張麗霞 宋國(guó)輝 曹艷明，2 蘆 鑫 孫 強(qiáng) 黃紀(jì)念

（1.河南省農(nóng)科院農(nóng)副產(chǎn)品加工研究所，河南 鄭州 450002；2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450002）

芝麻油又稱香油，是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高的天然植物油，具有獨(dú)特而濃郁的風(fēng)味，深受消費(fèi)者的青睞［1］。作為一種調(diào)理用油，風(fēng)味是芝麻油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的重要組成部分，也是衡量芝麻油質(zhì)量好與次的關(guān)鍵指標(biāo)之一。在芝麻油的生產(chǎn)中，不同的炒籽方式以及不同的生產(chǎn)工藝（壓榨、液壓和水代等）對(duì)芝麻油的風(fēng)味的影響是不同的，如采用水代法制取的芝麻油（俗稱小磨香油）風(fēng)味更濃郁、純正，壓榨芝麻油盡管仍有顯著的芝麻油風(fēng)味，但是其風(fēng)味質(zhì)量明顯不如水代香油［2］，因此，芝麻的焙炒工序是芝麻油呈現(xiàn)特征風(fēng)味的關(guān)鍵過(guò)程［3］。

傳統(tǒng)的芝麻焙炒工藝多采用煤炭、天然氣等做燃料，存在能耗大、污染環(huán)境，原料、勞動(dòng)力消耗大等問(wèn)題［4］。電加熱自動(dòng)控溫轉(zhuǎn)筒炒籽機(jī)使用清潔電能源，解決了傳統(tǒng)焙炒設(shè)備溫度火候難以控制，既污染環(huán)境、物料，且投料量大，物料焙炒還不均等一系列問(wèn)題，滾筒式的設(shè)計(jì)能充分均勻的焙炒芝麻，連續(xù)作業(yè)，最大程度地減少了人力的投入［5］；另外也能減少由于燃煤等引起的苯并芘等有害污染物的產(chǎn)生。

本試驗(yàn)采用電加熱自動(dòng)控溫轉(zhuǎn)筒炒籽機(jī)焙炒芝麻，選擇投料焙炒溫度和焙炒時(shí)間為單因素，將焙炒過(guò)的芝麻分別用水代法、螺旋壓榨法和液壓壓榨法制油，并測(cè)定不同工藝條件下投料焙炒溫度和焙炒時(shí)間對(duì)芝麻油的理化指標(biāo)（色澤、酸值、過(guò)氧化值、氧化穩(wěn)定性）的影響，旨在為科學(xué)建立芝麻加工工藝、合理選擇工藝條件提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

白芝麻：粗脂肪含量53.7%、粗蛋白含量20.9%，購(gòu)于駐馬店市農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)；

其它試劑：均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

電加熱轉(zhuǎn)筒焙炒爐：ZG80，鄭州八方機(jī)器制造有限公司；

螺旋壓榨機(jī)：6YL－130，鄭州八方機(jī)器制造有限公司；

液壓機(jī)：6YY－230，鄭州八方機(jī)器制造有限公司；

比較測(cè)色儀：WSL－2型，上海精密科學(xué)儀器有限公司；

油脂氧化穩(wěn)定性測(cè)定儀：Metrohm 743 型，瑞士萬(wàn)通中國(guó)有限公司；

自動(dòng)電位滴定儀：Metrohm 877 型，瑞士萬(wàn)通中國(guó)有限公司；

膠體磨：JM－L80型，溫州市龍灣華威機(jī)械廠；

離心機(jī)：LXJ－IIB型，上海安亭科學(xué)儀器廠；

自動(dòng)定氮儀：K－05型，上海晟聲自動(dòng)化分析儀器公司；

鼓風(fēng)式干燥機(jī)：DHG－9070A／9140A 型，上海佳勝實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 電加熱轉(zhuǎn)筒焙炒（電炒）芝麻及制油工藝 固定芝麻投料量10kg，設(shè)定電炒鍋的轉(zhuǎn)速為50r／min，焙炒溫度分別為170，180，190，200，210 ℃，每個(gè)溫度下選擇5個(gè)時(shí)間點(diǎn)，分別為20，23，26，29，32，35min；所有芝麻均在電炒鍋溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)開(kāi)始投料，且在30s左右投料完畢。焙炒芝麻后分別采用改進(jìn)的水代法、螺旋壓榨和液壓3 種制油工藝，工藝流程如下：

