生成過氧化物、甘油和游離脂肪酸等；蛋白質(zhì)類物質(zhì)在不同的酸度條件下分解生成氨基酸或進一步分解生成氨、硫化氫和胺類物質(zhì)等。

芝麻；儲藏過程；生物化學變化

我國一直以來就有“芝麻王國”之稱， 眾多科研工作者對擴大芝麻的應(yīng)用范圍、提升芝麻的應(yīng)用價值進行了深入研究，其中包括芝麻中的香味成分及功能性成分的提取及檢測、芝麻蛋白的提取及其功能性研究、香油的加工工藝流程及品質(zhì)改進、香油的摻偽檢測技術(shù)等[1]。然而，對于芝麻儲藏方面的研究比較少。所以，探討在儲藏過程中芝麻籽粒發(fā)生的生物化學變化，可為芝麻的科學儲藏提供更多的理論基礎(chǔ)。

芝麻主要成分及含量見表1，可見芝麻含有豐富的油脂和蛋白質(zhì)[2,3]。隨著儲藏時間的延長，芝麻籽粒自身的生理功能衰退，內(nèi)部的酶活力下降，芝麻種子生活力減弱。究其根源，是由于芝麻籽粒中糖類、脂類、蛋白質(zhì)等物質(zhì)在芝麻儲藏過程中發(fā)生了一系列的生物化學變化。

1 糖類

新收獲的芝麻種子脫離了植株，依然是活的有機體，在儲藏期間利用它們自身的營養(yǎng)物質(zhì)仍在繼續(xù)進行生命活動，而呼吸作用是維持其生命活動的基礎(chǔ)[4]。芝麻作為一種油料，其籽粒的呼吸作用分為有氧呼吸和無氧呼吸兩種類型。呼吸作用主要發(fā)生在胚部，以碳水化合物（即糖類物質(zhì)）的消耗為基礎(chǔ)，以有氧呼吸為主。

表1 黑、白芝麻原料組成成分及含量

有氧呼吸是芝麻籽粒在游離氧充足的條件下，通過一系列酶的催化作用，碳水化合物徹底氧化分解成CO2和H2O，并且釋放能量的過程。其總反應(yīng)式為:

其產(chǎn)生的能量大約有40%儲存在ATP中，其余的能量則以熱能散發(fā)出來，這也是糧堆發(fā)熱的原因之一。

芝麻在密封儲存的條件下，會形成缺氧環(huán)境。芝麻籽粒在無氧或缺氧的條件下會進行另一種呼吸作用，稱為無氧呼吸。此種呼吸作用屬于不完全氧化反應(yīng)，會產(chǎn)生乙醇，也叫酒精發(fā)酵，其反應(yīng)式為:

除了密閉條件之外，在通風不好的情況下，糧堆內(nèi)部也是以無氧呼吸為主[5]。無氧呼吸最終產(chǎn)生的酒精會使植物細胞受到毒害，此外，也加速了對糖類物質(zhì)的進一步消耗。

因此，在芝麻儲藏過程中，要采取各種措施將有氧呼吸和無氧呼吸控制在最低水平，減少芝麻籽粒所含糖類物質(zhì)的損耗。

2 脂類

在儲藏過程中，芝麻所含脂類會發(fā)生氧化與水解兩種變化。

脂類被氧化可以產(chǎn)生過氧化物，不飽和脂肪酸被氧化后產(chǎn)生羰基化合物，如醛類、酮類等物質(zhì)。脂類氧化又叫氧化酸敗，其可分為酶促氧化和非酶促氧化。芝麻中脂類的酶促氧化作用是脂氧合酶作用的，其反應(yīng)式如下:

脂氧合酶集中在胚部，有些成分可以被脂氧合酶催化的共氧化反應(yīng)所氧化，特別是親油物質(zhì)、敏感化合物，包括色素、脂溶性維生素（VA、VE）、不飽和脂肪酸及蛋白質(zhì)中的巰基。

脂類水解就是指脂類被脂肪酶水解產(chǎn)生甘油和游離的脂肪酸，尤其是當芝麻發(fā)生霉變后，霉菌內(nèi)的脂肪水解酶有很強的催化作用，芝麻中的脂類物質(zhì)很容易被分解[5]。脂類水解是脂類的非酶促氧化反應(yīng)，其與酶促氧化反應(yīng)的初始產(chǎn)物相同，即脂肪酸氫過氧化物，但是兩個過程有本質(zhì)的區(qū)別，非酶促反應(yīng)的催化劑主要是金屬離子。

