烘烤條件對芝麻香油顯色反應呈色特征的影響

蘆 鑫 黃紀念 杜靜芳 孫 強 李夢琴

LU Xin 1，2 HUANG Ji－nian 1，2 DU Jing－fang 3 SUN Qiang 1，2 LI Meng－qin 3

（1.河南省農業(yè)科學院農副產品加工研究所，河南 鄭州 450002；2.河南省農產品生物活性物質工程技術研究中心，河南 鄭州 450002；3.河南農業(yè)大學食品科學技術學院，河南 鄭州 450002）

（1.Institute of Agricultural Processing，Henan Academy of Agricultural Sciences，Zhengzhou，Henan 450002，China；2.Henan Engineering Research Centre of Bioactive Substances in Agricultural Products，Zhengzhou，Henan 450002，China；3.Henan Agricultural University Food Science and Technology Academy，Zhengzhou，Henan 450002，China）

芝麻香油具有營養(yǎng)豐富、風味獨特濃郁等優(yōu)點，是深受中國居民喜愛的風味調和油。由于芝麻香油市場需求旺盛且價格高于普通食用油，因此將廉價食用油摻入芝麻香油或采用香精勾兌普通植物油制作芝麻香油的違法行為屢禁不止，嚴重擾亂市場正常競爭秩序，損害了消費者的權益。為了保護消費者權益，建立快速、準確、可靠、科學的芝麻香油摻假檢測方法極有必要［1］。

目前，檢測芝麻香油摻假的主要方法有色譜分析、光譜法、感官評價、顯色反應等方法。其中色譜分析法采用評估甘三酯、脂肪酸組成來進行鑒別，結果準確，但操作繁瑣、處理時間長，且成本高［2，3］。光譜法中包括紅外光譜和紫外光譜法，其利用油脂在紅外、紫外波段中的特征吸收，通過數學統(tǒng)計建立定量檢測模型，從而應用于防偽鑒別，這種方法雖然快速簡便，但受儀器限制且不同來源樣品對結果會產生干擾［4－6］。感官評價法雖然快速，但結果受主觀性影響，且操作人員需要專業(yè)培訓，也不宜推廣。芝麻香油顯色法檢測摻偽是利用芝麻油中特征成分芝麻酚、芝麻素等木脂素化合物和顯色及發(fā)生特異性反應，產生特征性顏色化合物，根據其顏色深淺來判斷芝麻香油的純度。其中顯色反應法具有操作簡便、快速、結果較可靠，且不需昂貴儀器設備。但目前顯色結果判斷多采用肉眼辨別，因此受主觀影響較大，但該方法具有簡單快捷、成本低廉、受儀器限制小的特點，所以易于推廣，具有廣闊的應用前景［7，8］。孫偉等［9］利用芝麻素與濃硫酸反應生成橘紅色化合物，確定芝麻油的含量，但溶劑氯仿易揮發(fā)，需及時更換標準樣品，且氯仿毒性較大，對操作人的健康構成威脅。因此，有人嘗試采用其他溶劑來溶解油樣。如郭寧等［10］采用三氟乙酸分別對芝麻香油、二級棉籽油、三級棉籽油、一級菜籽油、菜籽毛油顯色，反應進行10 min后，其顯示的顏色依次為黃綠、黃橙、暗紅橙、紅紫、暗紅橙色，顏色差別顯著，可以用于芝麻香油摻偽檢測。本研究擬在此基礎上開發(fā)出顯色速度快，不同油種顏色差異更明顯的三氯乙酸顯色法。

研究［11］表明芝麻香油的烘烤工藝與方式會影響最終產品的品質。由于中國芝麻香油生產的工藝不統(tǒng)一，所以市面上芝麻香油的產品品質存在差異。目前，尚未有生產工藝影響芝麻香油顯色反應的報道。同時，顯色反應的研究中多采用波長掃描、語言描述，缺乏直觀與量化，需要引入新的顏色描述方式。本研究擬將RGB色彩模式引入芝麻香油的顯色反應中；分析烘烤時間、烘烤溫度對芝麻香油顯色后的呈色特征的影響以揭示加工工藝對三氯乙酸顯色反應的影響，為進一步推進三氯乙酸顯色反應應用于芝麻香油摻假檢測提供試驗數據支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

芝麻香油：本實驗室自制；芝麻經過清理除雜后，采用電加熱轉筒烤爐加熱，加熱溫度分別采用150，160，170℃，烘烤時間分別取10，15，20，25，30，35 min，而后采用螺旋壓榨機進行壓榨制油，獲得的芝麻香油通過板框過濾機除去油腳，而后4℃靜置30 d，即得到試驗原料。

