芝麻油風(fēng)味成分和營養(yǎng)功能研究進(jìn)展

謝巖黎，趙文紅，孫淑敏，屈凌波(河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院/國家小麥玉米國家工程實(shí)驗(yàn)室，鄭州450001)

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芝麻油風(fēng)味成分和營養(yǎng)功能研究進(jìn)展

謝巖黎，趙文紅，孫淑敏，屈凌波
(河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院/國家小麥玉米國家工程實(shí)驗(yàn)室，鄭州450001)

摘要:綜述芝麻油的組成成分、風(fēng)味物質(zhì)和營養(yǎng)功能等研究進(jìn)展，旨在促進(jìn)芝麻油風(fēng)味物質(zhì)的深入研究，以提升芝麻種植加工的經(jīng)濟(jì)效益，加快芝麻油產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為我國芝麻油料資源的產(chǎn)品開發(fā)和市場開拓提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞:芝麻油;特種成分;風(fēng)味物質(zhì);營養(yǎng)功能

芝麻是世界上最重要的油料作物之一，主要種植在亞洲和非洲。據(jù)世界糧農(nóng)組織2007年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，世界芝麻產(chǎn)量370萬t，亞洲和非洲產(chǎn)量分別為240萬t和115萬t，分別占64%和31%。印度、緬甸和中國是主要的芝麻生產(chǎn)商，產(chǎn)量貢獻(xiàn)分別為74萬、66萬、61萬t，中國在世界芝麻的種植和產(chǎn)量具有重要的地位［1］。芝麻通過溶劑萃取后精煉或焙烤后壓榨制得芝麻油，焙烤芝麻油具有特殊的香味用于調(diào)味，在亞洲國家廣泛食用。芝麻油含有大量木脂素類化合物(1 034 mg/L)、天然維生素E (44mg/L)和植物甾醇等生物活性物質(zhì)［2］，能保護(hù)生物膜的功能，并提高脂蛋白的抗氧化性，特別是對細(xì)胞氧化過程起著重要作用。高含量的亞油酸和亞麻酸是芝麻油的另一個優(yōu)點(diǎn)。與橄欖油相比，芝麻油同樣具有較好的營養(yǎng)成分和保健功能，然而在市面上芝麻油的價格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于橄欖油，本文從組成成分、風(fēng)味物質(zhì)、營養(yǎng)保健功能等方面對芝麻油的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，旨在充分利用芝麻資源，促進(jìn)芝麻油風(fēng)味物質(zhì)的深入研究，以提升芝麻種植加工的經(jīng)濟(jì)效益，加快芝麻油產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為我國芝麻油料資源的產(chǎn)品開發(fā)和國際市場開拓提供科學(xué)依據(jù)。

1　芝麻油的組成成分

1.1芝麻油的脂肪酸組成

芝麻油脂肪酸的組成中飽和脂肪酸含量為12%～19%、不飽和脂肪酸含量為81%～89%，其中單不飽和脂肪37%～40%、多不飽和脂肪酸31%～51%。Beatrice［3，4］等人通過100m×0.25mm的GC毛細(xì)管柱來測定芝麻油中脂類中脂肪酸組成，其中亞油酸含量為45.05%～48.64%、油酸含量為36.64%～39.64% (表1)，多不飽和脂肪酸比例高于橄欖油。劉曉穎［5］等人用氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用法分析鑒定芝麻油主要脂肪酸的種類，發(fā)現(xiàn)芝麻油中除主要脂肪酸組成外尚含有花生四烯酸。芝麻油中除主要脂肪酸外尚含有十一烷酸、二十二烷酸及少量的共軛亞油酸(CLA)的存在。CLA是多不飽和脂肪酸中的一族特殊的成員，其共軛雙健易被氧化，氧化速率與二十二碳六烯酸類似，具有與花生四烯酸類似的抗氧化性能。

