電加熱轉(zhuǎn)筒焙炒對不同工藝生產(chǎn)芝麻油品質(zhì)的影響

張麗霞 宋國輝 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、勞動力消耗大等問題［4］。電加熱自動控溫轉(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，將焙炒過的芝麻分別用水代法、螺旋壓榨法和液壓壓榨法制油，并測定不同工藝條件下投料焙炒溫度和焙炒時(shí)間對芝麻油的理化指標(biāo)（色澤、酸值、過氧化值、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%，購于駐馬店市農(nóng)貿(mào)市場；

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)定性測定儀：Metrohm 743 型，瑞士萬通中國有限公司；

自動電位滴定儀：Metrohm 877 型，瑞士萬通中國有限公司；

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；

自動定氮儀：K－05型，上海晟聲自動化分析儀器公司；

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)的測定

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

（2）色澤的測定：按GB／T 22460——2008執(zhí)行。

（3）酸值的測定：按GB／T 5530——2005執(zhí)行。

（4）過氧化值的測定：按GB／T 5538——2008執(zhí)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 焙炒條件對不同工藝生產(chǎn)芝麻油色澤的影響

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，焙炒條件對不同工藝生產(chǎn)芝麻油的黃值影響不顯著，對紅值影響顯著，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紅值的影響，見圖1。

圖1 焙炒條件對芝麻油紅值的影響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，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，其初級產(chǎn)物沒有引起色澤的變化；但是隨著焙炒時(shí)間的延長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程中的非酶褐變及磷脂降解有關(guān)［8，9］，高溫長時(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，各焙炒條件對不同工藝芝麻油酸值的影響趨勢一致，在200 ℃以下，各投料溫度下隨著焙炒時(shí)間的延長，各油樣的酸值呈現(xiàn)增加趨勢，其中在相對低的焙炒溫度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)間的延長酸值呈現(xiàn)下降趨勢，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 焙炒條件對不同工藝生產(chǎn)芝麻油過氧化值的影響

由圖3可知，相同焙炒時(shí)間下，隨著焙炒溫度的提高，油樣過氧化值呈上升趨勢，推測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)生自動氧化，溫度越高自動氧化速度越快，過氧化值就越高。然而在同一投料焙炒溫度下，不同工藝生產(chǎn)的芝麻油的過氧化值隨焙炒時(shí)間的延長總體呈下降趨勢，在焙炒35 min各工藝芝麻油過氧化值接近；在較低焙炒溫度（170～180 ℃），3種工藝芝麻油過氧化值差別不明顯；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氧化物是油脂氧化酸敗的初級產(chǎn)物，且很不穩(wěn)定，容易分解，隨著焙炒時(shí)間的延長進(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］，由于過氧化值只能反應(yīng)氫過氧化物的多少，當(dāng)油脂嚴(yán)重氧化酸敗時(shí)，氫過氧化物會進(jìn)一步分解，因此過氧化值反而呈下降趨勢［13］。

2.4 焙炒條件對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 焙炒條件對芝麻油過氧化值的影響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)間的延長逐漸升高，螺旋壓榨油樣和液壓油樣的誘導(dǎo)時(shí)間無顯著差異；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，差距越大。推測其主要原因在于：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，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)間的延長對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)、過氧化值和氧化誘導(dǎo)時(shí)間的影響無顯著差異。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與變化程度無顯著差異，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，差距越大。綜合焙炒對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。

1 王力清，劉瑞興.芝麻油中摻棉籽油的分光光度法研究［J］.食品與機(jī)械，2003（1）：39～40.

2 李萍萍.芝麻油香氣成分檢測及其在香氣形成機(jī)制與質(zhì)量評價(jià)中的應(yīng)用［D］.武漢：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2010.

3 Tamura H，F(xiàn)ujita A，Steinhaus M，et al.Assessment of the aroma impact of major odor－active thiols in pan－roasted white sesame seeds by calculation of odor activity values［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2011（59）：10 211～10 218.

4 Yang J，Bingol G，Pan Z，et al.Infrared heating for dry－roasting and pasteurization of almonds［J］.Journal of Food Engineering，2010（101）：273～280.

5 劉玉蘭.油脂制取與加工工藝學(xué)［M］.第二版.北京：科學(xué)出版社，2009.

6 Kahyaoglu T，Kaya S.Modeling of moisture，color and texture changes in sesame seeds during the conventional roasting［J］.Journal of Food Engineering，2006（75）：167～177.

7 Yoshida H.Composition and quality characteristics of sesame seeds（Sesamum indicum）oil roasted at different temperatures in an electric oven［J］.Journal of Science and Food Agriculture，1994，65（3）：331～336.

8 Kumar C M，Appurao A G，Singh S A.Effect of infrared heating on the formation of sesamol and quality of defatted flours from Sesamum indicum L［J］.Food Science，2009，74（4）：H105～H111.

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

10 陳劉楊.不同品種和生產(chǎn)工藝對芝麻油和芝麻蛋白影響的研究［D］.鄭州：河南工業(yè)大學(xué)，2010.

11 曾溢波，李惠桃.煎炸油過濾機(jī)－延緩油脂劣變心措施［J］.食品與機(jī)械，2003（5）：36.

12 畢艷蘭.油脂化學(xué)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005：62～63.

13 Hwang L S.Bailey’s industrial oil and fat products［M］.Eds.Shahidi F.6th ed.New York：John Wiley ＆ Sons，2005：537～576.

14 Amarowicz R.Antioxidant activity of maillard reaction products［J］.European Journal of Lipid Science and Technology，2009，111（2）：109～111.

15 魯偉，黃筱茜，柯李晶，等.美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的抗氧化活性研究［J］.食品與機(jī)械，2008，24（4）：61～64.

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

17 Lee S W，Jeung M K，Park M H，et al.Effects of roasting conditions of sesame seeds on the oxidative stability of pressed oil during thermal oxidation［J］.Food Chemistry，2010（118）：681～685.

18 Park S H，Ryu S N，Bu Y，et al.Antioxidant components as potential neuroprotective agents in sesame（Sesamum indicum L.）［J］.Food Reviews International，2010，26（2）：103～121.

19 Abou－gharbia H A，Shehata A A Y，Shahidi F.Effect of processing on oxidative stability and lipid classes of sesame oil［J］.Food Research International，2000，33（5）：331～340.