基于脫脂芝麻渣酶解液美拉德反應(yīng)制備濃香型調(diào)和芝麻油的研究

李菁　何述棟　霍曉兵　戰(zhàn)希凡　孫漢巨　嚴(yán)巖　馬友水

摘要：脫脂芝麻渣經(jīng)堿性蛋白酶處理獲得酶解液，將其與芝麻油混合進(jìn)行美拉德生香源反應(yīng)，制備濃香型芝麻油風(fēng)味產(chǎn)物，之后與自制芝麻油調(diào)配制備濃香型調(diào)和芝麻油。以感官評(píng)分為指標(biāo)，研究了酶解時(shí)間、美拉德反應(yīng)溫度、美拉德反應(yīng)時(shí)間、料油比和調(diào)配比5個(gè)因素。確定最佳工藝條件為脫脂芝麻渣酶解時(shí)間3 h，美拉德反應(yīng)溫度120 ℃，美拉德反應(yīng)時(shí)間40 min，料油比10∶1，調(diào)配比1∶12，制得的濃香型調(diào)和芝麻油的風(fēng)味最佳。

關(guān)鍵詞：芝麻渣；脫脂；酶解；美拉德反應(yīng)；芝麻油

中圖分類(lèi)號(hào)：TS225.11文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1000-9973（2024）01-0089-05

Preparation of Strong-Flavor Blended Sesame Oil by Maillard Reaction Based on Enzymatic Hydrolysate of Defatted Sesame Residue

LI JingHE Shu-dong2*， HUO Xiao-bingZHAN Xi-fanSUN Han-juYAN Yan3， MA You-shui3

Abstract： The enzymatic hydrolysate is obtained after defatted sesame residue is treated with alkaline protease， which is mixed with sesame oil for Maillard aroma generation reaction to prepare strong-flavor sesame oil flavor products， and then it is mixed with self-made sesame oil to prepare strong-flavor blended sesame oil. With sensory score as the index， five factors namely enzymatic hydrolysis time， Maillard reaction temperature， Maillard reaction time， material-oil ratio and blending ratio are studied. The optimum process conditions are determined as enzymatic hydrolysis time of 3 h， Maillard reaction temperature of 120 ℃， Maillard reaction time of 40 min， material-oil ratio of 10∶1 and blending ratio of 1∶12. The obtained strong-flavor blended sesame oil has the best flavor.

Key words： sesame residue; defat; enzymatic hydrolysis; Maillard reaction; sesame oil

芝麻是我國(guó)主要油料作物之一，含油量平均為50％～55％，有油料作物“皇后”之稱(chēng)，富含人體必需脂肪酸——亞油酸和油酸（各含40％～45％），是WHO公布的三大最佳食用油之一[1-2]。目前，芝麻油的加工方式主要有水代法、壓榨法和浸出法。水代法獲得的芝麻油風(fēng)味更濃郁，香油品質(zhì)佳，在焙炒過(guò)程中有特殊的有益物質(zhì)產(chǎn)生，且工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，易于操作，但出油率偏低，副產(chǎn)物芝麻渣常被用作動(dòng)物飼料或直接丟棄[3-6]。壓榨法和浸出法雖然出油率提高，但易產(chǎn)生焦糊味或顏色發(fā)暗發(fā)濁，高溫可產(chǎn)生苯并芘致癌物，化學(xué)試劑易導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性[7-9]。因此，水代法仍然較常用，而對(duì)其副產(chǎn)物芝麻渣進(jìn)行加工利用的研究卻鮮見(jiàn)報(bào)道。