1.3.2 水代芝麻油樣品的制備 經(jīng)電加熱焙炒的芝麻，模擬傳統(tǒng)水代法制油，并對(duì)工藝進(jìn)行改進(jìn)，工藝流程如下：

1.3.3 芝麻油主要理化指標(biāo)的測(cè)定

（1）氧化穩(wěn)定性測(cè)定：油樣用量5.0g，測(cè)定溫度120℃，空氣流量為10L／h，測(cè)定油樣在某一測(cè)定溫度下電導(dǎo)率的二階導(dǎo)數(shù)的最大值所對(duì)應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間即誘導(dǎo)時(shí)間，通過(guò)誘導(dǎo)時(shí)間來(lái)反映油脂的氧化穩(wěn)定性。

（2）色澤的測(cè)定：按GB／T 22460——2008執(zhí)行。

（3）酸值的測(cè)定：按GB／T 5530——2005執(zhí)行。

（4）過(guò)氧化值的測(cè)定：按GB／T 5538——2008執(zhí)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 焙炒條件對(duì)不同工藝生產(chǎn)芝麻油色澤的影響

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，焙炒條件對(duì)不同工藝生產(chǎn)芝麻油的黃值影響不顯著，對(duì)紅值影響顯著，因此在研究中固定芝麻油的黃值為70，研究焙炒條件以及制油工藝對(duì)紅值的影響，見(jiàn)圖1。

圖1 焙炒條件對(duì)芝麻油紅值的影響Figure 1 Effect of roasting conditions on the red value of sesame oil

芝麻油的色澤紅值依賴于焙炒程度［6］。由圖1可知，隨焙炒時(shí)間的延長(zhǎng)，各工藝芝麻油的紅值先平穩(wěn)上升（主要集中在1.0左右）后急劇上升，這可能是因?yàn)樵诒撼闯跗冢览路磻?yīng)程度比較低，其初級(jí)產(chǎn)物沒(méi)有引起色澤的變化；但是隨著焙炒時(shí)間的延長(zhǎng)以及焙炒溫度的升高，美拉德反應(yīng)程度進(jìn)一步加劇，可能形成含氮或無(wú)氮的褐色可溶性化合物，最終轉(zhuǎn)化生成類黑精色素等高分子色素，從而使芝麻油色澤加深［7］；另外有研究報(bào)道芝麻油的色澤主要和焙炒過(guò)程中的非酶褐變及磷脂降解有關(guān)［8，9］，高溫長(zhǎng)時(shí)間焙炒條件下，蛋白質(zhì)的堿性基團(tuán)可催化并與氧化生成的羰基化合物發(fā)生醇醛縮合反應(yīng)，最終生成顏色較深的褐色素［10］。

