美拉德生香源反應(yīng)制備濃香芝麻油工藝優(yōu)化

劉春曉，王 斌，高 盼,2，胡傳榮,2，何東平,2

(1.武漢輕工大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，武漢 430023； 2.大宗糧油精深加工教育部重點實驗室，武漢 430023)

芝麻油，又稱香油，因其香味濃郁、口感綿長，營養(yǎng)豐富并具有獨特的風(fēng)味，深受消費者的喜愛[1-3]。芝麻油具有天然的烤芝麻香味[4-5]，是重要的藥食兩用食物[6]。目前，芝麻油的加工主要采用傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝，如壓榨法、壓濾法、水代法等[7-8]，但是傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)芝麻油時產(chǎn)生香味的過程往往得不到穩(wěn)定控制，高溫壓榨也容易產(chǎn)生致癌物苯并芘[9]。

美拉德反應(yīng)是氨基化合物與羰基化合物之間發(fā)生的一系列復(fù)雜反應(yīng)，通過控制原材料、溫度及加工方法可產(chǎn)生誘人的色澤、濃郁的芳香及醇厚的滋味[10-11]。在食品加工中，美拉德反應(yīng)可用于制備濃香油脂[12-14]。利用美拉德生香源反應(yīng)制備的芝麻油不僅具有濃郁的芝麻香味，而且可以克服傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)芝麻油的缺點；同時以精煉芝麻油為原料，解決了傳統(tǒng)水代法制備濃香芝麻油得率低、勞動強度大、副產(chǎn)品浪費、污染環(huán)境等問題，是一種極具潛力的濃香芝麻油的加工方式[15-16]。

目前，對以美拉德生香源反應(yīng)制備濃香芝麻油的研究較少，且主要采用單一底物的單一酶解液狀態(tài)，未見不同底物酶解成不同酶解液狀態(tài)對濃香芝麻油風(fēng)味影響的報道。因此，本文以芝麻粕、芝麻餅、芝麻渣為底物進行酶解，探索不同底物、不同酶解液狀態(tài)對濃香芝麻油風(fēng)味的影響，在此基礎(chǔ)上，以感官綜合評分為指標，通過單因素實驗和正交實驗優(yōu)化濃香芝麻油制備工藝條件，以期為濃香芝麻油的工業(yè)生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 原料與試劑

芝麻餅、芝麻粕、芝麻渣，瑞福油脂股份有限公司；精煉芝麻油、小磨香油，益海嘉里有限公司；冷榨芝麻油，山東香達人食品股份有限公司。

鹽酸、氫氧化鈉、正己烷、硼酸、濃硫酸、硫酸銅、硫酸鉀、雙色指示劑(溴甲酚綠-亞甲基紅指示劑)、3，5-二硝基水楊酸、碳酸鈉、95%乙醇、乙醚、乙酸、異辛烷、磷酸，均為分析純，國藥集團上?；瘜W(xué)試劑有限公司；Alcalase堿性蛋白酶，上海源葉生物科技有限公司。

1.1.2 儀器與設(shè)備

DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，鞏義市英峪予華儀器廠；ZN-100A型粉碎機，上海恒平科學(xué)儀器有限公司；TD5A-WS離心機，湖南省凱達科學(xué)儀器有限公司；FE20 pH 計，梅特勒-托利多公司；HH型恒溫水浴鍋，上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；K9840自動凱氏定氮儀、SOX406脂肪測定儀，濟南海能儀器股份有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 芝麻餅、芝麻粕、芝麻渣的組成成分分析

蛋白質(zhì)含量的測定參照GB 5009.5—2016，粗脂肪含量的測定參照GB 5009.6—2016，粗纖維含量的測定參照GB 5009.88—2014，灰分含量的測定參照GB 5009.4—2016，水分含量的測定參照GB/T 10358—2008。

1.2.2 脫脂芝麻餅與脫脂芝麻渣的制備

將芝麻餅與芝麻渣分別于50℃烘箱烘8 h，粉碎機粉碎后，用正己烷浸泡脫脂，油層浸出后棄去上層正己烷，更換新的正己烷，直至上層正己烷澄清透明為止。在通風(fēng)櫥中揮干正己烷，磨粉后過0.180 mm(80目)篩，制得脫脂芝麻餅與脫脂芝麻渣，備用。