美拉德反應(yīng)是氨基化合物與羰基化合物之間發(fā)生的一系列復(fù)雜反應(yīng)[10-12]，可用于制備濃香型油脂[13-14]。王斌等[15]研究了參與美拉德反應(yīng)的不同餅粕、不同形態(tài)酶解液對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分產(chǎn)生的影響，發(fā)現(xiàn)芝麻粕酶解液是制備濃香型芝麻油的最佳反應(yīng)底物。劉春曉等[16]以芝麻粕酶解液為反應(yīng)底物，加入還原糖和甘油，研究了美拉德生香源反應(yīng)制備濃香型芝麻油的最優(yōu)工藝條件。另有文獻(xiàn)報(bào)道[17]，干芝麻渣中含有39%～43%的蛋白質(zhì)和15%左右的碳水化合物，可作為美拉德生香源反應(yīng)的良好底物。本文以水代法芝麻油加工副產(chǎn)物芝麻渣為原料，經(jīng)脫脂酶解后，通過(guò)美拉德反應(yīng)制備濃香型芝麻油反應(yīng)產(chǎn)物，并將最優(yōu)條件下制備的濃香型芝麻油產(chǎn)物與普通芝麻油進(jìn)行配比，制成品質(zhì)優(yōu)良、穩(wěn)定的濃香型調(diào)配芝麻油產(chǎn)品，以期為濃香型芝麻油的工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

芝麻渣：安徽鳳陽(yáng)御膳油脂有限公司；堿性蛋白酶（優(yōu)質(zhì)食品級(jí)）：浙江一諾生物科技有限公司；芝麻油：實(shí)驗(yàn)室自制；正己烷、氫氧化鈉、氫氧化鉀、乙醇、酚酞、鹽酸、乙醚（均為化學(xué)純）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

HH-2 數(shù)顯恒溫水浴鍋 金壇市江南儀器廠；B5002 電子天平 上海良平儀器儀表有限公司；離心機(jī) 安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司；DF-101Z 集熱式恒溫加熱磁力攪拌器 上海秋佐科學(xué)儀器有限公司；pH計(jì) 上海器宏科學(xué)儀器設(shè)備有限公司；DF15中藥草粉碎機(jī) 溫嶺市林大機(jī)械有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 脫脂芝麻渣的制備

芝麻渣用正己烷浸泡脫脂，之后過(guò)濾除去正己烷溶液，剩下的濾渣置于通風(fēng)櫥中揮干，磨粉后過(guò)80目篩（孔徑0.180 mm），制得脫脂芝麻渣備用[18]。

脫脂芝麻渣蛋白質(zhì)含量為32.0 g/100 g，碳水化合物含量為18.48 g/100 g。

1.2.2 濃香芝麻油反應(yīng)產(chǎn)物的制備

將脫脂芝麻渣按料液比1∶5加水溶解，在pH為8.0的條件下加入過(guò)量的堿性蛋白酶充分混合，置于50 ℃水浴鍋中酶解反應(yīng)一定時(shí)間獲得酶解液。之后將酶解液與實(shí)驗(yàn)室自制芝麻油按一定的料油比混合，置于集熱式恒溫加熱磁力攪拌器中油浴加熱反應(yīng)一定時(shí)間，再置于干燥器中冷卻至室溫，以5 000 r/min離心10 min，過(guò)濾得上層濃香型芝麻油反應(yīng)產(chǎn)物。

1.2.3 不同酶解條件對(duì)濃香型芝麻油反應(yīng)產(chǎn)物感官評(píng)分的影響

通過(guò)單因素試驗(yàn)分別研究不同酶解時(shí)間（2，2.5，3，3.5，4 h）、不同美拉德反應(yīng)溫度（110，120，130，140，150 ℃）、不同美拉德反應(yīng)時(shí)間（10，20，30，40，50 min）和不同料油比（8∶1、9∶1、10∶1、11∶1、12∶1）對(duì)濃香型芝麻油反應(yīng)產(chǎn)物感官評(píng)分的影響。

1.2.4 脫脂芝麻渣水解度的測(cè)定（pH-Stat法）[19—20]

取脫脂芝麻渣水解液2 mL于燒杯中，并測(cè)定其pH值，用1 mol/L的氫氧化鈉溶液滴定，直至水解液的pH恢復(fù)到酶解前的pH，記錄消耗的氫氧化鈉溶液體積B。利用下式計(jì)算底物蛋白的水解度（DH）：

