水酶法芝麻油與其他工藝芝麻油品質(zhì)差異研究

張雅娜，齊寶坤，郭 麗，王宇晨

(1.綏化學(xué)院 食品與制藥工程學(xué)院，黑龍江 綏化 152061； 2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，哈爾濱 150030)

芝麻油的制取方法有水代法、壓榨法、水酶法等。水代法芝麻油的香味獨(dú)特而濃郁，品質(zhì)佳，但水代法多見于傳統(tǒng)的小作坊生產(chǎn)，規(guī)模小，制油后芝麻渣中蛋白質(zhì)品質(zhì)較差，水分含量高易發(fā)酵變質(zhì)，造成環(huán)境污染[1]。壓榨法操作簡單，應(yīng)用范圍廣，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，但出油率較低，餅殘油高，能耗大，制得的毛油色澤深且易變質(zhì)，油的風(fēng)味不如水代法[2]。水酶法是近年來新興的一種環(huán)保提油技術(shù)，具有安全性好、條件溫和、能耗較低，可同時得到高品質(zhì)的油、低變性蛋白及其他功能性成分，被油脂科學(xué)界稱為“一種油料資源的全利用技術(shù)”[3-6]。

目前，除水酶法芝麻油，針對其他工藝芝麻油的品質(zhì)差異對比已有研究。陳劉楊等[7]研究了焙烤時間和焙烤溫度對芝麻油品質(zhì)的影響。劉玉蘭等[8]以黑芝麻、白芝麻為原料，對水代法、液壓壓榨法、螺旋壓榨法所得芝麻油的品質(zhì)進(jìn)行了對比研究。楊冉等[9]采用頂空固相微萃取和氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)，對4種芝麻油(水代法黑芝麻油、水代法白芝麻油、壓榨法黑芝麻油和壓榨法白芝麻油)中含量較高的20種揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行檢測。劉兵戈等[10]分別以帶皮和脫皮芝麻為原料，研究不同工藝(冷榨法、熱榨法、水代法)對芝麻油品質(zhì)的影響。李曉棟等[11]進(jìn)行了冷榨與熱榨芝麻油品質(zhì)及氧化穩(wěn)定性差異研究。趙丹等[12]對熱榨芝麻油、冷榨芝麻油、水代法芝麻油及精煉芝麻油的品質(zhì)進(jìn)行了對比研究。本實(shí)驗(yàn)對水酶法提取的芝麻油與其他工藝芝麻油(冷榨法芝麻油、熱榨法芝麻油、水代法芝麻油)進(jìn)行對比，對其外觀品質(zhì)、理化特性、抗氧化成分及脂肪酸組成進(jìn)行研究，為全面了解水酶法芝麻油的性質(zhì)、水酶法油脂精煉及工業(yè)應(yīng)用提供一定的研究基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

脫皮白芝麻，產(chǎn)自安徽省渦陽縣；水代法、冷榨法、熱榨法3種工藝提取的芝麻油均取自安徽省鳳陽縣御膳油脂有限公司。Alcalase 2.4L水解蛋白酶，丹麥Novo公司；脂肪酸甲酯標(biāo)樣、生育酚標(biāo)樣、芝麻酚標(biāo)樣、芝麻素和芝麻林素標(biāo)樣，美國Sigma公司。

ZDDN-II全自動凱氏定氮儀；WSL-2比較測色儀；2WAJ阿貝折射儀；UltiMate 3000高效液相色譜儀；Agilent 6890-5973氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，安捷倫科技有限公司；BT224s電子天平；DGX-9143B-1電熱鼓風(fēng)干燥箱；DFD-7000加熱板；SX2-8-102箱式電阻箱；EFP307食品加工機(jī)；Sorvall ST 16R高速冷凍離心機(jī)；HZS-H水浴振蕩器；PHS-3C型pH計；QSY-8數(shù)控消化爐。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 水酶法提取芝麻油

稱取脫皮白芝麻50.00 g，用食品加工機(jī)進(jìn)行粉碎，將芝麻粉放入燒杯中，加入300 mL水混合均勻后放入冰箱中冷凍24 h，將冷凍后的芝麻物料在微波爐中進(jìn)行微波解凍處理。在解凍的樣液中加入2%(脫皮白芝麻粉質(zhì)量的2%)Alcalase 2.4L水解蛋白酶，酶解溫度55℃，酶解時間3 h，用2 mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)酶解液pH至9.0。酶解結(jié)束后進(jìn)行離心(轉(zhuǎn)速10 000 r/min、時間20 min、溫度4℃)，離心后分為4層(游離油1、乳狀液、水解液、殘渣)，將乳狀液再次進(jìn)行冷凍、微波解凍處理，進(jìn)行第二次離心，得到游離油2，最后將兩次得到的游離油合并，得到水酶法提取的芝麻油。

