焙炒方式對芝麻醬品質(zhì)的影響

許仕文，張國治，李志建，孫 強(qiáng)，黃紀(jì)念

(1.河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，鄭州 450001； 2.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)副產(chǎn)品加工研究所，鄭州 450002)

芝麻醬含有大量不飽和脂肪酸，蛋白質(zhì)，維生素E，木酚素及鐵、鈣、硒等礦物質(zhì)[1-2]，還具有濃郁的香味，常用于涼菜、熱干面、火鍋蘸料等，起到增味增香的作用[3]。傳統(tǒng)的芝麻醬制作工藝是芝麻經(jīng)清洗、焙炒、揚煙和磨醬等工序制作而成[4]，其中焙炒工序是芝麻油特征風(fēng)味形成的關(guān)鍵[5]，對于芝麻醬的風(fēng)味形成也有至關(guān)重要的作用。

芝麻有多種焙炒方式，其中：油炒鍋焙炒相對于傳統(tǒng)焙炒可達(dá)到的焙炒溫度較高，操作簡便，傳熱均勻[6]；微波爐焙炒具有很好的穿透性，可穿透物料內(nèi)部，加熱速度快、時間短，但加熱時熱量是由內(nèi)向外傳遞，若加熱物料較厚會導(dǎo)致受熱不均勻[7]；電磁轉(zhuǎn)鍋采用磁場感應(yīng)渦流的加熱原理，升溫快，隨著鍋體旋轉(zhuǎn)，物料攪拌充分，受熱均勻[8]。關(guān)于芝麻醬的風(fēng)味，已有不少關(guān)于芝麻前處理和不同焙炒方式對揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)影響的研究[9-11]，但對芝麻醬總體風(fēng)味起重要作用的往往是少數(shù)幾種物質(zhì)。劉登勇等[12]建立了通過計算相對氣味活度值(ROAV)法來評價各組分對總體風(fēng)味的貢獻(xiàn)程度，但目前還沒有利用ROAV法確定芝麻醬關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)的研究。本文為探究焙炒方式對芝麻醬品質(zhì)和關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)的影響，將芝麻用油浴鍋、微波爐和電磁轉(zhuǎn)鍋焙炒至不同溫度，揚煙、磨醬后測定各品質(zhì)指標(biāo)，比較不同焙炒方式及出料溫度下芝麻醬之間的差異，為芝麻醬進(jìn)一步生產(chǎn)加工提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

白芝麻，平輿康博匯鑫油脂有限公司提供。

實驗型導(dǎo)熱油平底炒鍋，河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)副產(chǎn)品加工研究所與河南亞臨界萃取有限公司聯(lián)合制造；微波爐，廣州格蘭仕微波生活電器制造有限公司;DCCZ5-5型電磁轉(zhuǎn)鍋，許昌智工機(jī)械制造有限公司；JM-L80型膠體磨，浙江省溫州市龍灣華威機(jī)械廠；LD5-1型低溫離心機(jī)，長沙平凡儀器儀表有限公司；Mastersizer 3000激光粒度儀，英國馬爾文儀器有限公司；TA-XT plus物性測定儀，英國Stable Micro Systems公司；7890A GC-5975C MSD氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)，美國安捷倫科技有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 芝麻醬的制備

(1)油炒鍋焙炒：設(shè)定溫度220℃，待達(dá)到設(shè)定溫度后，加入1 kg芝麻并保持?jǐn)嚢瑁眉t外測溫儀測量芝麻溫度分別達(dá)到170、180、190℃后出料，揚煙冷卻至室溫后，采用膠體磨重復(fù)磨醬2次，得到3個出料溫度的芝麻醬。

(2)微波爐焙炒：設(shè)定微波火力為80%，將200 g芝麻在微波爐專用瓷盤上平鋪后放入微波爐，每4 min攪拌1次并用紅外測溫儀測量溫度，溫度達(dá)到150℃后每2 min攪拌1次，芝麻溫度分別達(dá)到170、180、190℃后出料，后續(xù)步驟同(1)。

