加工工藝對(duì)芝麻醬穩(wěn)定性的影響

張浩玉，麻 琳，孫 強(qiáng)，黃紀(jì)念，游 靜，孟 醒，宋國輝,

（1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)副產(chǎn)品加工研究中心，河南鄭州 450006；2.河南省農(nóng)科院農(nóng)副產(chǎn)品加工研究所，河南鄭州 450006；3.洛陽理工學(xué)院 環(huán)境工程與化學(xué)學(xué)院，河南洛陽 471023）

芝麻（Sesamum indicum），一年生草本植物，既可以食用，又可以作為油料，是世界上最古老的油料作物之一，在我國已經(jīng)有2000 多年的栽培歷史，是我國重要的特色油料作物。芝麻營養(yǎng)豐富，脂肪含量達(dá)50%以上，其脂肪中油酸和亞油酸占85%，蛋白質(zhì)含量20%左右，且富含芝麻木脂素和維生素E 等抗氧化及生理活性物質(zhì)[1-4]。當(dāng)前對(duì)芝麻功能性的研究主要集中于芝麻中木脂素的生理活性，發(fā)現(xiàn)它具有抗氧化[5]、抗菌[6]、調(diào)節(jié)血脂、穩(wěn)定血壓[7]、保護(hù)肝功能[8]及抑制腫瘤[9]等多種藥理作用。

目前我國芝麻加工制品主要有芝麻香油、芝麻醬、脫皮芝麻和烤芝麻等，其中芝麻醬是一種營養(yǎng)價(jià)值很高的調(diào)味食品，常用于涼拌菜、熱干面、火鍋蘸醬等，起到增香增味的作用[10-11]。食用芝麻醬不僅可以滿足人們的味蕾需求，而且芝麻經(jīng)研磨后，芝麻中的營養(yǎng)和活性成分更易被人體吸收，發(fā)揮其營養(yǎng)與保健價(jià)值。在我國的華北、東北、華中等地區(qū)，芝麻醬深受廣大消費(fèi)者的喜愛。

目前芝麻醬商品在市場流通過程中，存在穩(wěn)定性差的問題，即芝麻醬放置一個(gè)月后就會(huì)有浮油析出，時(shí)間越長，浮油越多。芝麻醬浮油析出，導(dǎo)致下層芝麻醬體的板結(jié)固化，使產(chǎn)品原有的風(fēng)味、涂抹性、感官質(zhì)量產(chǎn)生不良影響，貯存期和貨架期縮短[12-17]，影響了芝麻醬加工產(chǎn)品在市場上的普及率和商品價(jià)值，制約了芝麻醬產(chǎn)品規(guī)模的擴(kuò)大。如何使芝麻醬保持較高的穩(wěn)定性，減緩或防止芝麻醬浮油析出，是解決芝麻醬大規(guī)模生產(chǎn)的關(guān)鍵之處[18-22]。國內(nèi)有學(xué)者研究通過加入天然抗氧化劑和乳化劑來提升產(chǎn)品穩(wěn)定性，雖然在一定程度上提高了芝麻醬的穩(wěn)定性，但會(huì)對(duì)芝麻醬的純正性以及風(fēng)味帶來不利的影響[23-26]。

前期，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)芝麻組分及芝麻醬的貯藏穩(wěn)定性進(jìn)行了研究[27-29]。為了更進(jìn)一步地探究影響麻醬貯藏穩(wěn)定性的因素，明確提高芝麻醬貯藏穩(wěn)定性的工藝條件[30-31]，本文對(duì)不同加工工藝條件對(duì)芝麻醬穩(wěn)定性的影響進(jìn)行研究，考察工藝條件對(duì)芝麻醬的物化特性以及貯藏穩(wěn)定性的影響，以期在加工工藝層面豐富解決芝麻醬貯藏穩(wěn)定性的手段，為芝麻加工及其制品的增值轉(zhuǎn)化提供有益參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

