水酶法芝麻油與其他工藝芝麻油品質差異研究

張雅娜，齊寶坤，郭 麗，王宇晨

(1.綏化學院 食品與制藥工程學院，黑龍江 綏化 152061； 2.東北農業大學 食品學院，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特而濃郁，品質佳，但水代法多見于傳統的小作坊生產，規模小，制油后芝麻渣中蛋白質品質較差，水分含量高易發酵變質，造成環境污染[1]。壓榨法操作簡單，應用范圍廣，易實現工業化生產，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，油的風味不如水代法[2]。水酶法是近年來新興的一種環保提油技術，具有安全性好、條件溫和、能耗較低，可同時得到高品質的油、低變性蛋白及其他功能性成分，被油脂科學界稱為“一種油料資源的全利用技術”[3-6]。

目前，除水酶法芝麻油，針對其他工藝芝麻油的品質差異對比已有研究。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進行了對比研究。楊冉等[9]采用頂空固相微萃取和氣質聯用技術，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種揮發性風味成分進行檢測。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)對芝麻油品質的影響。李曉棟等[11]進行了冷榨與熱榨芝麻油品質及氧化穩定性差異研究。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進行了對比研究。本實驗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)進行對比，對其外觀品質、理化特性、抗氧化成分及脂肪酸組成進行研究，為全面了解水酶法芝麻油的性質、水酶法油脂精煉及工業應用提供一定的研究基礎。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

脫皮白芝麻，產自安徽省渦陽縣；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；脂肪酸甲酯標樣、生育酚標樣、芝麻酚標樣、芝麻素和芝麻林素標樣，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-質譜聯用儀，安捷倫科技有限公司；BT224s電子天平；DGX-9143B-1電熱鼓風干燥箱；DFD-7000加熱板；SX2-8-102箱式電阻箱；EFP307食品加工機；Sorvall ST 16R高速冷凍離心機；HZS-H水浴振蕩器；PHS-3C型pH計；QSY-8數控消化爐。

1.2 實驗方法

1.2.1 水酶法提取芝麻油

稱取脫皮白芝麻50.00 g，用食品加工機進行粉碎，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行微波解凍處理。在解凍的樣液中加入2%(脫皮白芝麻粉質量的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溶液調節酶解液pH至9.0。酶解結束后進行離心(轉速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)，將乳狀液再次進行冷凍、微波解凍處理，進行第二次離心，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 芝麻油的品質分析

1.2.3.1 芝麻油的外觀品質

不溶性雜質含量的測定參考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；折光指數的測定參考GB/T 5527—2010;水分及揮發物的測定參考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；進樣量20 μL。

1.2.3.4 芝麻油的脂肪酸組成

參考GB 5000.168—2016進行測定。

1.2.4 分析方法

所有實驗至少進行3次，利用SPSS Statistics 18.0軟件對實驗數據進行統計，采用Tukey’s檢驗進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

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，本實驗所用的脫皮白芝麻中水分含量為4.07%，灰分含量為2.85%，粗蛋白質含量為20.10%，粗脂肪含量為54.20%。經測定，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(見圖1、表2)

由圖1和表2可知，4種芝麻油的透明度、不溶性雜質以及氣味、滋味均較好，均達到國標要求。水酶法芝麻油雖未經過精煉處理，但從透明度以及不溶性雜質來看，符合一級成品芝麻油標準。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過高溫處理，溫度較高會發生美拉德反應產生呈色呈味物質，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：同行數據上標不同小寫字母表示差異達到顯著水平(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準。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準。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榨膛中的高溫條件下發生美拉德反應[8]，產生棕褐色物質，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

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

折光指數是油脂的一項重要特性參數，也是鑒定油脂純度的標準之一[14]。由表3可知，4種芝麻油的折光指數無顯著性差異(p>0.05)，但水酶法芝麻油的折光指數超出國家標準范圍，原因是水酶法芝麻油未經過精煉，油中存在雜質導致的。

2.3.3 水分及揮發物

由表3可知，4種芝麻油的水分及揮發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?，導致芝麻油中的水分及揮發物含量較高。因此，水酶法芝麻油需進一步精煉，因為較高的水分及揮發物含量容易導致油脂酸敗。

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升高，自榨膛中流出的油脂在高溫有氧條件下容易發生氧化酸敗，從而導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溶液調節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到一級成品芝麻油國家標準規定。

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準。原因是水代法芝麻油在熱工藝提取的過程中因發生氧化，加上水提作用，使氫過氧化物的含量大大增加，導致過氧化值升高。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，但均在國家標準規定范圍內。

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為冷榨法芝麻油>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準規定范圍內。

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)，其大小順序為水酶法芝麻油>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、攪拌階段流失嚴重，導致其含量大大降低。

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化成芝麻酚[11]，從而導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[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生了裂解反應，這與李楊等[2]研究結果一致。因此，水酶法芝麻油需要通過調整制取工藝，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 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)的品質差異進行研究。結果表明：水酶法芝麻油的外觀品質好，透明度高，風味清淡、無異味、口感好，符合一級成品芝麻油國家標準；水酶法芝麻油的色澤最淺，水分及揮發物含量較高，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。