1.2.3 濃香芝麻油的制備

分別將芝麻餅、芝麻粕、芝麻渣粉碎過0.180 mm(80目)篩，作為底物[17-18]。稱取100 g底物，按料液比1∶5加水溶解，在一定pH下加入3 000 U/g的Alcalase堿性蛋白酶，充分混合均勻，置于50℃的水浴鍋中酶解反應(yīng)一定時間后，以4 000 r/min離心10 min，取不同狀態(tài)的酶解液20 g，加入一定的還原糖和甘油，以料油比1∶10加入精煉芝麻油混合，加熱至120℃，反應(yīng)30 min后置于干燥器中冷卻至室溫，離心過濾得到濃香芝麻油。

1.2.4 感官評價體系的建立

由武漢輕工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院的30名評估者對濃香芝麻油進行感官評價，評估者在評估前根據(jù)ISO 8586-1(2012)的準則接受培訓(xùn)，并通過了篩選測試，以便熟悉芝麻油的感官屬性并提高其識別、鑒定芝麻油樣品的芝麻風(fēng)味、焦糊味和香味持久性的能力。感觀評價時，要求評估者對每個樣品進行品嘗，并鑒定芝麻油樣品的風(fēng)味，獨立打分。品嘗一個樣品后，評估人員應(yīng)使用溫水漱口，以免影響下一個樣品的感官評估。所有感官測試均在室溫下進行3次。采取指標打分方式進行評價，對每個參數(shù)的感官分析結(jié)果取平均值，同時根據(jù)各參數(shù)權(quán)重，對實驗樣品進行綜合評分。濃香芝麻油感官評價標準見表1。

表1 濃香芝麻油感官評價標準

如果有其他異味，另外用文字進行描述。對感官評價結(jié)果進行分析時，首先考察芝麻風(fēng)味的強度，以芝麻風(fēng)味最強為最佳；其次考察香味持久性，香味越持久，說明提香工藝過程越徹底，風(fēng)味油脂品質(zhì)較好；最后考察熱反應(yīng)產(chǎn)香過程中產(chǎn)生的焦糊味，由于高溫反應(yīng)，可能產(chǎn)生少量焦糊味，焦糊味是濃香芝麻油風(fēng)味的重要組成部分，因此必不可少，但過高的焦糊味會造成產(chǎn)品風(fēng)味品質(zhì)的下降，消費者可接受度較差，因此以焦糊味強度弱為宜。濃香芝麻油的其他風(fēng)味以無異味為宜[16]。

1.2.5 芝麻油理化指標的測定

水分及揮發(fā)物的測定參照GB 5009.236—2016，過氧化值的測定參照GB 5009.227—2016，酸值的測定參照GB 5009.229—2016，碘值的測定參照GB/T 5532—2008，皂化值的測定參照GB/T 5534—2008，色澤的測定參照GB/T 22460—2008。

2 結(jié)果與分析

2.1 底物對濃香芝麻油感官評價的影響

芝麻餅、芝麻粕、芝麻渣的組成成分見表2。

表2 芝麻餅、芝麻粕、芝麻渣組成成分 %

由表2可知：芝麻粕的蛋白質(zhì)、粗纖維含量最高，粗脂肪含量最低；而芝麻渣的蛋白質(zhì)、粗纖維含量最低，粗脂肪含量最高。

按1.2.3方法，分別以芝麻餅、芝麻粕、芝麻渣為底物，在酶解pH 8.0，酶解時間3.0 h，以酶解上清液與酶解沉淀質(zhì)量比1∶1為原料，還原糖添加量2.0%，甘油添加量1.0%條件下制備濃香芝麻油，對濃香芝麻油進行感官評價，結(jié)果如圖1所示。

圖1 芝麻餅、芝麻粕、芝麻渣制備濃香芝麻油感官評價得分

由圖1可知：以芝麻粕為底物制備的濃香芝麻油在芝麻風(fēng)味、香味持久性上得分最高，綜合評分也最高；以芝麻餅為底物制備的濃香芝麻油次之；以芝麻渣為底物制備的濃香芝麻油在芝麻風(fēng)味和香味持久性方面的得分最低，綜合評分也最低。原因可能與芝麻粕中蛋白質(zhì)含量最高有關(guān)[18]。

為了進一步探討底物粗脂肪含量對濃香芝麻油感官評價的影響，按1.2.2方法對芝麻餅與芝麻渣進行脫脂，用相同的工藝制備濃香芝麻油并進行感官評價。脫脂芝麻餅、脫脂芝麻渣組成成分見表3，感官評價得分見圖2。

表3 脫脂芝麻餅、脫脂芝麻渣組成成分 %

由表3可知，脫脂芝麻餅、脫脂芝麻渣的粗脂肪含量比未脫脂的芝麻餅、芝麻渣顯著降低。由圖2可知，相比未脫脂的芝麻餅、芝麻渣，以脫脂芝麻餅、脫脂芝麻渣為底物制備的濃香芝麻油感官綜合評分明顯提升。說明美拉德反應(yīng)底物粗脂肪含量不能對美拉德生香源反應(yīng)產(chǎn)生促進作用。

