芝麻品種對(duì)芝麻醬品質(zhì)特性的影響

劉素慧,汪學(xué)德,*,魏其超,曹艷明

(1.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院,河南鄭州 450001;2.河南駐馬店頂志油脂有限公司,河南駐馬店 463000)

芝麻是世界上最古老的優(yōu)質(zhì)油料作物之一[1],廣泛種植在熱帶和亞熱帶地區(qū)[2],種皮顏色有白、黑、其他純色和雜色[3],其中黑色和白色是典型的顏色[4]。黑、白芝麻在物理化學(xué)組分和生物活性上存在明顯差異。黑芝麻為我國(guó)傳統(tǒng)的滋補(bǔ)肝腎類中藥,具有較大的藥用價(jià)值,受到中醫(yī)和養(yǎng)生學(xué)家的推崇,常作為藥膳治療一些疾病[5]。黑芝麻多用來(lái)加工成黑芝麻糊、黑芝麻乳等;與黑芝麻相比,白芝麻價(jià)格較低,常用來(lái)加工成芝麻香油、小磨麻油、芝麻醬等。

芝麻醬營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高,濃香醇厚,深受消費(fèi)者的喜愛(ài)。目前,對(duì)白芝麻醬的研究較少且集中在改善芝麻醬穩(wěn)定性[6-7]方面,對(duì)黑芝麻醬的研究鮮有報(bào)道,芝麻原料對(duì)芝麻醬品質(zhì)影響方面的研究尚屬空白。因此,本文選取黑白芝麻品種各兩個(gè),對(duì)其制備的芝麻醬品質(zhì)進(jìn)行分析研究,為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)加工利用黑白芝麻提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

實(shí)驗(yàn)所用4個(gè)芝麻品種及來(lái)源如表1。

表1 芝麻品種Table 1 Sesame varieties

三氟化硼 分析純,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;乙醚、甲醇 分析純,天津市天力化學(xué)試劑有限公司;三氯甲烷 分析純,煙臺(tái)雙雙化工有限公司等。

JM-L80膠體磨 溫州市龍灣華威機(jī)械廠;高速離心機(jī)3-30K 德國(guó)Sigma公司;TA.XT Plus質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)SMS公司;全自動(dòng)凱氏定氮儀 丹麥FOSS公司;SRJX-4-13高溫箱式電阻爐 北京市永光明醫(yī)療儀器廠;Rheostress60哈克流變儀 德國(guó)Haake公司;ME204E分析天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;UV-1100型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) 上海美譜達(dá)儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品前處理 芝麻醬的制備工藝:芝麻→篩選→清洗→干燥→烘炒→揚(yáng)煙冷卻→碾磨→裝罐→密封→貯藏。

操作要點(diǎn):

篩選:肉眼挑除砂礫、金屬等雜質(zhì),并用20目篩篩選去除癟粒、浮土等。

干燥:用電熱鼓風(fēng)干燥箱在50 ℃條件下對(duì)清洗過(guò)的芝麻進(jìn)行干燥,干燥時(shí)間為4～6 h,至水分含量為4%～5%。

烘炒:將干燥后的芝麻用炒籽機(jī)在150 ℃條件下炒籽40 min,至質(zhì)地酥脆。

碾磨:膠體磨進(jìn)行一次碾磨,碾磨后芝麻醬樣品粒徑在8～10 μm。

裝罐:將500 g樣品儲(chǔ)存在500 mL黑蓋無(wú)色透明玻璃瓶中,密封后貯藏。

貯藏:4 ℃冰箱中貯藏,備用。

1.2.2 芝麻醬基本成分測(cè)定 水分的測(cè)定[8]:參考GB 5009.3-2016食品中水分的測(cè)定;灰分的測(cè)定[9]:參考GB 5009.4-2016食品中灰分的測(cè)定;粗脂肪[10]:參考GB 5009.6-2016食品中脂肪的測(cè)定;粗蛋白[11]:參考GB 5009.5-2016食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定;粗纖維[12]:參考GB/T 5009.10-2003植物類食品中粗纖維的測(cè)定;總糖的測(cè)定采用苯酚-硫酸法[13];草酸含量的測(cè)定采用高錳酸鉀滴定法[14]。