精選白芝麻 購于平輿康博匯鑫油脂有限公司；試驗(yàn)用水 均由超純水設(shè)備制備；乙醇 分析純。

Rise 2008 激光粒度分析儀 濟(jì)南潤之科技有限公司；PL203 電子天平 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；JM-L80 型膠體磨 浙江省溫州市龍灣華威機(jī)械廠；Anke DL-5-B 離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠；LD5-1 型低溫離心機(jī) 長沙平凡儀器儀表有限公司；DFY-1000 型搖擺式高速萬能粉碎機(jī) 浙江省溫嶺市林大機(jī)械有限公司；TN16 手持紅外測溫儀 江蘇省無錫辰光隆興工控儀器有限公司；DHG-9040A 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 河南省亞臨界生物技術(shù)有限公司研制；實(shí)驗(yàn)型導(dǎo)熱油平底炒鍋 河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)副產(chǎn)品加工研究中心與河南亞臨界萃取有限公司聯(lián)合制造。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 芝麻醬的制作 預(yù)熱炒鍋，設(shè)置至實(shí)驗(yàn)溫度，轉(zhuǎn)速為60 r/min，待炒鍋達(dá)到設(shè)定的溫度并穩(wěn)定后，加入芝麻，按照預(yù)定的工藝參數(shù)炒制一定時(shí)間。炒制完成后取出炒好的芝麻并冷卻至室溫，再采用膠體磨磨醬，根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不同的磨制次數(shù)。

1.2.2 焙炒時(shí)間和溫度對(duì)芝麻醬貯藏穩(wěn)定性的影響

以未脫皮芝麻為原料，選取焙炒芝麻溫度分為210、220、230 ℃，焙炒芝麻的質(zhì)量為1 kg，每個(gè)焙炒溫度條件下焙炒時(shí)間分別設(shè)定為5、10、15、20、25 min，炒制后磨醬，磨醬次數(shù)為3 次，測定芝麻醬的離心析油率、沉降析油率、粒度、比表面積等指標(biāo)。

1.2.3 脫皮處理對(duì)芝麻醬貯藏穩(wěn)定性的影響研究按照文獻(xiàn)[32]的方法將精選芝麻處理得到脫皮芝麻。設(shè)定芝麻炒制溫度為220 ℃，分別以脫皮芝麻和未脫皮芝麻為原料，焙炒芝麻的質(zhì)量是1 kg，炒制5、10、15、20、25 min，炒制后磨醬3 次，測定所制芝麻醬的離心析油率及黏度指標(biāo)。

1.2.4 磨醬次數(shù)對(duì)芝麻醬貯藏穩(wěn)定性的影響 以未脫皮芝麻為原料，選取焙炒芝麻溫度為220 ℃，焙炒時(shí)間分別設(shè)定為20 min，炒制后磨醬，在磨醬次數(shù)為1、2、3、4、5 次，測定不同磨制次數(shù)對(duì)芝麻醬的離心析油率、粒徑及比表面積指標(biāo)的影響。

1.3 指標(biāo)測定

1.3.1 芝麻醬離心析油率的測定 本研究借鑒飲料穩(wěn)定性的快速表征方法[33-34]，采用離心處理，快速地將芝麻醬中的液相與固相分離，測定離心析油率，考察離心析油率作為芝麻醬穩(wěn)定性的快速表征指標(biāo)的可行性。取30 g 芝麻醬于50 mL 離心管中，10000 r/min離心15 min 后，取上層浮油稱重m1，離心析油率計(jì)算見公式（1）。

式中，ηc為離心析油率，%；m1上層浮油質(zhì)量，g；30 為芝麻醬總質(zhì)量，g。

1.3.2 沉降析油率的測定 取約50 g 芝麻醬于細(xì)高刻度瓶中，室溫放置，每隔一定天數(shù)（30、60、90 d）測量析油層高度，以析油層高度H1除以總高度H 作為沉降析油率。

式中，ηs為 沉降析油率，%；H1為析油層的高度，mm；H為芝麻醬總高度，mm。

1.3.3 粒度測定 采用Rise 2008 激光測定儀測定，量程0.02～1200 μm。測定前樣品先用乙醇浸潤，再用水稀釋成溶液。D50，Dav、S/V 的數(shù)據(jù)由該儀器測定，其中D50 表示粒度分布中占50%所對(duì)應(yīng)的粒徑（單位：μm），又稱中位徑；Dav 表示粒度分布的平均粒徑（單位：μm）；S/V 比表面積（單位：m2/cm2）。

1.3.4 黏度測定 采用DHR-2 流變儀以40 mm 平行板-珀?duì)柼X板夾具對(duì)芝麻醬進(jìn)行靜態(tài)流變性測試，其中，靜態(tài)掃描選用穩(wěn)態(tài)掃描模式，剪切速度為0.01～100/s，設(shè)定變量1 min 取60 個(gè)點(diǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