芝麻中含有生育酚、芝麻酚、芝麻素、芝麻林素等活性物質(zhì)，都屬于天然的抗氧化劑，對芝麻本身有一定的保護作用，一般在正常的儲存條件下氧化變質(zhì)的現(xiàn)象不明顯。只要不發(fā)生氧化，水解也很難發(fā)生。一旦發(fā)生脂類氧化，就會產(chǎn)生難聞的哈喇味和酸敗味。因此，聞氣味是判斷脂類是否氧化的有效方法。

3 蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)是細胞中含量最多的有機分子[6]，其含量用氮含量表示。氮含量又分為蛋白氮和非蛋白氮。非蛋白氮主要指氨基氮，而蛋白氮，即真蛋白(trueProtein，TP)是指除去非蛋白質(zhì)氮以外的蛋白態(tài)氮所計算得到的蛋白。芝麻在儲藏過程中氨基氮含量上升，真蛋白氮含量下降，但含氮總量基本保持不變[5]。芝麻籽粒中蛋白質(zhì)的變化，與pH值的高低有密切關(guān)系，當pH值小于4.2時，部分蛋白質(zhì)因植物細胞酶的作用分解成氨基酸，且較穩(wěn)定，并不造成損失，但當pH值大于4.2時，由于腐敗菌的活動，氨基酸便被分解成氨、硫化氫和胺類物質(zhì)，使蛋白質(zhì)品質(zhì)下降。當梭菌占主導(dǎo)地位時，氨基酸改變甚多，主要包括3種反應(yīng)，即脫氨基作用、脫羧酸作用和氧化-還原偶聯(lián)反應(yīng)，其結(jié)果是生成胺、二氧化碳、酮酸和脂肪酸[7]。

綜上所述，芝麻在儲藏過程中，其所含三大營養(yǎng)物質(zhì)皆發(fā)生了相應(yīng)的生物化學變化。其中，糖類物質(zhì)在有氧呼吸和無氧呼吸作用下被氧化分解生成二氧化碳、水及乙醇等;脂類物質(zhì)經(jīng)酶促反應(yīng)和非酶促反應(yīng)作用生成過氧化物、甘油和游離脂肪酸等;蛋白質(zhì)類物質(zhì)在不同的酸度條件下分解生成氨基酸或進一步分解生成氨、硫化氫和胺類物質(zhì)等。因此，在儲藏保管芝麻時，要控制糧堆的氧氣濃度、溫度及霉變情況，盡量減少芝麻營養(yǎng)物質(zhì)的損失。

[1]梁少華，畢艷蘭，汪學德，等.國內(nèi)芝麻加工應(yīng)用研究現(xiàn)狀[J].中國油脂，2010，35（12）:4-5.

[2]劉玉蘭，陳劉楊，汪學德，等.不同壓榨工藝對芝麻油和芝麻餅品質(zhì)的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2011（6）: 382-386.

[3]劉玉蘭，陳劉楊，汪學德，等.芝麻品種和制油工藝對芝麻油品質(zhì)的影響[J].油脂加工，2010，35（2）: 6-10.

[4]詹繼悟.糧食和油料種子在儲藏期間的呼吸作用[J].糧食科技與經(jīng)濟，1998（4）:29-31.

[5]王若蘭.糧油儲藏學[M].北京:中國輕工業(yè)出版社，2009:47-55.

[6]蔡靜平.糧油食品微生物[M].北京:中國輕工業(yè)出版社，2002:111-114.

[7]李巖東，戴麗梅.飼料青貯過程中的生物化學變化[J].飼料與添加劑，2012（3）:70.

Biochemical Changes of Sesame in Storage

Ma Mengping, Zhang Lailin
（College of Cereal and Oil Food, Henan University of Technology, Henan Zhengzhou 450001, China）

The sesame contains three major nutrients: sugar, lipid, protein. The corresponding biochemical changes have taken place in the process of sesame storage. The sugar material is broken down carbon dioxide, water and ethanol, etc. under aerobic and anaerobic respiration by oxidative generates. Lip-id material generates peroxide, glycerol and free fatty acids, etc. by enzymatic reaction and hydrolysis reaction. Protein material decomposes amino acids or further decomposition of ammonia, hydrogen sulfide and amine, etc. under the condition of different acidity.

Sesame seed; Storage process; Biochemical changes

S565.3

馬夢蘋（1991-），女，河南鶴壁人，碩士研究生，主要研究方向：糧油儲藏技術(shù)與倉儲管理。