表1　芝麻油主要脂肪酸組成

1.2芝麻中的木酚素類化合物

木脂素是芝麻籽中主要的抗氧化物質(zhì)，總含量高達(dá)1.5%～3.0%，與芝麻油的氧化穩(wěn)定性有極大的關(guān)系［6］。木脂素是一類主要通過p－羥基苯乙烯單體的氧化耦合而成的，在植物中廣泛分布的小分子量次生代謝產(chǎn)物。在數(shù)百種植物的木質(zhì)部、根、葉、花和果實(shí)中均發(fā)現(xiàn)有此類物質(zhì)。近年來，人們發(fā)現(xiàn)芝麻種子中木脂素包括脂溶性的木脂素和含有配糖體的水溶性木脂素。脂溶性的木脂素有芝麻素、芝麻林素、芝麻酚、芝麻素酚、芝麻林素酚、P1、松脂醇及sesangolin (表2) ;水溶性的木脂素則是和1～3個葡萄糖相連形成的極性較強(qiáng)的糖苷，如sesaminol glucosides、sesamolinol glucosides、pinoresinol glucosodes及P1glucosides等［7］。

表2　芝麻油中脂溶性木脂素化合物的結(jié)構(gòu)與含量

芝麻素作為油溶性的木脂素，其含量差異可能與芝麻的品種、當(dāng)?shù)氐臍夂蚣巴寥婪N類差異有關(guān)，變化范圍在60.14～69.10mg/100g之間［8］。未焙炒壓榨的芝麻油用酸性白土脫色中，部分芝麻素通過異構(gòu)形成芝麻素的立體異構(gòu)體表芝麻素，其含量為0.28%左右。芝麻素在體內(nèi)主要是通過細(xì)胞色素P-450作用進(jìn)行代謝。有研究表明，表芝麻素對大鼠肝細(xì)胞過氧化物酶的活性增加的比芝麻素高1.4～3倍，對酶基因表達(dá)的倍數(shù)比芝麻素高1.5～14倍，在對降低肝中脂肪合成酶的活性和基因表達(dá)上無顯著差別［9］，芝麻林素在不同加熱條件下轉(zhuǎn)變?yōu)橹ヂ榉?、芝麻酚二聚體和芝麻林酚，從而具有較強(qiáng)的抗氧化性能。芝麻酚是在220℃焙炒芝麻油中含量可達(dá)977.6mg/kg，是使芝麻油穩(wěn)定的主要成分之一，但在脫臭過程中較易除去。在芝麻油中，芝麻酚也以二體形式存在，抗氧化活性比單體強(qiáng)。芝麻素在酸性條件下容易水解，轉(zhuǎn)化為松脂醇，具有較強(qiáng)的抗氧化性。

2　芝麻油的風(fēng)味特性

風(fēng)味是評價植物油質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，歷來受到油脂研究者的重視。風(fēng)味物質(zhì)可分為滋味物質(zhì)(非揮發(fā)性物質(zhì))和香味物質(zhì)(揮發(fā)性物質(zhì))兩類，其中揮發(fā)性風(fēng)味成分對芝麻油整體風(fēng)味起著重要作用，滋味成分則直接影響味感和偏好。

2.1揮發(fā)性成分

有關(guān)芝麻油風(fēng)味研究國內(nèi)報道較多，大量的文獻(xiàn)資料和實(shí)驗(yàn)表明，芝麻香油特征香味成分是芝麻中的蛋白質(zhì)、含氮化合物和自身的糖等加熱發(fā)生美拉德反應(yīng)、焦糖化反應(yīng)的產(chǎn)物，芝麻油香味由基本香味和特征香味組成，不是某一種物質(zhì)的貢獻(xiàn)，而是多種揮發(fā)性化合物共同作用的結(jié)果［10］。目前鑒定出芝麻油中的揮發(fā)性成分有200多種，可歸納為吡嗪、吡咯、吡啶、噻唑、噻吩、呋喃等雜環(huán)類以及含硫化合物、醛、酮、醇、酸、酯、酚、烴類等，其中以吡嗪類、噻唑類、呋喃類、吡咯類為芝麻油中香味成分的主要物質(zhì)［11］。吡嗪類化合物主要呈現(xiàn)燒烤味、堅果味，是芝麻油香味的主要成分;呋喃類化合物對芝麻油香氣產(chǎn)生重要的影響，給予產(chǎn)品一種令人愉快的甜味、果香及焦糖香氣，硫醇、硫醚類化合物具有肉香、海鮮味、咖啡昧、洋蔥味及熱帶水果香等香味特征，雖然含量低，但其香味閾值較低，因此對芝麻油整體風(fēng)味的貢獻(xiàn)很大，主要是由含硫氨基酸和硫胺素的熱降解產(chǎn)生。酚類化合物呈現(xiàn)煙熏香和焦香，對芝麻油香氣豐滿起作用，而酸類、醛類、酮類、酯類、醇類和烴類化合物由于本身的風(fēng)味弱且含量較低，對芝麻油香味的貢獻(xiàn)較?。?2］。

