基于脫脂芝麻渣酶解液美拉德反應制備濃香型調和芝麻油的研究

李菁　何述棟　霍曉兵　戰希凡　孫漢巨　嚴巖　馬友水

摘要：脫脂芝麻渣經堿性蛋白酶處理獲得酶解液，將其與芝麻油混合進行美拉德生香源反應，制備濃香型芝麻油風味產物，之后與自制芝麻油調配制備濃香型調和芝麻油。以感官評分為指標，研究了酶解時間、美拉德反應溫度、美拉德反應時間、料油比和調配比5個因素。確定最佳工藝條件為脫脂芝麻渣酶解時間3 h，美拉德反應溫度120 ℃，美拉德反應時間40 min，料油比10∶1，調配比1∶12，制得的濃香型調和芝麻油的風味最佳。

關鍵詞：芝麻渣；脫脂；酶解；美拉德反應；芝麻油

中圖分類號：TS225.11文獻標志碼：A 文章編號：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，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味更濃郁，香油品質佳，在焙炒過程中有特殊的有益物質產生，且工藝設備簡單，易于操作，但出油率偏低，副產物芝麻渣常被用作動物飼料或直接丟棄[3-6]。壓榨法和浸出法雖然出油率提高，但易產生焦糊味或顏色發暗發濁，高溫可產生苯并芘致癌物，化學試劑易導致蛋白質變性[7-9]。因此，水代法仍然較常用，而對其副產物芝麻渣進行加工利用的研究卻鮮見報道。

美拉德反應是氨基化合物與羰基化合物之間發生的一系列復雜反應[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的不同餅粕、不同形態酶解液對產品感官評分產生的影響，發現芝麻粕酶解液是制備濃香型芝麻油的最佳反應底物。劉春曉等[16]以芝麻粕酶解液為反應底物，加入還原糖和甘油，研究了美拉德生香源反應制備濃香型芝麻油的最優工藝條件。另有文獻報道[17]，干芝麻渣中含有39%～43%的蛋白質和15%左右的碳水化合物，可作為美拉德生香源反應的良好底物。本文以水代法芝麻油加工副產物芝麻渣為原料，經脫脂酶解后，通過美拉德反應制備濃香型芝麻油反應產物，并將最優條件下制備的濃香型芝麻油產物與普通芝麻油進行配比，制成品質優良、穩定的濃香型調配芝麻油產品，以期為濃香型芝麻油的工業化生產提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

芝麻渣：安徽鳳陽御膳油脂有限公司；堿性蛋白酶（優質食品級）：浙江一諾生物科技有限公司；芝麻油：實驗室自制；正己烷、氫氧化鈉、氫氧化鉀、乙醇、酚酞、鹽酸、乙醚（均為化學純）：國藥集團化學試劑有限公司。

HH-2 數顯恒溫水浴鍋 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 安徽中科中佳科學儀器有限公司；DF-101Z 集熱式恒溫加熱磁力攪拌器 上海秋佐科學儀器有限公司；pH計 上海器宏科學儀器設備有限公司；DF15中藥草粉碎機 溫嶺市林大機械有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 脫脂芝麻渣的制備

芝麻渣用正己烷浸泡脫脂，之后過濾除去正己烷溶液，剩下的濾渣置于通風櫥中揮干，磨粉后過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 濃香芝麻油反應產物的制備

將脫脂芝麻渣按料液比1∶5加水溶解，在pH為8.0的條件下加入過量的堿性蛋白酶充分混合，置于50 ℃水浴鍋中酶解反應一定時間獲得酶解液。之后將酶解液與實驗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一定時間，再置于干燥器中冷卻至室溫，以5 000 r/min離心10 min，過濾得上層濃香型芝麻油反應產物。

1.2.3 不同酶解條件對濃香型芝麻油反應產物感官評分的影響

通過單因素試驗分別研究不同酶解時間（2，2.5，3，3.5，4 h）、不同美拉德反應溫度（110，120，130，140，150 ℃）、不同美拉德反應時間（10，20，30，40，50 min）和不同料油比（8∶1、9∶1、10∶1、11∶1、12∶1）對濃香型芝麻油反應產物感官評分的影響。

1.2.4 脫脂芝麻渣水解度的測定（pH-Stat法）[19—20]

取脫脂芝麻渣水解液2 mL于燒杯中，并測定其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標準溶液的濃度（mol/L）；B表示滴定用NaOH標準溶液的體積（mL）；α表示氨基的離解度，α=10（pH－pK）1+10（pH－pK），本試驗中pK=7；Mp表示底物中蛋白質總含量（g）；Htot表示每克底物蛋白質含有的肽鍵毫摩爾數（mmol/g），本試驗中Htot=8.38。

1.2.5 濃香芝麻油反應產物的理化指標測定

1.2.5.1 煙點的測定

采用GB/T 20795—2006中第二法——目視測定法進行測定。

1.2.5.2 色度的測定

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

1.2.5.3 皂化值的測定[21]

稱取濃香型芝麻油反應產物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，至燒瓶內液體澄清即為脂肪皂化終點。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。同時另做一空白試驗，記錄空白試驗鹽酸的用量V0。皂化值SV（mg/g）的計算公式如下：