圖2 脫脂芝麻餅、脫脂芝麻渣制備濃香芝麻油感官評價得分

綜上，選擇以芝麻粕為底物通過美拉德生香源反應(yīng)制備濃香芝麻油。

2.2 酶解液狀態(tài)對濃香芝麻油感官評價的影響

按1.2.3方法，分別以芝麻餅、芝麻粕、芝麻渣為底物，在酶解pH 8.0，酶解時間3.0 h，分別以酶解上清液與酶解沉淀質(zhì)量比1∶1、酶解上清液、酶解上清液與酶解沉淀質(zhì)量比2∶1為原料，還原糖添加量2.0%，甘油添加量1.0%條件下制備濃香芝麻油，對濃香芝麻油進行感官評價，結(jié)果見圖3。

注：M1為酶解上清液與酶解沉淀質(zhì)量比1∶1，M2為酶解上清液，M3為酶解上清液與酶解沉淀質(zhì)量比2∶1。

由圖3可知，芝麻餅、芝麻粕和芝麻渣為底物時，均為以酶解上清液與酶解沉淀質(zhì)量比1∶1為原料時制備的濃香芝麻油感官綜合評分最高，而以酶解上清液為原料時制備的濃香芝麻油在各項評分中最低。這可能是因為酶解上清液與酶解沉淀質(zhì)量比為1∶1時，參與美拉德反應(yīng)的芝麻多肽含量最高，其與還原糖的比例最佳。而純酶解上清液中芝麻多肽與還原糖含量較低，不利于美拉德反應(yīng)的發(fā)生[19]。但對比發(fā)現(xiàn)，以酶解上清液制備的濃香芝麻油焦糊味得分最低，這可能是因為離心除去了固體雜質(zhì)，使得反應(yīng)更加均勻。綜合考慮，選擇芝麻粕酶解上清液與酶解沉淀質(zhì)量比1∶1為原料，通過美拉德生香源反應(yīng)制備濃香芝麻油。

2.3 濃香芝麻油制備的單因素實驗

2.3.1 酶解pH對濃香芝麻油感官評價的影響

以芝麻粕為底物，在酶解時間3.0 h、以酶解上清液與酶解沉淀質(zhì)量比1∶1為原料、還原糖添加量2.0%、甘油添加量1.0%條件下制備濃香芝麻油，按1.2.4方法進行感官評價，得出各感官特性指標平均值，繪制雷達圖，考察酶解pH對濃香芝麻油感官評價的影響，結(jié)果見圖4。

圖4 酶解pH對濃香芝麻油感官評價的影響

由圖4可知，隨著酶解pH 的增加，濃香芝麻油感官綜合評分先升高后降低，在酶解pH為8.0時，濃香芝麻油綜合評分最高，芝麻風(fēng)味最為濃烈，香味持久性最強，焦糊味適中。因此，綜合評價以酶解pH 8.0為最佳。

2.3.2 還原糖添加量對濃香芝麻油感官評價的影響

以芝麻粕為底物，在酶解pH 8.0、酶解時間3.0 h、以酶解上清液與酶解沉淀質(zhì)量比1∶1為原料、甘油添加量1.0%條件下制備濃香芝麻油，按1.2.4方法進行感官評價,得出各感官特性指標平均值，繪制雷達圖，考察還原糖添加量對濃香芝麻油感官評價的影響，結(jié)果見圖5。

圖5 還原糖添加量對濃香芝麻油感官評價的影響

由圖5可知，隨著還原糖添加量的增加，濃香芝麻油綜合評分先上升后降低，當還原糖添加量為2.5%時，綜合評分最高，這是因為美拉德反應(yīng)在初級反應(yīng)階段中主要反應(yīng)物為含游離氨基的化合物和還原糖或羰基化合物[20-21]。芝麻風(fēng)味和香味持久性與綜合評分變化趨勢一致，還原糖添加量為2.5%時，芝麻風(fēng)味最為濃烈，香味持久性最強。焦糊味評分隨還原糖添加量的增加呈上升趨勢。因此，綜合評價以還原糖添加量2.5%為最佳。

