原料脱皮和制油工艺对芝麻油品质的影响

刘兵戈，汪学德，黄 维，胡华丽

（河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州 450001）

0 引言

芝麻油是我国传统食用油脂之一.芝麻制油常用方法包括水代法、压榨法和浸出法[1].其中，水代法是生产芝麻香油最常见的传统方法，机械压榨法、浸出法则是现代规模化生产的主要方式.芝麻制油过程中，高温炒籽发生的一系列复杂反应产生油脂特有的色泽和香味[2]，再通过油水不溶或物理挤压将油取出.近年来，随着人们对安全、健康、绿色食用油脂的需求，一些新型制油方式应运而生，冷榨法就是其中之一[3].

芝麻皮含有大量的草酸和人体不能消化的粗纤维以及色素，草酸对钙离子的络合能降低人体对钙的吸收利用，同时使芝麻口感苦涩，粗纤维则不利于芝麻蛋白的消化吸收[1].芝麻脱皮后制得的冷榨油色泽浅，营养价值高，冷榨饼还可用于生产芝麻蛋白，大大提高了其经济价值[4].因此，原料脱皮对芝麻油品质的影响不可忽视.本研究分别以带皮芝麻和脱皮芝麻为原料，对水代法、热榨法、冷榨法制得的芝麻油品质进行对比分析，以期为生产不同需求的高品质芝麻油提供参考.

1 材料与方法

1.1 试验材料

原料：郑芝98N09 白芝麻.

试剂：乙醚、95%乙醇、石油醚、正己烷、硫酸、盐酸、氢氧化钠、三氯甲烷、冰乙酸、硫代硫酸钠、碘化钾、可溶性淀粉、甲醇钠、硫酸联氨，均为分析纯；甲醇、正己烷，色谱纯；芝麻素、芝麻林素、芝麻酚标准品，sigma 公司.

1.2 仪器与设备

AL-204 分析天平：梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；DK-S24 恒温水浴锅、DHG9146A 电热鼓风干燥箱：上海精宏实验设备有限公司；WSL-2 比较测试仪、UV-759S 紫外可见分光光度计：上海精密科学仪器有限公司；RE-52A 旋转蒸发仪：上海亚荣生化仪器厂；LD5-10 低速离心机：北京京立离心机有限公司；FOSS 8400 全自动凯氏定氮仪：瑞士福斯公司；Rancimat 743 氧化酸败仪：瑞士万通公司；HN002 电炒锅、ENG 扬烟机：韩国哈娜公司；微型榨油机：龙岩中农机械制造有限公司；石磨、晃油锅：实验室定制；SHIMADZU 高效液相色谱仪：日本岛津公司；Agilent 6890 气相色谱仪：美国安捷伦公司.

1.3 试验方法

1.3.1 芝麻原料及芝麻油主要指标测定

粗纤维测定按照GB/T 5515—2008；粗脂肪测定按照GB/T 5512—2008；粗蛋白含量测定按照GB/T 14489.2—2008；草酸测定参照高锰酸钾法[5]；水分及挥发物测定按照GB/T 5528—2008；色泽测定按照GB/T 22460—2008；酸值测定按照GB/T 5530—2005；过氧化值测定按照GB/T 5538—2008；磷脂测定按照GB/T 5537—2008.

1.3.2 GC 测定芝麻油脂肪酸组成

芝麻油脂肪酸分析按照GB/T 17376—2008 脂肪酸甲酯制备和GB/T 17377—2008 脂肪酸甲酯的气相色谱分析进行，根据峰面积归一化法计算相对含量.分析条件：Agilent 6890N 气相色谱仪，氢火焰离子检测器，SGE BPX 70 毛细管柱（30 m×0.25 mm×2.5 μm），进样口温度180 ℃，柱温180℃，检测器温度300 ℃，氮气流速1 mL/min，氢气流速30 mL/min，空气流速400 mL/min.

1.3.3 HPLC 测定芝麻油中芝麻素和芝麻林素含量

芝麻油皂化后正己烷萃取不皂化物，脱除正己烷后甲醇溶解定容待测.色谱条件：SPD-10AV VP紫外检测器，Kromasil 色谱柱（C18，150 mm×4.6 mm，5 μm），柱温30 ℃，检测波长290 nm，流动相为V（甲醇）∶V（水）=70∶30，总流速0.8 mL/min，进样量10 μL.