石油醚（沸程為60～90℃）、三氯乙酸、氯仿、過氧化苯甲酰、氫氧化鉀等：分析純，國藥集團化學試劑有限公司；

數碼相機：Coolpix S3200型，日本尼康集團公司；

電子天平：XS205型，瑞士梅特勒—托利多公司；

漩渦混合器：XW－80A型，上海青浦滬西儀器廠；

恒溫水浴鍋：HH－S2型，金壇市華特實驗儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 芝麻香油顯色反應操作 取0.5 m L芝麻香油樣品轉移入10 m L的具塞比色管中，隨后加入3 m L 40% （m／V）三氯乙酸石油醚溶液，置于渦流振蕩器上振蕩5 s，迅速加入0.5 m L 12.05% （m／V）過氧化苯甲酰氯仿溶液，振蕩10 s，將比色管置于數碼相機前30 cm處，開始計時，每隔1 min拍攝照片一張，連續(xù)拍攝7 min，拍攝條件：光圈指數f 5.6，快門時間1／100，整個操作過程環(huán)境溫度維持在25℃。完成試驗后，數碼相片采用Photoshop CS 5軟件進行分析芝麻香油顏色，香油顏色采用RGB色彩模式來表示。RGB是通過對R（紅）、G （綠）、B （藍）3個顏色通道的變化以及它們相互之間的疊加來得到各式各樣的顏色的。某個分量數值較小，則其該分量代表的顏色亮度較低。試驗中芝麻香油的烘烤溫度、烘烤時間和反應時間的編碼見表1。

表1 芝麻香油烘烤條件、顯色反應時間對應水平表Table 1 The levels for the roasting conditions and reaction time of roasted sesame oil

1.2.2 數據處理 除特殊說明外，所有試驗平行測定6次，結果以均值!標準差表示。方差分析與相關性分析采用IBM SPSS 19.0進行計算，P＜0.05為顯著，P＜0.01為高度顯著。圖中相同小寫字母表示采用Duncan算法在0.05水平無顯著差異。

2 結果與討論

由表2可知，芝麻香油顯色反應后，其顏色特征以藍、綠為主，紅值較低。這與肉眼觀察到的情況相符，即顏色迅速變成藍色，隨后逐漸變成藍綠色。采用方差分析烘烤時間、烘烤溫度和反應時間對RGB影響，具體結果見表3～5。

由表3～5可知，建立的R、G、B 的模型高度顯著（P＜0.01），這表明試驗構建的模型可以客觀準確的反映實際情況。由于R2和調整R2均大于0.75，這表明通過試驗模型計算的數據與實際值擬合度高。由于反應時間和烘烤工藝對R、G、B都是高度顯著影響因素（P＜0.01），所以下面依次具體分析反應時間和烘烤工藝對RGB的影響。

2.1 芝麻香油RGB隨顯色時間變化趨勢

為了直觀反映單個因素的影響，采用剔除其他因素影響的邊際均值進行比較。由圖1可知，伴隨著顯色反應的進行，芝麻香油的R值逐漸增加，R邊際均值從最初的0.89上升到7.72。芝麻香油G隨著反應進行顯著下降，從41.67下降到14.43。觀察不同的顯色時間可以發(fā)現，伴隨著反應時間進行，樣品間的G差異減小，這是由于顯色時間的影響要遠大于烘烤時間與烘烤溫度，隨著顯色時間的延長，顯色時間的影響掩蓋了烘烤溫度與烘烤時間的影響（表2、4）。與G變化相似，樣品間的B也隨著反應時間的進行迅速下降，從69.92下降到15.02，并且不同樣品間B 的差異逐漸縮小，這也是由于反應時間是第一顯著影響因素，其影響遠大于烘烤溫度、烘烤時間引起的。

2.2 烘烤條件對芝麻香油顯色反應RGB的影響

分析烘烤條件對R的影響發(fā)現，烘烤時間對R邊際均值影響較為復雜，樣品的R在烘烤25 min處有個峰值，最高峰出現在35min，烘烤時間使R邊際均值在4.38～5.49之

間變化（圖2）。伴隨著烘烤溫度從150℃升到160℃，樣品R邊際均值值顯著降低，但烘烤溫度繼續(xù)升高，導致邊際均值顯著增加，由烘烤溫度從150～170℃變化會導致R邊際均值在4.40～5.11之間變化。

表2 烘烤條件和反應時間對顯色反應特征的影響Table 2 Effects ofroasting conditions and reaction time on the character of color reaction

表3 烘烤條件和顯色反應時間對R的方差分析表Table 3 The variance analysis of roasting conditions and reaction time in R

表3 烘烤條件和顯色反應時間對R的方差分析表Table 3 The variance analysis of roasting conditions and reaction time in R

該模型的相關系數為0.80（校正相關系數為0.79）。

因素 III型平方和 自由度 均方 F值 顯著性校正模型 5 162.25 13 397.10 230.70 0.00截距 17 209.59 1 17 209.59 9 998.36 0.00烘烤溫度 62.511 2 31.26 18.16 0.00烘烤時間 114.80 5 22.96 13.34 0.00反應時間 4 984.94 6 830.82 482.69 0.00誤差 1 277.16總計 23 649.00校正總計 6 439.41

表4 烘烤條件和顯色反應時間對G的方差分析表Table 4 The variance analysis of roasting conditions and reaction time in G