1.2.2 脫皮白芝麻主要成分測定

水分測定參考GB 5009.3—2016；灰分測定參考GB 5009.4—2016；粗蛋白質(zhì)測定參考GB 5009.5—2016；粗脂肪測定參考GB 5009.6—2016。

1.2.3 芝麻油的品質(zhì)分析

1.2.3.1 芝麻油的外觀品質(zhì)

不溶性雜質(zhì)含量的測定參考GB/T 15688—2008；透明度、氣味、滋味的測定參考GB/T 5525—2008。

1.2.3.2 芝麻油的理化特性

色澤的測定參考GB/T 22460—2008；相對密度的測定參考GB 5009.2—2016；折光指數(shù)的測定參考GB/T 5527—2010;水分及揮發(fā)物的測定參考GB 5009.236—2016；酸價的測定參考GB 5009.229—2016；過氧化值的測定參考GB 5009.227—2016；皂化值的測定參考GB/T 5534—2008；不皂化物的測定參考GB/T 5535.1—2008。

1.2.3.3 芝麻油的抗氧化成分

生育酚含量測定參考GB/T 26635—2011；芝麻素和芝麻林素含量測定參考GB/T 31579—2015。

芝麻酚含量利用高效液相色譜法測定。色譜條件：Symmetry C18色譜柱(3.9 mm×150 mm，5 μm)；流動相為甲醇-水(體積比75∶25)；流速1 mL/min；柱溫30℃；紫外檢測波長287 nm；進(jìn)樣量20 μL。

1.2.3.4 芝麻油的脂肪酸組成

參考GB 5000.168—2016進(jìn)行測定。

1.2.4 分析方法

所有實(shí)驗(yàn)至少進(jìn)行3次，利用SPSS Statistics 18.0軟件對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，采用Tukey’s檢驗(yàn)進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 脫皮白芝麻的主要成分(見表1)

表1 脫皮白芝麻的主要成分 %

由表1可知，本實(shí)驗(yàn)所用的脫皮白芝麻中水分含量為4.07%，灰分含量為2.85%，粗蛋白質(zhì)含量為20.10%，粗脂肪含量為54.20%。經(jīng)測定，采用水酶法提取的芝麻油得率為80.09%。

2.2 芝麻油的外觀品質(zhì)(見圖1、表2)

由圖1和表2可知，4種芝麻油的透明度、不溶性雜質(zhì)以及氣味、滋味均較好，均達(dá)到國標(biāo)要求。水酶法芝麻油雖未經(jīng)過精煉處理，但從透明度以及不溶性雜質(zhì)來看，符合一級成品芝麻油標(biāo)準(zhǔn)。水酶法芝麻油和冷榨法芝麻油的氣味、滋味較相似，比熱榨法芝麻油和水代法芝麻油的氣味、滋味淡，主要由于熱榨法芝麻油和水代法芝麻油經(jīng)過高溫處理，溫度較高會發(fā)生美拉德反應(yīng)產(chǎn)生呈色呈味物質(zhì)，因此熱榨法芝麻油和水代法芝麻油香氣較濃、顏色較深，而水酶法芝麻油和冷榨法芝麻油整個工藝過程溫度不超過60℃，因此水酶法芝麻油和冷榨法芝麻油香氣清淡、顏色較淺。

圖1 不同工藝制取的芝麻油樣品

表2 水酶法芝麻油與其他工藝芝麻油外觀品質(zhì)比較

2.3 芝麻油的主要理化特性(見表3)

表3 水酶法芝麻油與其他工藝芝麻油主要理化特性比較

注：同行數(shù)據(jù)上標(biāo)不同小寫字母表示差異達(dá)到顯著水平(p<0.05)。下同。

2.3.1 色澤

由表3可知，水酶法芝麻油的色澤為黃20、紅2.0，符合一級成品芝麻油標(biāo)準(zhǔn)。熱榨法芝麻油的色澤為黃70、紅3.0，水代法芝麻油的色澤為黃40、紅6.0，兩者均符合一級芝麻香油標(biāo)準(zhǔn)。從圖1可知，4種芝麻油的色澤由深到淺依次為熱榨法芝麻油>水代法芝麻油>冷榨法芝麻油>水酶法芝麻油。熱榨法芝麻油色澤最深而水酶法芝麻油最淺，原因可能是一方面熱榨法芝麻油的榨料在螺旋榨油機(jī)榨膛中的高溫條件下發(fā)生美拉德反應(yīng)[8]，產(chǎn)生棕褐色物質(zhì)，使芝麻油的顏色加深，而水酶法芝麻油提取過程中酶解作用條件溫和，溫度較低，色澤較淺；另一方面，水酶法芝麻油在提取過程中加入了堿，加堿后生成的皂具有吸附作用，可脫除部分酸性色素(葉綠素和類胡蘿卜素)[13]。