2.2 焙炒條件對(duì)不同工藝生產(chǎn)芝麻油酸值的影響

由圖2可知，各焙炒條件對(duì)不同工藝芝麻油酸值的影響趨勢(shì)一致，在200 ℃以下，各投料溫度下隨著焙炒時(shí)間的延長(zhǎng)，各油樣的酸值呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，其中在相對(duì)低的焙炒溫度170 ℃（圖2（a））和180 ℃（圖2（b））下，各油樣的酸值在0.4～1.0mg KOH／g油；而在210 ℃投料焙炒溫度下，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)酸值呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，可能在于高溫有利于美拉德反應(yīng)的進(jìn)行，在這種反應(yīng)中有一系列的聚合反應(yīng)，而芝麻油中的部分游離脂肪酸可能參與了這種反應(yīng)，致使所得芝麻油中游離脂肪酸含量降低。此外，從圖2明顯看出，相同焙炒條件下，螺旋壓榨油樣和液壓油樣無(wú)明顯差異，原因可能是螺旋壓榨制油與液壓制油芝麻溫度與壓榨溫度相同，所以所得的油差別不明顯；而水代法制取的油樣的酸值高于螺旋壓榨和液壓油樣，可能是由于水代法制油時(shí)有水的參與，一些油脂在脂肪酶的作用下水解，導(dǎo)致水代法芝麻油酸值升高。

2.3 焙炒條件對(duì)不同工藝生產(chǎn)芝麻油過(guò)氧化值的影響

由圖3可知，相同焙炒時(shí)間下，隨著焙炒溫度的提高，油樣過(guò)氧化值呈上升趨勢(shì)，推測(cè)其原因在于芝麻油中不飽和脂肪酸的比例大于80%，不飽和脂肪酸可以與空氣中氧發(fā)生自動(dòng)氧化，溫度越高自動(dòng)氧化速度越快，過(guò)氧化值就越高。然而在同一投料焙炒溫度下，不同工藝生產(chǎn)的芝麻油的過(guò)氧化值隨焙炒時(shí)間的延長(zhǎng)總體呈下降趨勢(shì)，在焙炒35 min各工藝芝麻油過(guò)氧化值接近；在較低焙炒溫度（170～180 ℃），3種工藝芝麻油過(guò)氧化值差別不明顯；而在較高投料焙炒溫度（190～210 ℃）下，液壓芝麻油的過(guò)氧化值略低于水代芝麻油和螺旋壓榨芝麻油；主要的原因在于不飽和脂肪酸與氧形成的氫過(guò)氧化物是油脂氧化酸敗的初級(jí)產(chǎn)物，且很不穩(wěn)定，容易分解，隨著焙炒時(shí)間的延長(zhǎng)進(jìn)一步分解成易揮發(fā)的小分子量的醛、酮、酸等物質(zhì)［11，12］，由于過(guò)氧化值只能反應(yīng)氫過(guò)氧化物的多少，當(dāng)油脂嚴(yán)重氧化酸敗時(shí)，氫過(guò)氧化物會(huì)進(jìn)一步分解，因此過(guò)氧化值反而呈下降趨勢(shì)［13］。

2.4 焙炒條件對(duì)不同工藝制取芝麻油氧化穩(wěn)定性的影響

圖2 焙炒條件對(duì)芝麻油酸值的影響Figure 2 Effect of roasting conditions on the acid value of sesame oil

圖3 焙炒條件對(duì)芝麻油過(guò)氧化值的影響Figure 3 Effect of roasting conditions on the peroxide value of sesame oil

圖4 焙炒條件對(duì)芝麻油氧化穩(wěn)定性的影響Figure 4 Effect of roasting conditions on the oxidative induction time of sesame oil