表4 烘烤條件和顯色反應時間對G的方差分析表Table 4 The variance analysis of roasting conditions and reaction time in G

該模型的相關系數為0.88（校正相關系數為0.88）。

因素 III型平方和 自由度 均方 F值 顯著性校正模型 68 735.57 13 5 287.35 424.78 0.00截距 410 993.56 1 410 993.56 33 018.78 0.00烘烤溫度 2 650.04 2 1 325.02 106.45 0.00烘烤時間 2 040.70 5 408.14 32.79 0.00反應時間 64 044.82 6 10 674.14 857.55 0.00誤差 9 235.87總計 488 965.00校正總計 77 971.44

表5 烘烤條件和顯色反應時間對B的方差分析表Table 5 The variance analysis of roasting conditions and reaction time in B

表5 烘烤條件和顯色反應時間對B的方差分析表Table 5 The variance analysis of roasting conditions and reaction time in B

該模型的相關系數為0.91（校正相關系數為0.91）。

因素 III型平方和 自由度 均方 F值 顯著性校正模型 287 296.71 13 22 099.75 576.26 0.00截距 810 202.38 1 810 202.38 21 126.38 0.00烘烤溫度 6 245.85 2 3 122.93 81.43 0.00烘烤時間 7 515.75 5 1 503.15 39.20 0.00反應時間 273 535.11 6 45 589.18 1 188.76 0.00誤差 28 455.90總計 1 125 955.00校正總計 315 752.62

圖1 芝麻香油RGB邊際均值隨反應時間變化圖Figure 1 The marginal mean of RGB of roasted sesame oil vs reaction time

圖2 烘烤條件對應顯色反應RGB邊際均值圖Figure 2 The marginal mean of RGB of color reaction vs roasting conditions

由圖2可知，伴隨著烘烤時間的延長，芝麻香油顯色的G邊際均值逐漸下降，但25 min后有所上升，由烘烤時間引起的G 邊際均值的變化在21.37～26.57；烘烤溫度從150℃升到160℃，顯色芝麻香油的G邊際均值顯著降低，但烘烤溫度從160℃升到170℃時，G邊際均值有所上升，由烘烤溫度引起的G邊際均值的變化在21.32～25.82。

分析B值變化時發(fā)現，隨著烘烤時間的延長，芝麻香油顯色的B邊際均值逐漸下降，烘烤時間超過25 min后無顯著變化，由烘烤時間引起的B邊際均值的變化在29.33～38.70；烘烤溫度升高會導致樣品B顯著下降，烘烤溫度從150℃上升到170℃，B 邊際均值從36.75下降到30.17。由于B隨著烘烤溫度上升或烘烤時間延長呈現明顯下降趨勢，因此可以利用芝麻香油顯色后的B來推測芝麻香油烘烤的工藝參數。

3 結論

以往的顯色法鑒別芝麻油摻假方法，是利用肉眼來辨別摻偽與否以及摻偽多寡，結果受主觀因素影響較大，不利于顯色法的推廣與應用。本研究將RGB色彩模式引入芝麻油摻偽檢測中，通過RGB將顯色方法展現的顏色轉變成了具體的數字，減少了語言描述、肉眼觀察帶來的誤差，提高了顯色法的準確性。同時發(fā)現，芝麻油顯色后B值的變化幅度最大，G值變化次之，R值變化幅度最小且數值也最低，這也是肉眼觀察芝麻香油顯色反應過程中，以藍綠變化為主的原因。在后續(xù)研究過程中，用RGB色彩模式來定量描述其他常見油脂的顯色特征，就可以用于鑒別油脂摻假。

前人對于顯色法的研究尚不深入，未分析加工條件和顯色時間對顯色結果的影響。本次研究中驗證了烘烤溫度、烘烤時間會影響芝麻香油顯色反應呈現的顏色，推測是不同的烘烤條件會影響芝麻香油的脂肪酸和木質素組成，從而導致芝麻香油顯色反應后顯示的顏色存在差異［12，13］。但由F值可知，反應時間的影響要遠大于烘烤時間和烘烤溫度，這與隨著反應時間延長，不同烘烤條件芝麻香油的RGB差異逐漸縮小相符（表2），因此若要排除工藝參數對芝麻香油三氯乙酸顯色結果的干擾，應選擇顯色后7 min以上的顏色分析。若要推測芝麻香油的烘烤工藝可以通過分析短時間香油三氯乙酸顯色來實現。

顯色法鑒別香油摻偽是一個簡便快速、易于推廣的方法，通過數字化表達顯色反應的顏色，可以改善該方法的準確性。為了提高顯色法的精度，在今后的研究中，除了通過增加不同烘烤時間、烘烤溫度的樣品的顯色顏色數據，建立芝麻香油顯色顏色特征譜庫，以提高芝麻香油摻偽檢測精度以外，還要分析其他油脂性質如過氧化值、酸價等對油脂顯色的影響，并優(yōu)化顯色反應的反應條件如反應溫度與反應時間等。

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