1.2.3 芝麻醬感官評(píng)價(jià) 選取10位主修食品科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)生、教師,均不抽煙,年齡18～40歲,其中女性6人,男性4人,在評(píng)分前進(jìn)行為期3個(gè)小時(shí)的芝麻醬描述性的統(tǒng)一認(rèn)定與培訓(xùn)。采用9分制,1代表低分,9代表高分。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2[15]。

表2 芝麻醬感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 The scoring standards of sesame paste

1.2.4 芝麻醬質(zhì)構(gòu)分析 將50 g待測(cè)芝麻醬樣品取出存放于50 mL燒杯中,室溫下靜置2 h。將P25探頭用10.0 g的觸發(fā)力下壓到芝麻醬中,測(cè)其稠度、硬度、粘聚性、粘度。測(cè)前及測(cè)中速度均為1.00 mm/s,測(cè)后速度為10.00 mm/s,下壓距離10.00 mm。

1.2.5 芝麻醬穩(wěn)定性測(cè)定

1.2.5.1 芝麻醬離心乳析率測(cè)定 離心乳析率的測(cè)定[16]如下:取40 g芝麻醬放入50 mL離心管中,80 ℃水浴30 min,然后用流動(dòng)的水冷卻至室溫,4000 r/min條件下離心10 min后,取出上清油,并用脫脂棉將管壁上殘余的油除盡,得出上清油質(zhì)量。計(jì)算公式如下:

ES(%)=A1/A×100

式中：ES-芝麻醬離心乳析率,%;A-樣品的質(zhì)量,g;A1-上清油的質(zhì)量,g。

1.2.5.2 芝麻醬過(guò)氧化值的測(cè)定 過(guò)氧化值[17]的測(cè)定參考GB 5009.227-2016 食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中過(guò)氧化值的測(cè)定。

1.2.5.3 芝麻醬酸價(jià)的測(cè)定 酸價(jià)[18]的測(cè)定參考GB 5009.229-2016 食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中酸價(jià)的測(cè)定。

1.2.6 芝麻醬流變學(xué)特性的測(cè)定 用哈克流變儀來(lái)研究芝麻醬樣品的流變學(xué)特性。將待測(cè)樣品50 g取出放于50 mL燒杯中,用玻璃棒攪拌均勻,在室溫下放置2 h。測(cè)量前每個(gè)樣品攪拌1 min,待儀器校準(zhǔn)后取適量樣品于平板上,平衡3 min后,下壓轉(zhuǎn)子至板間距離為1 mm,去除邊緣多余的樣品。流變儀的溫度固定為25 ℃,剪切速率為0.01～100 s-1,以剪切速率為自變量,剪切應(yīng)力和表觀黏度為因變量作圖分析。

1.3 數(shù)據(jù)處理

除流變學(xué)測(cè)定重復(fù)2次外,其他實(shí)驗(yàn)均平行測(cè)定3次。用 Microsoft Excel對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,SPASS對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析,Origin 8.0作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種芝麻醬理化指標(biāo)分析