1.3.4 HPLC 测定芝麻油中芝麻酚含量

芝麻油皂化后正己烷萃取不皂化物，脱除正己烷后甲醇溶解定容待测.色谱条件：SPD-10AV VP紫外检测器，Kromasil 色谱柱（C18，150 mm×4.6 mm，5 μm），柱温30 ℃，检测波长300 nm，流动相为V（甲醇）∶V（水）=70∶30，总流速1.0 mL/min，进样量10 μL.

1.3.5 HPLC 测定芝麻油中VE含量

精确称取油样0.3 g 定容于10 mL 容量瓶中，300 W 超声20 min 后待测.采用HPLC 色谱仪和荧光检测器进行检测，色谱条件：RF-10AXL 荧光检测器，大连依利特NH2色谱柱（250 mm×4.6 mm，5 μm），流动相为V（正己烷）∶V（异丙醇）=99∶1，总流速0.8 mL/min，柱温40 ℃，激发波长298 nm，发射波长325 nm，进样量5 μL.

1.3.6 氧化稳定性测定

采用瑞士万通Rancimat 743 型氧化酸败测定仪，取样量5.0 g，加热温度120 ℃，空气流量20 L/h.

1.3.7 芝麻脱皮

采用湿法脱皮：芝麻原料风选、筛选清理后，用0.6%NaOH 溶液70 ℃浸泡8 min，手搓脱皮，自来水浮选漂净芝麻皮及去除碱液残留，湿芝麻仁在电热恒温鼓风干燥箱中50 ℃烘干10 h.

1.3.8 制取芝麻油

冷榨：称取芝麻原料2 kg，加9%水放置20 min 调质，置于微型螺旋榨油机中压榨，榨饼复榨1 次，过滤得冷榨芝麻毛油.

炒籽：称取芝麻原料2 kg，调节原料水分至9%放置20 min，190 ℃焙炒25 min，扬烟3 次.

热榨：扬烟3 次后熟芝麻温度降至140～160℃，立即置于微型螺旋榨油机中压榨，榨饼复榨1次，过滤得热榨芝麻毛油.

水代：扬烟3 次后熟芝麻温度降至140～160℃，用石磨磨浆，兑入80%热水后搅油、墩油、晃油，撇油得水代芝麻毛油.

毛油精制：毛油5 ℃静置8 d 后，3 000 r/min离心20 min，得澄清透明芝麻油.

2 结果与分析

2.1 原料芝麻组成成分分析

原料带皮芝麻和脱皮芝麻组成成分如表1 所示.

表1 原料芝麻组成成分（干基） %

由表1 可知，芝麻脱皮后草酸和粗纤维含量大大降低，总糖含量略有减少，水分含量变化不大，粗脂肪含量提高约9%.经测定，原料芝麻的皮中含有约9%的粗蛋白，这与文献［1］是吻合的，而芝麻皮在芝麻中含量较低，因此脱皮芝麻比带皮芝麻粗蛋白含量略高.可见芝麻脱皮后含油率和饼粕利用价值均有较为明显的改善.

2.2 不同工艺制得芝麻油的质量指标

不同工艺对芝麻油质量指标的影响如表2 所示.