無特殊說明，所有實(shí)驗(yàn)平行測定3 次，取平均值。采用SPSS 軟件（IBM SPSS Statistics 23）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行ANOVA 分析和相關(guān)性分析，采用Excel 繪制相關(guān)圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 焙炒溫度和時(shí)間對(duì)芝麻醬貯藏穩(wěn)定性的影響

2.1.1 焙炒溫度和時(shí)間對(duì)芝麻醬離心析油率的影響

由圖1 可知，在各焙炒溫度下，芝麻醬的離心析油率隨焙炒時(shí)間的增加呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)，且隨焙炒時(shí)間的延長，下降趨于平緩。芝麻焙炒溫度220 ℃，焙炒時(shí)間20 min 時(shí)未脫皮芝麻醬的離心析油率最低。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)230 ℃焙炒條件下，焙炒至25 min，芝麻醬的口感發(fā)苦，已不適宜芝麻醬的制作。

圖1 不同焙炒溫度下芝麻醬離心析油率隨焙炒時(shí)間的變化曲線Fig.1 Variation curve of centrifugal oil extraction rate of sesame paste with the change of baking time at different baking temperatures

2.1.2 焙炒溫度和時(shí)間對(duì)芝麻醬沉降析油率 通過表1可知，隨著時(shí)間的延長，沉降析油率逐步升高，芝麻醬的感官品質(zhì)下降，對(duì)比不同焙炒溫度和時(shí)間對(duì)芝麻醬沉降析油率的影響，規(guī)律是焙炒溫度越低、焙炒時(shí)間越短，析油率越高，隨著焙炒溫度升高和時(shí)間延長，析油率先降低，后有稍微升高，焙炒溫度超過230 ℃，焙炒時(shí)間超過25 min，芝麻醬出現(xiàn)焦糊味，影響感官品質(zhì)，對(duì)比以上數(shù)據(jù)，焙炒溫度220 ℃，90 d 沉降析油率，焙炒時(shí)間20 min 時(shí)候出現(xiàn)了最低值。

表1 不同焙炒溫度及焙炒時(shí)間下芝麻醬的沉降析油率的測定結(jié)果（%，X±SD）Table 1 Measurement results of sedimentation rate of sesame paste under different baking temperature and time(%,X±SD)

2.1.3 焙炒溫度和時(shí)間對(duì)芝麻醬平均粒徑及中位徑的影響 由圖2、圖3 可知，芝麻醬的平均粒徑Dav和中位徑D50 隨著焙炒時(shí)間延長，在210、220 ℃的焙炒溫度的條件下，呈現(xiàn)先下降，后趨于平穩(wěn)的特點(diǎn)，但是在230 ℃條件下，呈現(xiàn)先下降，在焙炒時(shí)間15 min后呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)。隨后測定230 ℃焙炒溫度下，焙炒15 min，芝麻醬的粒徑分布曲線圖。

圖2 不同焙炒溫度下芝麻醬的平均粒徑Dav隨焙炒時(shí)間的變化曲線Fig.2 Variation curve of the change of the average particle size of sesame paste with the baking time at different baking temperatures

圖3 不同焙炒溫度下芝麻醬的中位徑D50隨焙炒時(shí)間的變化曲線Fig.3 Variation curve of the change of the median diameter D50 of sesame paste with the baking time at different baking temperatures

由圖4 可知，芝麻醬的粒徑呈雙峰分布，表明芝麻醬體系中可能存在團(tuán)聚現(xiàn)象，分散的顆粒又重新聚集。同一芝麻醬體，其Dav 值大于D50 值，說明芝麻醬醬體大于D50 直徑的微粒占優(yōu)勢(shì)，對(duì)比圖4 中中位值右側(cè)的面積大，也得到了佐證。在230 ℃的焙炒條件下，15 min 前，焙炒溫度越高，芝麻水分下降，磨醬越細(xì)，芝麻醬的D50 值和Dav 值呈下降趨，但是焙炒時(shí)間超過15 min 后，隨著芝麻的水分更低，磨醬更細(xì)，此時(shí)開始出現(xiàn)明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象，表現(xiàn)為平均粒徑和中粒徑升高的特點(diǎn)。

圖4 芝麻醬粒徑測定典型分布曲線Fig.4 Typical distribution curve of tahini paste particle size determination