芝麻醬的基本組分和含量對(duì)芝麻醬品質(zhì)有重要的影響。Akbulut M等[19]研究得出,在不同的食品體系,蛋白質(zhì)和脂肪對(duì)食品的功能性起著重要作用。蛋白質(zhì)影響食品體系的穩(wěn)定性,可以提高食品的感官品質(zhì);脂肪含量影響食品的風(fēng)味和質(zhì)地,對(duì)食品的感官品質(zhì)起著重要作用[20]。對(duì)4個(gè)品種芝麻醬的基本組分進(jìn)行分析，結(jié)果如表3所示。黑芝麻醬粗蛋白含量為23.25%～23.95%,高于白芝麻醬粗蛋白含量20.21%～20.68%,由方差分析可得黑、白芝麻品種間有顯著性差異(p<0.05)。白芝麻醬粗脂肪含量平均為56.33%,黑芝麻醬粗脂肪含量平均為49.92%,白芝麻醬粗脂肪含量明顯高于黑芝麻醬。不同品種芝麻醬中的粗纖維含量有顯著差異(p<0.05),其中含量最高的品種是B1,為4.83%,含量最低的品種是W2，為2.30%。白芝麻品種的灰分含量是4.68%,比黑芝麻品種低19%,黑白芝麻品種之間灰分含量差異顯著(p<0.05)。草酸主要集中分布在芝麻皮中,味苦,推測(cè)是引起芝麻醬口感苦澀的原因之一[21]。方差分析可得,黑、白芝麻制備的芝麻醬,草酸含量差異顯著(p<0.05),黑芝麻醬草酸含量高于白芝麻醬。四個(gè)品種芝麻醬的水分含量為0.41%～0.97%,這與Tolga K等[20]報(bào)道的芝麻醬水分含量(<1.0%)一致。

表3 不同品種芝麻醬基本成分分析Table 3 Basic component analysis of different varieties of sesame paste

2.2 不同品種芝麻醬感官品質(zhì)分析

對(duì)芝麻醬的色澤、組織狀態(tài)、涂抹性、香味、口感、組織狀態(tài)6個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià),在口感特征方面具體考察了黑白芝麻醬在甜味、苦味、烘烤程度、粗糙度、氧化程度方面的差異。4個(gè)芝麻品種制備的芝麻醬在色澤、組織狀態(tài)、口感特征等方面有不同程度的差異。從表4可以看出，4個(gè)品種中白芝麻醬(W1、W2)平均得分7.17,黑芝麻醬(B1、B2)平均得分6.29,因此4個(gè)品種中白芝麻醬的感官品質(zhì)高于黑芝麻醬,這與王穎穎等[22]研究所得結(jié)果一致。具體來(lái)說(shuō),黑白芝麻醬在色澤、苦味、甜味三方面存在顯著差異(p<0.05)。色澤方面,白芝麻醬(W1、W2)平均得分7.79,黑芝麻醬(B1、B2)平均得分6.46。黑芝麻醬(B1、B2)苦味明顯,平均得分4.46顯著低于白芝麻醬得分6.17(p<0.05)。這是由于黑芝麻醬草酸含量明顯高于白芝麻醬,所以黑芝麻醬偏苦;傳統(tǒng)芝麻醬幾乎不含單糖和低聚糖[23],所以甜味較低,再加上黑芝麻醬苦味較重,使得甜味更不明顯，另外，由于白芝麻醬色澤金黃,能引起食欲,加之市場(chǎng)上多以白芝麻醬居多,黑芝麻醬尚未被廣為接受,所以在色澤方面,白芝麻醬感官評(píng)分高于黑芝麻醬，總體可接受性好。

表4 不同品種芝麻醬感官品質(zhì)分析Table 4 Sensory quality analysis of different varieties of sesame paste

2.3 不同品種芝麻醬質(zhì)構(gòu)分析

質(zhì)構(gòu)分析可以客觀評(píng)價(jià)食品的質(zhì)構(gòu)特性。稠度、硬度、粘聚性、粘度四方面的物理性質(zhì)是評(píng)價(jià)芝麻醬質(zhì)構(gòu)特性的重要指標(biāo),可以進(jìn)一步分析和評(píng)價(jià)芝麻醬的品質(zhì)。質(zhì)構(gòu)分析結(jié)果見(jiàn)表5。不同品種芝麻所制備的芝麻醬在稠度、硬度、粘聚性、粘度上差異較大,其中,黑白芝麻品種在稠度、硬度兩方面差異顯著(p<0.05)。W1、W2、B1和B2在稠度、硬度、粘聚性、粘度大小均為W2