2.3.2 相對密度、 折光指數(shù)

由表3可知，4種芝麻油的相對密度無顯著性差異(p>0.05)，均在國家標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

折光指數(shù)是油脂的一項(xiàng)重要特性參數(shù)，也是鑒定油脂純度的標(biāo)準(zhǔn)之一[14]。由表3可知，4種芝麻油的折光指數(shù)無顯著性差異(p>0.05)，但水酶法芝麻油的折光指數(shù)超出國家標(biāo)準(zhǔn)范圍，原因是水酶法芝麻油未經(jīng)過精煉，油中存在雜質(zhì)導(dǎo)致的。

2.3.3 水分及揮發(fā)物

由表3可知，4種芝麻油的水分及揮發(fā)物含量存在顯著性差異(p<0.05)，水代法芝麻油的最高，其次是水酶法芝麻油，冷榨法芝麻油和熱榨法芝麻油水分及揮發(fā)物含量相對較低?？赡茉蚴撬ㄖヂ橛秃退阜ㄖヂ橛椭迫〉拿浇榫撬瑢?dǎo)致芝麻油中的水分及揮發(fā)物含量較高。因此，水酶法芝麻油需進(jìn)一步精煉，因?yàn)檩^高的水分及揮發(fā)物含量容易導(dǎo)致油脂酸敗。

2.3.4 酸價

由表3可知，4種芝麻油的酸價存在顯著性差異(p<0.05)，熱榨法芝麻油酸價最高，其次為水代法芝麻油，原因是水代法炒籽溫度170～200℃、磨漿溫度60～70℃，而熱榨法炒籽溫度270℃左右，在榨油過程中榨料溫度繼續(xù)升高，自榨膛中流出的油脂在高溫有氧條件下容易發(fā)生氧化酸敗，從而導(dǎo)致熱榨法芝麻油的酸價較水代法的高[8]。而水酶法芝麻油的酸價最低，原因是水酶法提取過程中為保證酶的最適pH，用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為9.0，加入NaOH可能中和了游離脂肪酸，使水酶法芝麻油中游離脂肪酸含量較低。已有研究表明水酶法提取的油脂游離脂肪酸含量低[15]。從酸價來看，水酶法芝麻油不需要脫酸工序就可以達(dá)到一級成品芝麻油國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

2.3.5 過氧化值

從表3可知，4種芝麻油的過氧化值存在顯著性差異(p<0.05)，水代法芝麻油過氧化值最高，其次是冷榨法芝麻油，最低的是水酶法芝麻油，且低于一級成品芝麻油標(biāo)準(zhǔn)。原因是水代法芝麻油在熱工藝提取的過程中因發(fā)生氧化，加上水提作用，使氫過氧化物的含量大大增加，導(dǎo)致過氧化值升高。而冷榨法芝麻油過氧化值較高，原因可能是在加工過程中受到光照、氧氣、金屬離子等的影響。水酶法芝麻油過氧化值最低，原因是水酶法的條件溫和、溫度低、抗氧化物質(zhì)損失較少，油脂氧化程度較低。此外，脂類氧化速率會受多種因素影響，在水酶法提油過程中油滴存在于O/W乳化體系中，氧必須擴(kuò)散到水相中并通過油水界面才能接近油脂，從而減緩了氧化速率，同時蛋白酶可降解蛋白，產(chǎn)生的水解蛋白具有一定的抗氧化性，也使油脂氧化的速率減慢[16]。

2.3.6 皂化值、 不皂化物

由表3可知，4種芝麻油的皂化值無顯著性差異(p>0.05)，水酶法芝麻油的皂化值比其他3種芝麻油都高，但均在國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍內(nèi)。

由表3可知，4種芝麻油的不皂化物含量存在顯著性差異(p<0.05)，不皂化物含量由大到小的順序?yàn)槔湔シㄖヂ橛?熱榨法芝麻油≈水代法芝麻油>水酶法芝麻油，且4種芝麻油不皂化物含量都在國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍內(nèi)。

2.4 芝麻油的抗氧化成分(見表4)