此外，趙芳芳［13］采用HS-GC×GC/TOF MS研究了芝麻油中20種常見冷榨植物油中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，結(jié)果表明，芝麻油中鑒定出的揮發(fā)物總數(shù)為219種。芝麻油和橄欖油中共鑒定出18種共性揮發(fā)性成分，其中醛類化合物在橄欖油和芝麻油中相對含量均較高，該成分是在油脂氧化過程中由烷氧自由基分解形成的，呈現(xiàn)出水果香味、脂肪香味以及具有刺激性的氣味，對油脂風(fēng)味起著重要作用［14］。芝麻油呋喃類等雜環(huán)化合物含量明顯高于橄欖油，橄欖油中1-戊烯-3-醇和壬醛含量則明顯高于芝麻油。芝麻油區(qū)別于橄欖油的特征性揮發(fā)物成分為胡椒醛、2－丙烯酸甲酯，具有特異性香氣。

2.2揮發(fā)性成分的影響因素

芝麻油的揮發(fā)性成分同樣也受到品種、地域環(huán)境及制油工藝和儲藏條件等因素的影響。唐曉丹等12等研究發(fā)現(xiàn)，濃香型芝麻油中乙酸、甲基吡嗪、2－甲氧基苯酚和5H-5-甲醇-6，7-二氫環(huán)戊并吡嗪含量均高于不香型和淡香型芝麻油，這4種風(fēng)味成分相對含量的高低與芝麻油風(fēng)味的濃淡具有重要相關(guān)性。楊冉等［15］比較不同芝麻品種和不同制油工藝對芝麻油風(fēng)味成分的影響。結(jié)果表明:壓榨法芝麻油中冰醋酸和己醛含量高于水代法芝麻油，而5-甲基-2-呋喃甲醛、2-甲氧基-苯酚和1- (5-甲基-2-吡嗪基) -1-乙酮含量低于水代法芝麻油。壓榨法白芝麻油中的甲基吡嗪，水代法黑芝麻油中的2，6-二甲基-4-吡啶胺都比其他類別的芝麻油高，而壓榨法黑芝麻油中的2，5-二甲基吡嗪含量比其他3類芝麻油低。制油工藝對芝麻油的風(fēng)味成分影響尤為重要，秦早［13］研究了不同工藝條件(制油工藝、炒制溫度、香型和儲存時間)對芝麻油主要風(fēng)味物質(zhì)的影響。結(jié)果表明:水代法生產(chǎn)的芝麻油的風(fēng)味物質(zhì)含量明顯高于螺旋壓搾法和液壓壓搾法芝麻油;溫度的控制對于芝麻油的風(fēng)味具有重要意義，過低的溫度不利于芝麻油風(fēng)味物質(zhì)的生成，過高的溫度也會破壞芝麻油風(fēng)味成分;風(fēng)味物質(zhì)的含量高低與芝麻油風(fēng)味的濃淡具有重要相關(guān)性;芝麻油中分子量小、極性低的物質(zhì)隨著儲存時間的增加，其含量逐漸減少，而分子量大、極性高的物質(zhì)比較穩(wěn)定(圖1)。Park等［14］分析了不同制油條件下芝麻油的揮發(fā)性風(fēng)味成分，發(fā)現(xiàn)焙烤溫度在213～247℃之間，總揮發(fā)性物質(zhì)含量和吡嗪的含量變化比較明顯(P＜0.05)，吡嗪是芝麻油中主要的風(fēng)味成分。通過主成分分析，焙烤溫度比焙烤時間對芝麻油風(fēng)味成分的影響更大。213、230℃和247℃下焙烤芝麻種子得到的芝麻油明顯不同于其他溫度的芝麻油。

圖1　SPME-GC-MS分析得到的芝麻油風(fēng)味成分的標(biāo)準(zhǔn)指紋圖譜［16］

3　芝麻油的營養(yǎng)學(xué)功能

氧化應(yīng)激可能被視為自由基的產(chǎn)生和抗氧化防御系統(tǒng)之間的失衡。芝麻中含有豐富的木脂素類化合物，是一種有潛力的抗氧化劑的食物來源［17］。