表5 不同品種芝麻醬質(zhì)構(gòu)分析Table 5 Textural analysis of different varieties of sesame paste

2.4 不同品種芝麻醬穩(wěn)定性分析

2.4.1 不同品種芝麻醬離心乳析率測(cè)定結(jié)果 采用離心機(jī)對(duì)芝麻醬進(jìn)行離心分離,加速油脂分離過(guò)程,進(jìn)而分析不同品種芝麻醬的體系穩(wěn)定性。離心乳析率與穩(wěn)定性負(fù)相關(guān)。由圖1可知,4個(gè)品種的離心乳析率變化范圍在4.30%～6.90%。其中,白芝麻醬(W1、W2)離心乳析率高于黑芝麻醬(B1、B2),因此4個(gè)品種中黑芝麻醬的穩(wěn)定性優(yōu)于白芝麻醬。影響芝麻醬體系穩(wěn)定性的因素有很多,芝麻原料組分是其中一個(gè)方面。宋國(guó)輝等[25]研究發(fā)現(xiàn)，粗脂肪含量對(duì)芝麻醬穩(wěn)定性起負(fù)面影響;粗蛋白含量對(duì)芝麻醬穩(wěn)定性起正面影響。Elleuch M等[26]在甜味芝麻醬中添加脫脂芝麻皮,利用纖維的持油性來(lái)提高甜味芝麻醬的穩(wěn)定性。本實(shí)驗(yàn)中,B1和B2的精蛋白、粗纖維含量均高于W1和W2,而粗脂肪含量明顯低于W1和W2(表3)。因此離心乳析率白芝麻醬(W1、W2)高于黑芝麻醬(B1、B2)。其中B2的離心乳析率最低,在相同儲(chǔ)藏時(shí)間油脂分離程度最低。

圖1 不同品種芝麻醬穩(wěn)定性分析Fig.1 Stability analysis of different varieties of sesame paste

2.4.2 不同品種芝麻醬過(guò)氧化值測(cè)定結(jié)果 進(jìn)行連續(xù)30 d的烘箱實(shí)驗(yàn),測(cè)定樣品過(guò)氧化值和酸價(jià)的變化,來(lái)表示4種芝麻醬的氧化穩(wěn)定性,結(jié)果如圖2、圖3所示。從圖2可以看出,芝麻醬的過(guò)氧化值與時(shí)間呈正相關(guān)。四個(gè)芝麻品種的初始過(guò)氧化值分別是W1 0.21 mmol·kg-1、W2 0.12 mmol·kg-1、B1 0.39 mmol·kg-1、B2 0.38 mmol·kg-1,W2品種初始過(guò)氧化值較低,說(shuō)明該品種初始氧化穩(wěn)定性較好;在0～20 d,隨著氧化時(shí)間的延長(zhǎng),4個(gè)芝麻品種的過(guò)氧化值均呈現(xiàn)穩(wěn)定而緩慢的增大趨勢(shì),差異不大;在20～30 d,B1、B2品種過(guò)氧化值增幅較大,W1、W2品種增幅較小;在第30 d,四個(gè)芝麻品種的過(guò)氧化值分別是1.01、0.88、2.55、1.82 mmol·kg-1,均未達(dá)到國(guó)標(biāo)規(guī)定的一級(jí)芝麻油的過(guò)氧化值上限6.00 mmol·kg-1[27],這說(shuō)明在加速氧化過(guò)程中油脂的氧化酸敗尚未被加速。

圖2 不同品種芝麻醬烘箱實(shí)驗(yàn)過(guò)氧化值的變化Fig.2 Changes in the peroxide values(PV)of different varieties of sesame paste during the Schaal oven test