DH%=B×N×1α×Mp×Htot×100%。

式中：N表示滴定用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度（mol/L）；B表示滴定用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積（mL）；α表示氨基的離解度，α=10（pH－pK）1+10（pH－pK），本試驗(yàn)中pK=7；Mp表示底物中蛋白質(zhì)總含量（g）；Htot表示每克底物蛋白質(zhì)含有的肽鍵毫摩爾數(shù)（mmol/g），本試驗(yàn)中Htot=8.38。

1.2.5 濃香芝麻油反應(yīng)產(chǎn)物的理化指標(biāo)測(cè)定

1.2.5.1 煙點(diǎn)的測(cè)定

采用GB/T 20795—2006中第二法——目視測(cè)定法進(jìn)行測(cè)定。

1.2.5.2 色度的測(cè)定

使用3NH便攜式色差儀對(duì)芝麻油的色澤進(jìn)行測(cè)定。采用亨特（Hunter）色差公式表示，L*為亮度值，a*為綠度-紅度值，b*為藍(lán)度-黃度值。

1.2.5.3 皂化值的測(cè)定[21]

稱(chēng)取濃香型芝麻油反應(yīng)產(chǎn)物0.5 g記作m，置于250 mL燒瓶中，加入0.1 mol/L氫氧化鉀-乙醇溶液50 mL，沸水浴中回流30～60 min，至燒瓶?jī)?nèi)液體澄清即為脂肪皂化終點(diǎn)。之后冷卻至室溫，加入1%酚酞指示劑2滴，用0.1 mol/L HCl溶液滴定剩余的堿，記錄鹽酸用量V1。同時(shí)另做一空白試驗(yàn)，記錄空白試驗(yàn)鹽酸的用量V0。皂化值SV（mg/g）的計(jì)算公式如下：

SV=（V0－V1）×0.1×56.11m。

1.2.5.4 酸價(jià)的測(cè)定

稱(chēng)取濃香型芝麻油反應(yīng)產(chǎn)物3 g于錐形瓶中，加入中性乙醚-乙醇混合溶液50 mL，搖動(dòng)使試樣溶解，再加入2滴酚酞指示劑，用0.1 mol/L氫氧化鉀溶液滴定至出現(xiàn)微紅色，且30 s不消失，記下消耗的堿液毫升數(shù)V，酸價(jià)X（mg KOH/g芝麻油）的計(jì)算公式如下：

X=V×0.1×56.11m。

1.2.5.5 水分及揮發(fā)物的測(cè)定[22]

按照GB 5009.236—2016中空氣烘箱法進(jìn)行測(cè)定。

1.2.6 濃香型調(diào)和芝麻油的調(diào)配試驗(yàn)

將濃香型芝麻油的風(fēng)味產(chǎn)物與實(shí)驗(yàn)室自制芝麻油分別按1∶6、1∶8、1∶10、1∶12、1∶14復(fù)配，進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

1.2.7 濃香型芝麻油的感官評(píng)價(jià)

由具有食品專(zhuān)業(yè)背景的10名評(píng)價(jià)員對(duì)濃香型芝麻油產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，識(shí)別、鑒定芝麻油樣品的芝麻風(fēng)味、焦糊味、香味持久性與色澤。所有感官測(cè)試均在室溫下進(jìn)行3次。采取指標(biāo)打分方式進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)每個(gè)參數(shù)的感官分析結(jié)果取平均值，同時(shí)根據(jù)各參數(shù)的權(quán)重，對(duì)試驗(yàn)樣品進(jìn)行綜合評(píng)分，芝麻油感官評(píng)價(jià)表見(jiàn)表1。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有試驗(yàn)至少重復(fù)3次，試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用平均值表示，采用Excel 2019 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 酶解時(shí)間對(duì)脫脂芝麻渣蛋白質(zhì)水解度的影響