由圖4可知，投料溫度較低（170～180 ℃）時(shí)，焙炒時(shí)間對(duì)不同工藝芝麻油誘導(dǎo)時(shí)間影響差異較小。同一投料焙炒溫度下，3種工藝制取的芝麻油的誘導(dǎo)時(shí)間均隨焙炒時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸升高，螺旋壓榨油樣和液壓油樣的誘導(dǎo)時(shí)間無(wú)顯著差異；投料焙炒溫度較高（190～210 ℃）時(shí)，螺旋壓榨和液壓油樣的誘導(dǎo)時(shí)間明顯高于水代法油樣，且焙炒時(shí)間越長(zhǎng)，差距越大。推測(cè)其主要原因在于：①兩種制油工藝均為壓榨，且焙炒揚(yáng)煙后的芝麻趁熱壓榨，因此這兩種工藝生產(chǎn)的芝麻香油氧化穩(wěn)定性的變化基本一致；②隨投料焙炒溫度的升高及焙炒時(shí)間的延長(zhǎng)，芝麻中蛋白質(zhì)的堿性基團(tuán)可催化并與氧化生成的羰基化合物發(fā)生醇醛縮合反應(yīng)，最終產(chǎn)生有抗氧化能力的褐色素［14］；③美拉德反應(yīng)程度也隨溫度的升高和時(shí)間的延長(zhǎng)而增強(qiáng)，產(chǎn)生的抗氧化產(chǎn)物也在不斷積累［15，16］；④高溫長(zhǎng)時(shí)間焙炒時(shí)芝麻油中的芝麻林素可能轉(zhuǎn)化成具有抗氧化能力的芝麻酚或芝麻素酚，導(dǎo)致芝麻油的氧化穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)［17，18］。

由2.1～2.4可以看出，焙炒溫度的提高、焙炒時(shí)間的延長(zhǎng)對(duì)于芝麻的焙炒程度以及所制備芝麻油的影響是一致的。當(dāng)制取的芝麻油滿足一級(jí)芝麻油要求時(shí)，在較低投料焙炒溫度（170～180 ℃），得到棕紅、透亮、香氣濃郁芝麻香油所需要的時(shí)間長(zhǎng)耗能大；而較高投料焙炒溫度（＞200 ℃），短時(shí)間內(nèi)即可達(dá)到適宜制油的芝麻焙炒程度；但是長(zhǎng)時(shí)間焙炒時(shí)芝麻中的單糖極易與氨基酸發(fā)生反應(yīng)，生成對(duì)人體不利的黑色化合物，而且所制芝麻油出油率低、香味欠佳，焦糊味比較重。因此綜合焙炒對(duì)芝麻油品質(zhì)指標(biāo)的影響，選擇芝麻投料焙炒溫度200℃左右，焙炒時(shí)間25～30min，3種工藝所制取的芝麻油品質(zhì)都最好，這與文獻(xiàn)［19］報(bào)道的結(jié)果一致。

3 結(jié)論

電加熱自動(dòng)控溫轉(zhuǎn)筒焙炒芝麻溫度較低（170～180 ℃）時(shí)，水代法、螺旋壓榨法和液壓法3種制油工藝生產(chǎn)的芝麻油色澤、酸價(jià)、過(guò)氧化值和氧化誘導(dǎo)時(shí)間的影響無(wú)顯著差異。焙炒溫度高于180 ℃，芝麻油色明顯加深，紅值明顯增加；隨著焙炒時(shí)間的延長(zhǎng)和焙炒溫度的升高，由于加工工藝的相似性螺旋壓榨和液壓芝麻油的酸值變化趨勢(shì)與變化程度無(wú)顯著差異，而水代芝麻油的酸值明顯高于壓榨法的；液壓芝麻油的過(guò)氧化值略低于水代芝麻油和螺旋壓榨芝麻油；螺旋壓榨和液壓油樣的誘導(dǎo)時(shí)間明顯高于水代法油樣，且焙炒時(shí)間越長(zhǎng)，差距越大。綜合焙炒對(duì)不同工藝芝麻油指標(biāo)的影響，選擇芝麻投料焙炒溫度200 ℃左右，焙炒時(shí)間25～30min，3種工藝所制取的芝麻油品質(zhì)都最好。電加熱自動(dòng)控溫轉(zhuǎn)筒焙炒代替?zhèn)鹘y(tǒng)的加熱方式提高了加熱效率，降低了芝麻油受燃料污染的幾率，減少了污染物的排放，而且可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景；此外本試驗(yàn)還為科學(xué)建立芝麻油加工工藝、合理選擇工藝條件提供了數(shù)據(jù)支持。

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