2.3.3 甘油添加量對濃香芝麻油感官評價的影響

以芝麻粕為底物，在酶解pH 8.0、酶解時間3.0 h、以酶解上清液與酶解沉淀質(zhì)量比1∶1為原料、還原糖添加量2.0%條件下制備濃香芝麻油，按1.2.4方法進行感官評價，得出各感官特性指標平均值，繪制雷達圖，考察甘油添加量對濃香芝麻油感官評價的影響，結(jié)果見圖6。

圖6 甘油添加量對濃香芝麻油感官評價的影響

由圖6可知，隨著甘油添加量的增加，濃香芝麻油綜合評分平緩下降，不添加甘油時制備的濃香芝麻油的綜合評分最高，芝麻風(fēng)味最為濃烈，香味持久性最強，焦糊味適中。因此，綜合評價以不添加甘油為最佳。

2.3.4 酶解時間對濃香芝麻油感官評價的影響

以芝麻粕為底物，在酶解pH 8.0、以酶解上清液和酶解沉淀質(zhì)量比1∶1為原料、還原糖添加量2.0%、甘油添加量1.0%條件下制備濃香芝麻油，按1.2.4方法進行感官評價，得出各感官特性指標平均值，繪制雷達圖，考察酶解時間對濃香芝麻油感官評價的影響，結(jié)果見圖7。

圖7 酶解時間對濃香芝麻油感官評價的影響

由圖7可知，隨著酶解時間的延長，濃香芝麻油綜合評分呈先升高后降低的趨勢，當酶解時間為3.0 h時制備的濃香芝麻油的綜合評分最高，芝麻風(fēng)味和香味持久性評分均最高，焦糊味適中。因此，綜合評價以酶解時間3.0 h為最佳。

2.4 濃香芝麻油制備的正交實驗

在單因素實驗的基礎(chǔ)上，以濃香芝麻油的感官綜合評分作為指標，選擇酶解pH、還原糖添加量、甘油添加量和酶解時間進行L9(34)正交實驗。正交實驗因素水平見表4，正交實驗設(shè)計及結(jié)果見表5。

表4 正交實驗因素水平

表5 正交實驗設(shè)計及結(jié)果

由表5可知，4個因素對感官綜合評分影響的主次關(guān)系為C(甘油添加量)>A(酶解pH )>B(還原糖添加量)>D(酶解時間)。最優(yōu)因素水平組合為A2B2C1D3，即酶解pH 8.0、還原糖添加量2.5%、不添加甘油、酶解時間3.0 h。在最優(yōu)條件下進行驗證實驗，濃香芝麻油的感官綜合評分達5.5分。

2.5 濃香芝麻油質(zhì)量分析

基于上述實驗結(jié)果，在以芝麻粕為底物、料液比1∶5、酶解時間3.0 h、酶解pH 8.0、以酶解上清液與酶解沉淀質(zhì)量比1∶1為原料、還原糖添加量2.5%、不添加甘油、反應(yīng)溫度120℃、反應(yīng)時間30 min條件下制備濃香芝麻油，檢測濃香芝麻油理化指標，并與市售的冷榨芝麻油、精煉芝麻油、小磨香油進行對比，結(jié)果如表6所示。

表6 濃香芝麻油與市售芝麻油的理化指標比較

由表6可知，濃香芝麻油水分及揮發(fā)物含量為0.04%，優(yōu)于精煉芝麻油、冷榨芝麻油和小磨香油，酸值和過氧化值優(yōu)于小磨香油，各項理化指標均符合GB/T 8233—2018一級成品芝麻油標準。濃香芝麻油顏色雖然較3種市售芝麻油的深，但芝麻風(fēng)味更加濃郁，香味更加持久。

3 結(jié) 論

以芝麻餅、芝麻粕、芝麻渣為底物，采用堿性蛋白酶進行酶解，得到不同狀態(tài)的酶解液，再加入精煉芝麻油，通過美拉德生香源反應(yīng)制備濃香芝麻油。以感官綜合評分為指標，研究不同反應(yīng)底物和酶解液狀態(tài)對濃香芝麻油感官評價的影響，并通過單因素實驗和正交實驗優(yōu)化濃香芝麻油制備的工藝條件。結(jié)果表明，濃香芝麻油制備的最佳工藝條件為：以芝麻粕在pH 8.0的條件下酶解3.0 h后離心得到酶解上清液與酶解沉淀質(zhì)量比1∶1為原料，添加2.5%的還原糖，不添加甘油，用美拉德生香源反應(yīng)制備濃香芝麻油。在最佳工藝條件下，濃香芝麻油感官綜合評分達5.5分。所制備的濃香芝麻油理化指標均達到一級成品芝麻油國家標準，與市售芝麻油相比，芝麻風(fēng)味更濃郁，香味持久性更強。