堿性蛋白酶的酶解時(shí)間對(duì)脫脂芝麻渣蛋白質(zhì)水解度的影響見(jiàn)圖1。

由圖1可知，隨著酶解時(shí)間的延長(zhǎng)，脫脂芝麻渣的蛋白質(zhì)水解度逐漸升高，達(dá)到18%左右，說(shuō)明酶解時(shí)間的增加有利于蛋白質(zhì)的水解，堿性蛋白酶與脫脂芝麻渣充分接觸，使更多的蛋白質(zhì)水解成氨基酸[23]。當(dāng)酶解時(shí)間大于3.5 h時(shí)，水解度的變化趨勢(shì)不明顯。說(shuō)明當(dāng)酶解時(shí)間為3.5 h時(shí)，脫脂芝麻渣的蛋白質(zhì)水解度趨于平衡。但最佳的酶解時(shí)間還需結(jié)合美拉德生香源反應(yīng)制備的濃香型芝麻油反應(yīng)產(chǎn)物的品質(zhì)決定。

2.2 酶解時(shí)間對(duì)濃香型芝麻油風(fēng)味反應(yīng)產(chǎn)物感官評(píng)分的影響

酶解時(shí)間對(duì)美拉德生香源反應(yīng)制備的濃香型芝麻油風(fēng)味反應(yīng)產(chǎn)物感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖2。

由圖2可知，隨著酶解時(shí)間的增加，濃香型芝麻油產(chǎn)品的芝麻風(fēng)味評(píng)分先增大后減小，當(dāng)酶解時(shí)間為3 h時(shí)，芝麻風(fēng)味最佳；香味持久性評(píng)分隨著時(shí)間的延長(zhǎng)先升高后降低，當(dāng)酶解時(shí)間為2.5 h時(shí)，香味持久性最好；色澤評(píng)分隨著酶解時(shí)間的增加先升高后降低，當(dāng)酶解時(shí)間為3 h時(shí)，色澤最優(yōu)；焦糊味是影響濃香型芝麻油產(chǎn)品的不利因素，因此焦糊味越低越好，隨著酶解時(shí)間的增加，焦糊味均增大，當(dāng)酶解時(shí)間為3 h時(shí)，焦糊味較小；綜合評(píng)分方面，隨著酶解時(shí)間的延長(zhǎng)，綜合評(píng)分先升高后降低，當(dāng)酶解時(shí)間為3 h時(shí)，濃香型芝麻油的綜合評(píng)分最高。因此，綜合分析，選擇3 h為最佳的酶解時(shí)間。

2.3 美拉德反應(yīng)溫度對(duì)濃香型芝麻油風(fēng)味反應(yīng)產(chǎn)物感官評(píng)分的影響

美拉德反應(yīng)溫度對(duì)美拉德生香源反應(yīng)制備的濃香型芝麻油風(fēng)味反應(yīng)產(chǎn)物感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖3。

美拉德反應(yīng)溫度是影響美拉德生香源反應(yīng)的主要因素之一，溫度的高低直接影響美拉德產(chǎn)物的種類(lèi)和反應(yīng)體系的色澤及風(fēng)味[24]。由圖3可知，隨著反應(yīng)溫度的升高，濃香型芝麻油的芝麻風(fēng)味評(píng)分先增大后減小，當(dāng)反應(yīng)溫度為120 ℃時(shí)，芝麻風(fēng)味最佳；香味持久性評(píng)分呈現(xiàn)波動(dòng)式變化，當(dāng)反應(yīng)溫度為120 ℃時(shí)評(píng)分為3.0，與140 ℃時(shí)的評(píng)分3.25較接近；色澤評(píng)分隨著反應(yīng)溫度的升高逐漸減小，當(dāng)反應(yīng)溫度為110～130 ℃時(shí)評(píng)分較高，為4.0，當(dāng)反應(yīng)溫度為150 ℃時(shí)評(píng)分最低，為2.0；當(dāng)反應(yīng)溫度為120 ℃時(shí)，焦糊味最小；結(jié)合綜合評(píng)分，當(dāng)反應(yīng)溫度為120 ℃時(shí)，整體評(píng)分最高（>4.0）。因此，選擇120 ℃為最佳的美拉德反應(yīng)溫度。