3.1芝麻油的機(jī)體抗氧化功能

Hsu等［18］人觀察腸外芝麻油對脂多糖誘導(dǎo)的肝氧化應(yīng)激的影響，研究表明，芝麻油降低脂質(zhì)過氧化和羥基自由基，增加超氧化物歧化酶和過氧化氫酶活性，因此，腸外香油可以降低氧化應(yīng)激水平、降低大鼠內(nèi)毒素中毒后肝臟障礙。Prasanthi等人［19］探討了芝麻油對探討氰戊菊酯(Fen)人工合成的擬除蟲菊酯引起的氧化應(yīng)激的影響，研究表明，芝麻油飲食顯著地降低FEN誘導(dǎo)的肝組織的氧化應(yīng)激。在FEN +1 000組，LPO、GSH狀態(tài)，蛋白質(zhì)羰基含量、肝臟和其他組織中的抗氧化防御系統(tǒng)達(dá)到了正常水平，表明芝麻油飲食能抵消因FEN誘導(dǎo)產(chǎn)生的氧化損傷。Hussien等［20］人研究了芝麻油對氯氰菊酯誘導(dǎo)腦毒性的保護(hù)作用，結(jié)果表明，芝麻油能抑制由氯氰菊酯誘導(dǎo)腦毒性，這和降低氧化應(yīng)激和保護(hù)抗氧化的酶密切相關(guān)。

由大腦中動脈閉塞(MCAO)誘導(dǎo)的大鼠腦缺血損傷模型，對膳食中的芝麻油的神經(jīng)保護(hù)作用進(jìn)行評價，在MCAO組(陰性對照組)，觀察到抗氧化酶的活性降低、非酶抗氧化劑的濃度降低，脂質(zhì)過氧化程度增加，大鼠20%的芝麻油飲食改善MCAO + SO組的抗氧化狀態(tài)，神經(jīng)行為活動的結(jié)果也支持了研究的生化數(shù)據(jù)，結(jié)果表明，芝麻油通過其抗氧化作用保護(hù)了大鼠腦缺血造成的損害［21］。Hsu等人［22］探討了芝麻酚對次氮基三乙酸鐵(Fe-NTA)的誘導(dǎo)的小鼠急性腎損傷預(yù)防性保護(hù)作用，得出芝麻酚保護(hù)小鼠通過抑制活性過氧化物的產(chǎn)生引起的相關(guān)急性腎損傷，對Fe-NTA誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激進(jìn)行保護(hù)。

3.2芝麻油對低密度脂蛋白氧化保護(hù)功能

低密度脂蛋白氧化修飾是動脈粥樣硬化形成中重要的因素，也是一個旨在減緩疾病進(jìn)展的干預(yù)目標(biāo)。芝麻素酚是一種比α-生育酚和藥物probucol更有效降低由2，2'－偶氮二異丁基脒二鹽酸鹽(AAPH)產(chǎn)生的過氧化氫自由基。利用免疫組織化學(xué)方法的測定脂質(zhì)過氧化的二級產(chǎn)品，芝麻素酚完全抑制4-羥基壬烯醛(4-HNE)和丙二醛(MDA)的形成，并具有劑量依賴關(guān)系。藥物普羅布考和α-生育酚在相同的濃度表現(xiàn)出較小的抑制作用，研究表明，芝麻素酚是一種有效的抗氧化劑，能保護(hù)低密度脂蛋白免于被氧化［23］。Marzook等人［24］研究了芝麻油對慢性暴露于由移動電話的蜂窩塔產(chǎn)生電磁輻射(EMR)的影響，與對照組相比，暴露組SOD和CAT活性顯著降低，在芝麻油攝入組活性顯著增高且存在劑量關(guān)系，并且脂蛋白組分的被逆轉(zhuǎn)，在高密度脂蛋白(運(yùn)輸膽固醇從外周組織到肝臟)顯著提高，低密度脂蛋白(運(yùn)送膽固醇的外周組織)下降明顯。