2.1.4 焙炒溫度和時(shí)間對(duì)芝麻醬比表面積的影響由圖5 可知，焙炒溫度在210 ℃條件下，芝麻醬的比表面積隨焙炒時(shí)間延長而增加，呈現(xiàn)正相關(guān)，焙炒溫度在220、230 ℃溫度下，芝麻醬比表面積隨著在焙炒時(shí)間延長，呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，220 ℃，20 min條件下比表面積最大，此時(shí)的離心析油率也最低。

圖5 不同焙炒溫度下芝麻醬的比表面積隨時(shí)間的變化曲線Fig.5 Variation curve of the specific surface area of sesame paste with time under different baking temperatures

2.1.5 不同焙炒溫度和時(shí)間條件下沉降析油離心析油率、沉降稀油率、粒徑、比較面積關(guān)系分析 由表2可知，在未脫皮狀態(tài)下制作的芝麻醬，計(jì)算出離心析油率與30、60、90 d 的沉降析油率的相關(guān)系數(shù)分別為0.966、0.955、0.967，并且呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)，離心析油率與中位徑D50、平均粒徑Dav 呈現(xiàn)正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.952 和0.913，離心析油率與比表面積S/V 呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.930。所以，離心析油率可以作為芝麻醬貯藏穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

表2 離心析油率與30、60、90 d 沉降析油率、D50、S/V、Dav 的相關(guān)性分析Table 2 Correlation analysis between centrifugal oil extraction rate and 30,60 and 90 days sedimentation rate,D50,S/V and Dav

2.1.6 焙炒溫度和時(shí)間對(duì)離心析油率、中位徑D50、比表面積S/V 的方差分析 通過表3 的統(tǒng)計(jì)分析，焙炒溫度與芝麻醬離心析油率、中位徑D50、比表面積S/V 的顯著性值均大于0.05，說明焙炒溫度對(duì)這些指標(biāo)的影響不顯著。通過表4 的統(tǒng)計(jì)分析，焙炒時(shí)間是影響離心析油率、中位徑D50、比表面積S/V 的顯著因素，顯著性值分別為0.001、0.007、0.003，均小于0.05。

表3 焙炒溫度與離心析油率、中位徑D50、比表面積S/V 的方差分析Table 3 ANOVA of baking temperature,centrifugal oil extraction rate,D50,S/V

表4 焙炒時(shí)間與離心析油率、中位徑D50、比表面積S/V 的方差分析結(jié)果Table 4 ANOVA of baking time,centrifugal oil extraction rate,D50,and S/V

2.2 脫皮處理對(duì)芝麻醬穩(wěn)定性及黏度的影響

由圖6 可知，在炒制5 min 時(shí)，未脫皮芝麻醬的離心析油率高于脫皮芝麻，隨著炒制時(shí)間延長，未脫皮芝麻醬離心析油率均低于脫皮芝麻加工的芝麻醬，這可能是因?yàn)橹ヂ槊撈ず?，炒制過程中沒有芝麻皮的保護(hù)，芝麻蛋白變性程度更高，芝麻中的油脂更容易從油脂細(xì)胞中與芝麻蛋白分離[28]。此外，隨著炒制時(shí)間的延長，脫皮芝麻醬的粒徑不斷變小，但其離心析油率卻是呈現(xiàn)先降低后稍升高的趨勢(shì)，這可能是由于磨醬過細(xì)，芝麻醬中油脂與蛋白結(jié)合的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)更易遭到破壞，油脂更易析出[30]。此外，根據(jù)先前的研究[27-28]，多糖類物質(zhì)有利于芝麻醬體的穩(wěn)定，芝麻皮中的成分以纖維素、木質(zhì)素等多糖類物質(zhì)為主，對(duì)芝麻醬的穩(wěn)定性也發(fā)揮了重要的作用。

圖6 脫皮芝麻和未脫皮芝麻不同炒制時(shí)間的離心析油率對(duì)比圖Fig.6 Comparison of centrifugal oil extraction rates of peeled and unpeeled sesame at different frying times