2.4 美拉德反應(yīng)時(shí)間對(duì)濃香型芝麻油風(fēng)味反應(yīng)產(chǎn)物感官評(píng)分的影響

美拉德反應(yīng)時(shí)間對(duì)美拉德生香源反應(yīng)制備的濃香型芝麻油風(fēng)味反應(yīng)產(chǎn)物感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖4。

美拉德反應(yīng)時(shí)間是影響美拉德生香源反應(yīng)的又一重要因素，在一定溫度條件下，反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，美拉德反應(yīng)越充分，生成的風(fēng)味物質(zhì)也更豐富[25-27]。由圖4可知，濃香型芝麻油的芝麻風(fēng)味評(píng)分隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)先增大后減小，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為30 min時(shí)，芝麻風(fēng)味評(píng)分最高，40 min時(shí)評(píng)分次之；香味持久性評(píng)分整體呈先降低后升高的趨勢(shì)，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為40 min時(shí)，香味持久性評(píng)分最高；焦糊味評(píng)分隨著反應(yīng)時(shí)間的增加而減小，說(shuō)明隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，生成了更多焦糊味的風(fēng)味物質(zhì)，反應(yīng)時(shí)間為10 min時(shí)焦糊味最輕；綜合評(píng)分方面，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，綜合評(píng)分先增大后減小，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為40 min時(shí)，綜合評(píng)分最高。因此，選擇40 min為最佳的美拉德反應(yīng)時(shí)間。

2.5 料油比對(duì)濃香型芝麻油風(fēng)味反應(yīng)產(chǎn)物感官評(píng)分的影響

料油比對(duì)美拉德生香源反應(yīng)制備的濃香型芝麻油風(fēng)味反應(yīng)產(chǎn)物感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖5。

由圖5可知，濃香型芝麻油的芝麻風(fēng)味評(píng)分隨著料油比的增大先增大后減小，當(dāng)料油比為1∶9～1∶10時(shí)，芝麻風(fēng)味評(píng)分最高；香味持久性評(píng)分的變化趨勢(shì)與芝麻風(fēng)味評(píng)分的變化趨勢(shì)相近，當(dāng)料油比為1∶10時(shí)，濃香型芝麻油的香味持久性最好；色澤評(píng)分隨著料油比的增大先上升后下降，料油比為9∶1時(shí)評(píng)分最高，其次為料油比1∶10；焦糊味評(píng)分呈波動(dòng)式變化，料油比為1∶11時(shí)焦糊味較大，料油比為1∶9～1∶10時(shí)焦糊味較??；綜合評(píng)分方面，隨著料油比的增大，綜合評(píng)分先逐漸增大而后減小，當(dāng)料油比為1∶10時(shí)，綜合評(píng)分最高。因此，選擇1∶10為最佳的料油比。

2.6 濃香型芝麻油風(fēng)味反應(yīng)產(chǎn)物的理化指標(biāo)

基于2.1～2.5的分析結(jié)果，選擇各因素的最優(yōu)條件制備濃香型芝麻油風(fēng)味反應(yīng)產(chǎn)物，對(duì)其理化指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，并與市售的小磨香油進(jìn)行對(duì)比，具體結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可知，濃香型芝麻油風(fēng)味反應(yīng)產(chǎn)物的酸價(jià)為1.06 mg/g，水分及揮發(fā)物含量為0.04%，均遠(yuǎn)小于GB/T 8233—2018《芝麻油》中一級(jí)芝麻香油質(zhì)量指標(biāo)的相關(guān)要求，且其酸價(jià)、皂化值、水分及揮發(fā)物和煙點(diǎn)均優(yōu)于市售小磨香油，并具有濃厚的芝麻油香味，色澤透明。這可能與美拉德反應(yīng)使?jié)庀阈椭ヂ橛惋L(fēng)味反應(yīng)產(chǎn)物中富含氮氧化物和含硫化合物有關(guān)，這兩類(lèi)化合物也是芝麻風(fēng)味的主要來(lái)源，從而顯著提升了芝麻香[28-29]。