表4 水酶法芝麻油與其他工藝芝麻油的主要抗氧化成分含量的比較

注：ND表示未檢出。

由表4可知，4種芝麻油的生育酚含量存在顯著性差異(p<0.05)，其大小順序?yàn)樗阜ㄖヂ橛?熱榨法芝麻油≈冷榨法芝麻油>水代法芝麻油。水代法芝麻油生育酚含量最低的原因是生育酚在炒籽、磨漿、攪拌階段流失嚴(yán)重，導(dǎo)致其含量大大降低。

由表4可知，水酶法芝麻油和冷榨法芝麻油中未檢出(檢出限<0.001 mg/100 g)芝麻酚，而熱榨法芝麻油和水代法芝麻油中含有較少的芝麻酚，且熱榨法芝麻油的芝麻酚含量高于水代法芝麻油，原因是芝麻油中的芝麻酚主要來自于芝麻原料焙炒過程中高溫導(dǎo)致芝麻林素的熱分解[11]，熱榨法炒籽溫度(270℃)高于水代法炒籽溫度(170～200℃)[8]，因此芝麻酚在熱榨法芝麻油中含量較高，而水代法芝麻油中含量較低。水酶法芝麻油和冷榨法芝麻油未檢出芝麻酚，原因是在提油工藝中不存在高溫處理。

由表4可知，水酶法芝麻油、冷榨法芝麻油、熱榨法芝麻油的芝麻素和芝麻林素的含量之間無顯著性差異(p>0.05)，但與水代法芝麻油存在顯著性差異(p<0.05)。水酶法芝麻油和冷榨法芝麻油的芝麻林素含量相對較高，而熱榨法芝麻油和水代法芝麻油的芝麻林素含量相對較低，原因是芝麻在高溫焙炒和高溫制油過程中部分芝麻林素轉(zhuǎn)化成芝麻酚[11]，從而導(dǎo)致芝麻林素含量降低。4種芝麻油的抗氧化成分含量不同，可能與制油工藝條件對芝麻中抗氧化成分的作用有關(guān)[8]。從表4可得出，水酶法芝麻油中的抗氧化成分含量最高。

2.5 芝麻油的脂肪酸組成(見表5)

由表5可知，4種芝麻油的脂肪酸含量均存在顯著性差異(p<0.05)。4種芝麻油主要由棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸組成，其中含量最高的是油酸，接近40%，其次是亞油酸，含量為36.26%～43.33%，棕櫚酸含量為9.23%～12.35%。水酶法芝麻油中亞麻酸含量最低，原因可能是在水酶法芝麻油的提取過程中油脂發(fā)生了裂解反應(yīng)，這與李楊等[2]研究結(jié)果一致。因此，水酶法芝麻油需要通過調(diào)整制取工藝，使亞麻酸含量增加。水酶法芝麻油的油酸含量高于其他3種芝麻油。

由表5可知，芝麻油的不飽和脂肪酸含量較高，為76.62%～83.53%，4種芝麻油中水酶法芝麻油的不飽和脂肪酸含量最低。4種芝麻油的單不飽和脂肪酸含量為38.24%～40.12%，其中水酶法芝麻油的最高，為40.12%；4種芝麻油的多不飽和脂肪酸含量為36.50%～43.74%，其中水酶法芝麻油的最低，為36.50%。4種芝麻油的飽和脂肪酸含量為15.59%～23.16%，其中水酶法芝麻油的最高，為23.16%。

表5 水酶法芝麻油與其他工藝芝麻油脂肪酸組成比較 %

3 結(jié) 論

對水酶法芝麻油和其他不同工藝芝麻油(冷榨法芝麻油、熱榨法芝麻油、水代法芝麻油)的品質(zhì)差異進(jìn)行研究。結(jié)果表明：水酶法芝麻油的外觀品質(zhì)好，透明度高，風(fēng)味清淡、無異味、口感好，符合一級成品芝麻油國家標(biāo)準(zhǔn)；水酶法芝麻油的色澤最淺，水分及揮發(fā)物含量較高，酸價和過氧化值最低，不皂化物含量最低；水酶法芝麻油的抗氧化成分(生育酚、芝麻素和芝麻林素含量)最高，但未檢出芝麻酚；從脂肪酸組成來看，4種芝麻油中均以棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸為主，芝麻油中不飽和脂肪酸含量較高，其中油酸、亞油酸含量較高；與冷榨法芝麻油、熱榨法芝麻油、水代法芝麻油相比，水酶法芝麻油中飽和脂肪酸含量最高，不飽和脂肪酸含量最低。