2.4.3 不同品種芝麻醬酸價(jià)測(cè)定結(jié)果 圖3所示,W1、W2、B1和B2的酸價(jià)隨著時(shí)間的增加逐漸增加,變化幅度依次為W1>B1>B2>W2。W1、B1增幅最大,在第10 d酸價(jià)分別為W1 5.91 mg·g-1、B1 5.39 mg·g-1,已超過(guò)國(guó)標(biāo)規(guī)定的一級(jí)芝麻香油的上限2 mg·g-1[27]。體系中水分的存在會(huì)加速油脂的酸敗,而W1、W2、B1和B2樣品中水分含量依次為0.97%、0.44%、0.63%和0.41%(表3)。因此推測(cè)是因?yàn)閃1、B1品種初始水分含量較高,加速了油脂的水解酸敗。對(duì)比烘箱實(shí)驗(yàn)酸價(jià)和過(guò)氧化值的變化趨勢(shì),W2的氧化穩(wěn)定性最好。

圖3 不同品種芝麻醬烘箱實(shí)驗(yàn)酸價(jià)的變化Fig.3 Changes in the acid values(AV)of different varieties of sesame paste during the Schaal oven test

2.5 不同品種芝麻醬流變學(xué)特性分析

2.5.1 不同品種芝麻醬剪切速率與剪切應(yīng)力的關(guān)系 芝麻醬是粘稠糊狀或凝固狀調(diào)味食品,其品質(zhì)、風(fēng)味、口感與其流變學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)[28]。侯麗霞[29]研究了不同加水量對(duì)芝麻醬流變學(xué)性質(zhì)的影響,將芝麻醬流變學(xué)性質(zhì)與感官評(píng)價(jià)相結(jié)合,確定了最適加水量。由圖4可得,在0～70 s-1剪切速率范圍內(nèi),隨著剪切速率的增加,4個(gè)品種的芝麻醬樣品剪切應(yīng)力均呈現(xiàn)增加趨勢(shì),表現(xiàn)出非牛頓流體的特征。而B(niǎo)1品種剪切速率在70～100 s-1時(shí),隨著剪切速率的增加,剪切應(yīng)力逐漸下降,推測(cè)此時(shí)芝麻醬樣品出現(xiàn)分層,原因可能是隨著剪切時(shí)間的增加,在較高的剪切速率下,B1樣品發(fā)生沉淀,不再是均勻的多相分散體系,油脂上浮,故而隨著剪切速率的增加,剪切應(yīng)力下降。

圖4 剪切速率對(duì)不同品種芝麻醬剪切應(yīng)力的影響Fig.4 Relationship between the shear rate and shear stress of the different varieties of sesame paste

2.5.2 不同品種芝麻醬Herschel-Bulkley模型參數(shù) 4個(gè)品種芝麻醬樣品的剪切應(yīng)力隨剪切速率的變化趨勢(shì)與Herschel-Bulkley方程一致。該方程為:τ=τ0+Κ(γ)n 其中:τ表示剪切應(yīng)力,單位(Pa);τ0表示屈服應(yīng)力,單位(Pa);Κ表示稠度系數(shù),單位(Pa·s);γ表示剪切速率,單位(r/s);n表示流動(dòng)指數(shù)。

由表6可得,4個(gè)芝麻醬樣品Herschel-Bulkley方程的決定系數(shù)均大于0.97,相關(guān)性較好。屈服應(yīng)力值可表示芝麻醬樣品開(kāi)始流動(dòng)時(shí)的難易,屈服應(yīng)力值越大,樣品越不易開(kāi)始流動(dòng)。白芝麻醬的屈服應(yīng)力值明顯小于黑芝麻醬,說(shuō)明白芝麻醬較易開(kāi)始流動(dòng)。稠度系數(shù)Κ與樣品濃度有關(guān),Κ越大,樣品越粘稠。4個(gè)樣品的稠度系數(shù)有較大差異,大小順序?yàn)锽2>B1>W1>W2,即B2樣品最粘稠,口感不佳。流動(dòng)指數(shù)n均小于1,說(shuō)明4個(gè)芝麻醬樣品都是假塑性流體。