2.7 濃香型芝麻油風(fēng)味產(chǎn)物與芝麻油調(diào)配比例對(duì)調(diào)和油感官評(píng)分的影響

濃香型芝麻油風(fēng)味產(chǎn)物與芝麻油調(diào)配比例對(duì)調(diào)和油感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖6。

將用美拉德生香源反應(yīng)獲得的濃香型芝麻油風(fēng)味產(chǎn)物與普通芝麻油進(jìn)行調(diào)配，以期獲得濃香型調(diào)和芝麻油。由圖6可知，隨著調(diào)配比的增大，調(diào)和芝麻油的芝麻風(fēng)味評(píng)分和香味持久性評(píng)分整體呈先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)調(diào)配比為1∶12時(shí)，芝麻風(fēng)味評(píng)分和香味持久性評(píng)分均最高；色澤評(píng)分和焦糊味評(píng)分均隨著調(diào)配比的增大先上升后下降，當(dāng)調(diào)配比為1∶12時(shí)，調(diào)和油的色澤最好，焦糊味較輕；綜合評(píng)分方面，隨著調(diào)配比的提高，綜合評(píng)分先升高后降低，當(dāng)調(diào)配比為1∶12時(shí)，綜合評(píng)分最高。因此，綜合分析，選擇調(diào)配比1∶12為濃香型芝麻油風(fēng)味反應(yīng)產(chǎn)物與市售芝麻油的最佳調(diào)配比，在此條件下加工的濃香型調(diào)和芝麻油品質(zhì)最好。

3 結(jié)論

以水代法副產(chǎn)物芝麻渣制得的脫脂芝麻渣為原料，經(jīng)堿性蛋白酶處理獲得一定水解度的酶解液，將其與精制芝麻油混合進(jìn)行美拉德生香源反應(yīng)制備濃香型芝麻油風(fēng)味反應(yīng)產(chǎn)物。研究了酶解時(shí)間、美拉德反應(yīng)溫度、美拉德反應(yīng)時(shí)間和料油比對(duì)濃香型芝麻油風(fēng)味反應(yīng)產(chǎn)物感官評(píng)分的影響，確定最佳工藝條件為酶解時(shí)間3 h、美拉德反應(yīng)溫度120 ℃、美拉德反應(yīng)時(shí)間40 min、料油比1∶10。在該條件下制備的濃香型芝麻油風(fēng)味產(chǎn)物符合GB/T 8233—2018《芝麻油》中一級(jí)芝麻香油質(zhì)量指標(biāo)的相關(guān)要求，色澤透明，具有濃厚的芝麻香。并探究了濃香型芝麻油風(fēng)味產(chǎn)物與普通芝麻油的最優(yōu)配比，以感官評(píng)分為指標(biāo)，濃香型芝麻油風(fēng)味產(chǎn)物與普通芝麻油的最佳調(diào)配比為1∶12，在此條件下加工的濃香型調(diào)和芝麻油品質(zhì)最好。

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收稿日期：2023-08-21

基金項(xiàng)目：2021年安徽省重點(diǎn)研究與開(kāi)發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（202104a06020016）；壓榨芝麻油同源提香關(guān)鍵技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)化；2022年鳳陽(yáng)縣“鳳翔”人才團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目；2022年滁州市第四批“113”產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)

作者簡(jiǎn)介：李菁（1985—），女，湖北孝感人，實(shí)驗(yàn)師，碩士，研究方向：食品加工。

*通信作者：何述棟（1984—），男，山東肥城人，副教授，博士，研究方向：食品科學(xué)。