3.3芝麻油的抗炎作用

非酒精性脂肪肝是最常見的慢性肝臟肝病，包括脂肪變性、非酒精性脂肪性肝炎和肝硬化，非酒精性脂肪肝與肝癌的風(fēng)險增加相關(guān)。研究人員把C57BL/6J小鼠分為四組，Ⅰ組喂飼蛋氨酸和膽堿充足(MCS)的飼料28d，Ⅱ-Ⅳ組小鼠喂飼蛋氨酸膽堿缺乏(MCD)飼料28d誘導(dǎo)脂肪肝炎。從22～28d I組給予礦物油(2mL/kg)，Ⅲ和Ⅳ分別給予芝麻油1mL/kg和2mL/kg，第29d處死小鼠做肝臟組織學(xué)病理學(xué)研究。與正常組相比，谷草轉(zhuǎn)氨酶、谷丙轉(zhuǎn)氨酶、一氧化氮、丙二醛、腫瘤壞死因子-α、白細(xì)胞介素-6、白細(xì)胞介素-1β、瘦素和轉(zhuǎn)化生長因子β1 (TGF-β1ββ)所有指標(biāo)在MCD喂養(yǎng)組均比較高，且MCD飲食喂養(yǎng)組小鼠由于脂肪變性造成嚴(yán)重肝損傷和壞死性炎癥(圖2) ;飼喂芝麻油組的小鼠(Ⅲ、Ⅳ組)與MCD (Ⅱ)組相比，脂肪細(xì)胞變性的程度依次降低(P＜0.05)，芝麻油抑制MCD喂養(yǎng)的小鼠產(chǎn)生的炎癥細(xì)胞因子、瘦素和轉(zhuǎn)化生長因子-β和氧化應(yīng)激反應(yīng)。組織學(xué)研究表明，芝麻油通過降低炎癥細(xì)胞因子、瘦素和轉(zhuǎn)化生長因子－β和低氧化應(yīng)激，芝麻油降低了MCD飼喂造成的肝細(xì)胞的脂肪變性，對肝纖維化提供顯著的保護(hù)作用［25］。

圖2　芝麻油對MCD誘導(dǎo)的肝細(xì)胞脂肪變性的影響

4　結(jié)論

芝麻油中不飽和脂肪酸含量為81%～89%，其中單不飽和脂肪37%～40%;多不飽和脂肪酸31%～51%，其中亞油酸含量為45.05%～48.64%、油酸含量為36.64%～39.64%，多不飽和脂肪酸比例高于橄欖油。芝麻中主要的抗氧化物質(zhì)是木脂素化合物，木脂素包括脂溶性的木脂素和含有配糖體的水溶性木脂素。脂溶性的木脂素有芝麻素、芝麻林素、芝麻酚、芝麻素酚、芝麻林素酚、P1、松脂醇及sesangolin;目前鑒定出芝麻油中的揮發(fā)性成分吡嗪類、噻唑類、呋喃類、吡咯類為芝麻油中香味成分的主要物質(zhì)。橄欖油和芝麻油在加工和貯藏過中均表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性，兩者在營養(yǎng)成分、風(fēng)味特點(diǎn)和加工貯藏穩(wěn)定性上旗鼓相當(dāng)。但是國外對橄欖油和芝麻油油料資源的認(rèn)識和理解差距很遠(yuǎn)，我國應(yīng)加快芝麻油料資源的開發(fā)，從營養(yǎng)學(xué)角度探索芝麻油資源的優(yōu)勢，讓國內(nèi)外更多的消費(fèi)者更好地了解芝麻油，為我國油料資源的國際貿(mào)易提供科學(xué)依據(jù)。

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(責(zé)任編輯李婷婷)

Research Advancement of Composition，F(xiàn)lavor and Nutritional Function of Sesame Oil

XIE Yan-li，ZHAO Wen-hong，SUN Shu-min，QU Ling-bo
(School of Food Science and Technology，Henan University of Technology/National Engineering Laboratory for Wheat and Com，Zhengzhou 450001，China)

Abstract:The composition，flavor and nutritional function of sesame oil were reviewed to promote industry development and economic benefits of sesame oil and provide scientific basis for the prduct development and international trade of sesame oil resources in China．

Keywords:sesame oil; composition; flavor; nutritional function

通訊作者:屈凌波(1963—)，男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向:糧油食品營養(yǎng)化學(xué)。

作者簡介:謝巖黎(1971—)，女，博士，教授，研究方向:食品營養(yǎng)與安全。

基金項(xiàng)目:糧食公益行業(yè)科研專項(xiàng)(項(xiàng)目編號: 201313011-1) ;河南工業(yè)大學(xué)“省屬高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金”(項(xiàng)目編號: 2014YWJC06)。