SV=（V0－V1）×0.1×56.11m。

1.2.5.4 酸價的測定

稱取濃香型芝麻油反應產物3 g于錐形瓶中，加入中性乙醚-乙醇混合溶液50 mL，搖動使試樣溶解，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微紅色，且30 s不消失，記下消耗的堿液毫升數V，酸價X（mg KOH/g芝麻油）的計算公式如下：

X=V×0.1×56.11m。

1.2.5.5 水分及揮發物的測定[22]

按照GB 5009.236—2016中空氣烘箱法進行測定。

1.2.6 濃香型調和芝麻油的調配試驗

將濃香型芝麻油的風味產物與實驗室自制芝麻油分別按1∶6、1∶8、1∶10、1∶12、1∶14復配，進行感官評價。

1.2.7 濃香型芝麻油的感官評價

由具有食品專業背景的10名評價員對濃香型芝麻油產品進行感官評價，識別、鑒定芝麻油樣品的芝麻風味、焦糊味、香味持久性與色澤。所有感官測試均在室溫下進行3次。采取指標打分方式進行評價，對每個參數的感官分析結果取平均值，同時根據各參數的權重，對試驗樣品進行綜合評分，芝麻油感官評價表見表1。

1.3 數據處理

所有試驗至少重復3次，試驗數據采用平均值表示，采用Excel 2019 進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 酶解時間對脫脂芝麻渣蛋白質水解度的影響

堿性蛋白酶的酶解時間對脫脂芝麻渣蛋白質水解度的影響見圖1。

由圖1可知，隨著酶解時間的延長，脫脂芝麻渣的蛋白質水解度逐漸升高，達到18%左右，說明酶解時間的增加有利于蛋白質的水解，堿性蛋白酶與脫脂芝麻渣充分接觸，使更多的蛋白質水解成氨基酸[23]。當酶解時間大于3.5 h時，水解度的變化趨勢不明顯。說明當酶解時間為3.5 h時，脫脂芝麻渣的蛋白質水解度趨于平衡。但最佳的酶解時間還需結合美拉德生香源反應制備的濃香型芝麻油反應產物的品質決定。

2.2 酶解時間對濃香型芝麻油風味反應產物感官評分的影響

酶解時間對美拉德生香源反應制備的濃香型芝麻油風味反應產物感官評分的影響見圖2。

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

2.3 美拉德反應溫度對濃香型芝麻油風味反應產物感官評分的影響

美拉德反應溫度對美拉德生香源反應制備的濃香型芝麻油風味反應產物感官評分的影響見圖3。

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

2.4 美拉德反應時間對濃香型芝麻油風味反應產物感官評分的影響

美拉德反應時間對美拉德生香源反應制備的濃香型芝麻油風味反應產物感官評分的影響見圖4。

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

2.5 料油比對濃香型芝麻油風味反應產物感官評分的影響

料油比對美拉德生香源反應制備的濃香型芝麻油風味反應產物感官評分的影響見圖5。

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

2.6 濃香型芝麻油風味反應產物的理化指標

基于2.1～2.5的分析結果，選擇各因素的最優條件制備濃香型芝麻油風味反應產物，對其理化指標進行測定，并與市售的小磨香油進行對比，具體結果見表2。

由表2可知，濃香型芝麻油風味反應產物的酸價為1.06 mg/g，水分及揮發物含量為0.04%，均遠小于GB/T 8233—2018《芝麻油》中一級芝麻香油質量指標的相關要求，且其酸價、皂化值、水分及揮發物和煙點均優于市售小磨香油，并具有濃厚的芝麻油香味，色澤透明。這可能與美拉德反應使濃香型芝麻油風味反應產物中富含氮氧化物和含硫化合物有關，這兩類化合物也是芝麻風味的主要來源，從而顯著提升了芝麻香[28-29]。

2.7 濃香型芝麻油風味產物與芝麻油調配比例對調和油感官評分的影響

濃香型芝麻油風味產物與芝麻油調配比例對調和油感官評分的影響見圖6。

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

3 結論

以水代法副產物芝麻渣制得的脫脂芝麻渣為原料，經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行美拉德生香源反應制備濃香型芝麻油風味反應產物。研究了酶解時間、美拉德反應溫度、美拉德反應時間和料油比對濃香型芝麻油風味反應產物感官評分的影響，確定最佳工藝條件為酶解時間3 h、美拉德反應溫度120 ℃、美拉德反應時間40 min、料油比1∶10。在該條件下制備的濃香型芝麻油風味產物符合GB/T 8233—2018《芝麻油》中一級芝麻香油質量指標的相關要求，色澤透明，具有濃厚的芝麻香。并探究了濃香型芝麻油風味產物與普通芝麻油的最優配比，以感官評分為指標，濃香型芝麻油風味產物與普通芝麻油的最佳調配比為1∶12，在此條件下加工的濃香型調和芝麻油品質最好。

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收稿日期：2023-08-21

基金項目：2021年安徽省重點研究與開發計劃項目（202104a06020016）；壓榨芝麻油同源提香關鍵技術研究及產業化；2022年鳳陽縣“鳳翔”人才團隊項目；2022年滁州市第四批“113”產業創新團隊

作者簡介：李菁（1985—），女，湖北孝感人，實驗師，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。