圖7 和圖8 分別為脫皮芝麻和未脫皮在220 ℃的焙炒不同時(shí)間后所制芝麻醬的剪切速率與黏度的變化曲線?？梢钥闯?，未脫皮芝麻的黏度高于脫皮芝麻，與它們的粒徑數(shù)據(jù)相比，可以發(fā)現(xiàn)黏度與粒徑大小呈負(fù)相關(guān)，與比表面積呈正相關(guān)。脫皮芝麻醬的黏度在焙炒5 min 時(shí)最高，其余焙炒時(shí)間黏度差別不大。而未脫皮芝麻醬的黏度在焙炒時(shí)間20 min 時(shí)候最低，離心析油率也最低。可見在未脫皮芝麻醬體系中，芝麻醬的析油率與芝麻醬體的黏度呈正相關(guān)，即黏度越低，離心析油率也最低，芝麻醬越穩(wěn)定。

圖7 脫皮芝麻焙炒不同時(shí)間的黏度曲線Fig.7 Viscosity curve of peeled sesame at different time of baking

圖8 未脫皮芝麻焙炒不同時(shí)間的黏度曲線Fig.8 Viscosity curve of unpeeled sesame at different time of baking

2.3 磨醬次數(shù)對(duì)芝麻醬貯藏穩(wěn)定性的影響

由圖9 可看出，芝麻醬的離心析油率隨磨醬次數(shù)的增加呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)。由圖10 可看出，隨著磨漿次數(shù)的增加，芝麻醬的粒徑不斷變小，芝麻醬的比表面積不斷增加，但是根據(jù)粒徑的檢測分析發(fā)現(xiàn)，芝麻醬的粒徑呈雙峰分布（如圖5），說明芝麻醬體系中存在團(tuán)聚現(xiàn)象，隨著磨漿次數(shù)的增加分散的顆粒又重新聚集。所以，磨醬次數(shù)并非越多越好，另外增加磨醬次數(shù)，也會(huì)增加生產(chǎn)成本和能源消耗。通過實(shí)驗(yàn)，以未脫皮芝麻為原料，選取焙炒芝麻溫度為220 ℃，焙炒時(shí)間分別設(shè)定為20 min，炒制后磨醬，在磨醬次數(shù)為3 次，芝麻醬的離心析油率出現(xiàn)最低值，為3.34%，在該條件下芝麻醬相對(duì)最穩(wěn)定。

圖9 不同磨醬次數(shù)對(duì)芝麻醬離心析油率的影響Fig.9 Effect of different grinding times on centrifugal oil extraction rate and precipitation rate of sesame paste

圖10 不同磨醬次數(shù)對(duì)芝麻醬中位徑、平均粒徑及比表面積的影響Fig.10 Influence of different grinding times on median diameter,average particle size and specific surface area of sesame paste

3 結(jié)論

芝麻醬具有濃郁的風(fēng)味和優(yōu)異的營養(yǎng)特性，是一款優(yōu)質(zhì)的農(nóng)副產(chǎn)品，深受消費(fèi)者喜愛，在儲(chǔ)藏過程中體系失穩(wěn)分層，上層析油下層板結(jié)確為一大難題。本文通過探討在芝麻醬加工中的關(guān)鍵工藝參數(shù)包括芝麻的焙炒時(shí)間、焙炒溫度、是否脫皮、磨醬次數(shù)對(duì)芝麻醬的沉降析油率和離心析油率的影響，探究其中的相關(guān)性，離心析油率檢測方便快速，沉降析油率的檢測周期長，研究發(fā)現(xiàn)離心析油率與沉降析油率存在顯著相關(guān)性，所以可以用離心析油率來代替沉降析油率，從而快速反映芝麻醬的穩(wěn)定性。隨著焙炒時(shí)間延長，芝麻的離心析油率呈現(xiàn)先下降后趨于平穩(wěn)的特點(diǎn)，焙炒溫度對(duì)離心析油率影響不顯著，但是焙炒溫度超過230 ℃，焙炒時(shí)長超25 min，出現(xiàn)焦糊味，降低的感官指標(biāo)，失去商品價(jià)值，不脫皮芝麻制作的芝麻醬更穩(wěn)定，磨漿次數(shù)并非越多越好，需要考慮能耗成本及芝麻醬的團(tuán)聚現(xiàn)象。通過分析和研究，在焙炒溫度220 ℃，焙炒時(shí)間20 min，磨醬次數(shù)3 次，離心析油率為3.34%，該條件下加工的芝麻醬的離心析油率最低，穩(wěn)定性最佳。該研究為芝麻醬的加工和工藝優(yōu)化提供參考。研究中發(fā)現(xiàn)不同的芝麻品種以及不同的收獲期，對(duì)芝麻醬的加工也會(huì)產(chǎn)生一定影響，研究中值得進(jìn)一步探索。