由表2 可知，6 种芝麻油水分及挥发物含量相差不大，且均在国标规定的一级芝麻油范围之内.水代芝麻油黄值和红值均最高，且稍高于热榨油，冷榨芝麻油的红值和黄值均最低，主要是因为炒籽过程中，芝麻的主要成分发生Maillard 反应、焦糖化反应、Strecker 降解[6]等产生了色素类物质；带皮原料制得的芝麻油均明显比脱皮的色泽深，一方面是因为芝麻皮本身含有色素类物质，另一方面可能在炒籽过程中芝麻皮受热后与色素的形成也有关.带皮芝麻制得芝麻油的酸值均比脱皮的高，是因为湿法脱皮过程淡碱水中和游离脂肪酸和芝麻皮中的草酸[4]；水代芝麻油酸值相对较低，这与炒料出锅时泼水调质降温和低温磨浆（一般不超过65 ℃）工艺是分不开的；带皮芝麻冷榨油酸价达标，但较其他油样明显偏高，经验证，原料芝麻乙醚抽提油的酸价高达1.84 mg·g-1，说明冷榨过程中脂溶性的游离脂肪酸大部分进入冷榨油中.带皮原料所得芝麻油的过氧化值均比脱皮的低，这是因为脱皮芝麻炒籽和取油过程表面油脂直接与空气接触，氧化速率更快，并且有研究表明，芝麻皮中也含有抗氧化活性较强的木脂素类物质[7]；就不同加工工艺来说，对过氧化值而言，水代法＞压榨法＞冷榨法，可能是冷榨过程温度低，产生的过氧化物本来就少，高温炒籽过程产生的过氧化物在压榨过程中部分受热分解为小分子物质如醛、酮、酸等，而在水代法较低温度的磨浆和取油过程中得以保留，酸值的趋势也说明了这一点.水代芝麻油磷脂含量明显低于冷榨油和热榨油，主要因为水代法兑浆搅油过程中，磷脂水化膨胀从油中析出，撇油过程随麻渣一起排出；冷榨油和热榨油磷脂含量差异不大，说明此炒籽条件对磷脂含量影响不大，根据相关文献，若炒籽温度进一步升高，则磷脂含量会迅速降低[8].

表2 不同加工工艺制得芝麻油的质量指标

2.3 芝麻油脂肪酸成分分析

不同工艺制得的带皮和脱皮芝麻油脂肪酸组成如表3 所示.

表3 芝麻原料及芝麻油脂肪酸组成及含量 %

由表3 可知，与原料芝麻相比，芝麻油中亚麻酸（18∶3）、花生酸（20∶0）、花生一烯酸（20∶1）含量略有降低，说明在加工过程中这3 种脂肪酸有所损失.带皮和脱皮芝麻油主要脂肪酸组成及含量差别不大，但棕榈一烯酸（16∶1）在带皮芝麻油中含量普遍较高，可能其主要存在于芝麻皮中.两种水代芝麻油均不含花生一烯酸（20∶1），很可能与水代工艺有关.芝麻油各种脂肪酸含量均在国标规定的范围之内，不饱和脂肪酸高达85%以上，其中油酸和亚油酸含量非常丰富，是一种优质的保健食用油[1].

2.4 芝麻油抗氧化成分及效果分析

不同工艺制得的带皮和脱皮芝麻油中抗氧化成分及效果如表4 所示.

由表4 可知，加工过程中芝麻素、芝麻林素、VE较原料均有部分损失，保留率：冷榨法＞水代法＞热榨法，说明在加工过程中，温度越高，高温时间越长，这3 种活性物质越容易受热分解[9].芝麻素、芝麻林素、VE保留率分别在74%、85%、60%以上，表明这些物质高温下有一定程度的稳定性[10].芝麻酚只在热榨和水代芝麻油中检测到，说明高温炒籽过程对芝麻酚的形成有直接影响.从原料方面对比氧化诱导时间，带皮芝麻油氧化稳定性均优于脱皮芝麻油，结合抗氧化物质含量，可以推断芝麻皮在高温焙炒过程中对这类活性物质有一定保护作用，同时芝麻皮中含有的芝麻素、芝麻酚林等木脂素类物质对其抗氧化效果也有贡献，经测定，芝麻皮中的芝麻素、芝麻林素含量约为籽粒中的10%，炒制过程中含量显著减少，但有芝麻酚产生；就加工工艺来说，芝麻油氧化稳定性：水代法＞热榨法＞冷榨法，这是由于芝麻酚抗氧化活性远大于芝麻素和芝麻林素[11-12]，而冷榨油基本不含芝麻酚，水代法较低温度下磨浆和取油对芝麻酚和VE的保留程度更大，因此较热榨法氧化稳定性更强；此外，有研究表明，焙炒芝麻的褐变产物与芝麻素、芝麻酚、VE具有显著的协同抗氧化作用[13].

表4 芝麻原料及芝麻油抗氧化成分及效果 mg·（100 g）-1

3 结论

（1）芝麻脱皮后草酸和粗纤维含量大大降低，粗脂肪含量提高，因此原料脱皮对含油率和饼粕利用价值均有较为明显的改善.