表6 不同品種芝麻醬Herschel-Bulkley參數(shù)Table 6 Herschel-Bulkley parameters of different varieties of sesame paste

2.5.3 不同品種芝麻醬剪切速率與表觀黏度的關(guān)系 由圖5可得,隨著剪切速率的增加,4個(gè)品種的芝麻醬樣品表觀黏度均呈現(xiàn)下降趨勢(shì),顯示出剪切稀化的現(xiàn)象,推測(cè)原因?yàn)橹ヂ獒u樣品中蛋白質(zhì),油脂等物質(zhì)相互纏結(jié),相互作用形成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)隨著剪切速率的增大遭到破壞,分子間作用力減小,因此樣品表觀黏度下降[30]。兩個(gè)黑芝麻醬初始黏度顯著高于白芝麻醬,并且在0～70 s-1范圍內(nèi),在同一剪切速率下,黑芝麻醬的表觀黏度均高于白芝麻醬,這說(shuō)明,與白芝麻樣品相比,黑芝麻樣品較稠,不易流動(dòng),可能是因?yàn)楹谥ヂ橹竞枯^少,而粗蛋白、粗纖維含量較多(表3)。W2樣品初始黏度最低且隨剪切速率下降較快,說(shuō)明W2樣品較稀薄;而B(niǎo)1樣品初始黏度最高,隨剪切速率下降較慢,說(shuō)明B1樣品較厚重。4種芝麻醬的流變學(xué)性質(zhì)差異較大,但均為非牛頓假塑性流體。從流變學(xué)分析可得,4個(gè)芝麻醬品種中,W1品種粘稠適中,品質(zhì)風(fēng)味較好,該測(cè)定結(jié)果與感官品質(zhì)所得結(jié)果保持一致。

圖5 剪切速率對(duì)不同品種芝麻醬表觀黏度的影響Fig.5 Effect of shear rate on apparent viscosity of the different varieties of sesame paste

3 結(jié)論

芝麻品種在理化指標(biāo)、感官品質(zhì)、質(zhì)構(gòu)特性、穩(wěn)定性和流變性方面對(duì)芝麻醬存在不同程度的影響。黑芝麻品種鄭芝HL05、鄭黑芝1號(hào)的粗蛋白、灰分、粗纖維、草酸含量顯著高于白芝麻鄭芝13、豫芝11,而脂肪含量低于白芝麻品種;感官品質(zhì)方面,總體來(lái)看,黑芝麻醬感官品質(zhì)低于白芝麻醬,尤其是在色澤、苦味、甜味方面與白芝麻醬差異較大,感官品質(zhì)最好的是鄭芝13;質(zhì)構(gòu)分析結(jié)果顯示,4種芝麻醬在稠度、硬度、粘聚性、粘度四方面差異較大,尤其在稠度、硬度方面,黑芝麻醬顯著高于白芝麻醬;穩(wěn)定性方面,黑芝麻醬的穩(wěn)定性較好,不易出現(xiàn)析油現(xiàn)象,而在氧化穩(wěn)定性上,品種間差異明顯,但黑白芝麻醬之間未見(jiàn)明顯差異,氧化穩(wěn)定性最好的是豫芝11;同時(shí),流變學(xué)分析表明,4個(gè)芝麻醬樣品均呈現(xiàn)假塑性流體的特征,但流變學(xué)性質(zhì)差異較大,與白芝麻醬相比,黑芝麻醬較粘稠、厚重,不易流動(dòng)。綜合分析可得,白芝麻品種鄭芝13、豫芝11制備的芝麻醬顏色金黃,粘稠適中,品質(zhì)風(fēng)味較好;黑芝麻品種鄭芝HL05、鄭黑芝1號(hào)制備的芝麻醬脂肪含量較低且不易析油,穩(wěn)定性好,但是感官品質(zhì)較差。