（2）不同工艺制得的带皮和脱皮芝麻油水分相差不大；水代芝麻油黄值和红值均最高，冷榨芝麻油的黄值和红值均最低；冷榨芝麻油酸值较高，水代芝麻油较低；芝麻油过氧化值：水代法＞压榨法＞冷榨法；水代芝麻油磷脂含量明显低于冷榨油和热榨油，冷榨油和热榨油磷脂含量差异不大.带皮芝麻制得的芝麻油与脱皮芝麻制得的相比，色泽深，酸值高，过氧化值低，水分和磷脂含量则与脱皮与否无必然联系.

（3）与原料芝麻相比，芝麻油中亚麻酸、花生酸、花生一烯酸含量略有降低.脱皮和未脱皮芝麻油主要脂肪酸组成及含量差别不大，但棕榈一烯酸（16∶1）在未脱皮芝麻油中含量普遍较高.芝麻油各种脂肪酸含量均在国标规定的范围之内，不饱和脂肪酸高达85%以上，其中油酸和亚油酸含量非常丰富.

（4）加工过程中，芝麻素、芝麻林素、VE较原料均有部分损失，冷榨法损失最小.芝麻酚只存在于炒籽后制得的芝麻油中.水代法氧化稳定性最高，冷榨法最低，带皮芝麻油氧化稳定性均优于脱皮芝麻油.

综上所述，冷榨芝麻油色泽浅，风味淡，饼粕利用率高，但氧化稳定性较差；热榨芝麻油和水代芝麻油品质较为接近，水代芝麻油抗氧化物质含量更为丰富，但规模化程度不如热榨工艺高.脱皮芝麻油与带皮芝麻油相比，除氧化稳定性外整体品质较好，但脱皮无疑会增加成本.因此，实际生产中，应根据需要选择合适的原料处理方式和生产工艺.

［1］张海洋，汪学德，王合宝，等.芝麻加工技术［M］.郑州：河南人民出版社，2012:55-56.

［2］Hiroyuki K，Kouichi K，Shigeo N.Relationship between the volatile components and the aromatic quality of roasted sesame seed oils［J］.Journal of Oleo Science，2002，51（11）:691-698.

［3］钟雪玲，刘玉兰，汪学德，等.芝麻脱皮冷榨工艺条件研究［J］.农业机械，2011（32）:43-47.

［4］刘玉兰，陈刘杨，汪学德，等.不同压榨工艺对芝麻油和芝麻饼品质的影响［J］.农业工程学报，2011，27（6）:382-386.

［5］冉启才.芝麻中草酸含量及测定方法［J］.食品工业科技，1993（3）:34-36.

［6］周瑞宝.芝麻香油风味成分［J］.中国粮油学报，2006，21（3）:310-315.

［7］Chang L W，Yen W J，Shiow C H，et al.Antioxidant activity of sesame coat［J］.Food Chemistry，2002，78（3）:347-354.

［8］Yen G C.Influence of seed roasting process on the changes in composition and quality of sesame（Sesame indicum）oil［J］.Journal of the Science of Food and Agriculture，1990，50（4）:563-570.

［9］Yoshida H，Takagi S.Effects of seed roasting temperature and time on the quality characteristics of sesame（Sesamum indicum）oil［J］.Journal of the Science of Food and Agriculture，1997，75（1）:19-26.

［10］Hemalatha S，Ghafoorunissa.Sesame lignans enhance the thermal stability of edible vegetable oils［J］.Food Chemistry，2007，105（3）:1076-1085.

［11］Lee J Y，Lee Y S，Choe E.Effects of sesamol，sesamin，and sesamolin extracted from roasted sesame oil on the thermal oxidation of methyl linoleate［J］.Food Science and Technology，2008，41（10）:1871-1875.

［12］Zoe K，Maria L K.Effect of endogenous antioxidants of sesame seeds and sesame oil to the thermal stability of edible vegetable oils［J］.Food Science and Technology，2010，43（9）:1379-1386.

［13］黄纪念，宋国辉，孙强.芝麻和芝麻油的抗氧化活性［J］.中国食物与营养，2009（2）:26-28.