(3)電磁轉(zhuǎn)鍋焙炒：設(shè)定加熱火力為3檔，加入1 kg芝麻后，轉(zhuǎn)筒開始加熱并旋轉(zhuǎn)，用紅外測溫儀測量芝麻溫度分別達(dá)到170、180、190℃后出料，后續(xù)步驟同(1)。

1.2.2 芝麻醬離心析油率的測定

參考宋國輝等[13]的方法略加修改。取約30 g芝麻醬于50 mL離心管中，以8 000 r/min離心20 min后，去除上清油，稱量剩余樣品的質(zhì)量。按下式計算離心析油率(Y)。

Y=(m+m0-m1)/m×100%

(1)

式中：m為芝麻醬樣品的質(zhì)量；m0為離心管的質(zhì)量；m1為剩余樣品加離心管的質(zhì)量。

1.2.3 芝麻醬質(zhì)構(gòu)的測定

參考劉素慧等[14]的方法略加修改。芝麻醬于燒杯中靜置2 h后，用P25探頭下壓到接近芝麻醬表面。測前、測中、測后速度均為1.00 mm/s，下壓距離20.0 mm。

1.2.4 芝麻醬粒徑的測定

參考檀靜[15]的方法。其中D10、D50、D90分別指累積粒徑分布占比達(dá)到10%、50%、90%時所對應(yīng)的粒徑。

1.2.5 芝麻醬風(fēng)味物質(zhì)的測定

風(fēng)味物質(zhì)的測定參考張麗霞等[9]的方法，ROAV計算參考劉登勇等[12]的方法。

1.2.6 芝麻醬的感官評價

采用模糊數(shù)學(xué)評價法。因素集U=(色澤、香味、組織狀態(tài)、口感)， 評語集V=(優(yōu)、良、中、差)=(100、80、60、40)。各因素權(quán)重的確定：邀請10名品評人員對色澤、香味、組織狀態(tài)、口感4個因素在芝麻醬感官中的重要程度進(jìn)行排名，按照第一名4分，第二名3分，第三名2分，第四名1分，將4個因素的總得分相加除以100得到各感官指標(biāo)的權(quán)重(W)，W=(0.17，0.32，0.13，0.38)。

感官評價：10名品評員對所有樣品按照評價表進(jìn)行感官評定，每個樣品得到一個評價矩陣(R)。綜合評價結(jié)果Y=W×R，得分值=Y×(100、80、60、40)T。

2 結(jié)果與分析

2.1 焙炒方式對芝麻醬離心析油率和粒徑的影響(見表1)

由表1可知，各焙炒方式下出料溫度170℃和180℃的離心析油率差異不顯著，而與190℃差異顯著。油炒鍋和電磁轉(zhuǎn)鍋焙炒的離心析油率隨出料溫度升高而增加，而微波爐焙炒的離心析油率先增加后減小。不同焙炒方式的離心析油率差異顯著，除出料溫度190℃，離心析油率大小依次為電磁轉(zhuǎn)鍋>微波爐>油炒鍋。不同焙炒方式和出料溫度下的D10和D50整體差異顯著，除電磁轉(zhuǎn)鍋焙炒、出料溫度190℃的芝麻醬外，離心析油率越高則D10和D50越高，說明離心析油率與粒徑有一定的關(guān)系，其他研究也有一致的結(jié)論[16-17]。除微波爐焙炒、出料溫度180℃外，其他焙炒方式及出料溫度條件下D90無顯著差異，說明焙炒方式不是影響D90的主要因素。

表1 不同焙炒方式芝麻醬的離心析油率和粒徑

2.2 焙炒方式對芝麻醬質(zhì)構(gòu)的影響(見表2)

表2 不同焙炒方式芝麻醬的質(zhì)構(gòu)

由表2可知，除微波爐焙炒、出料溫度190℃的芝麻醬外，不同焙炒方式和出料溫度條件下芝麻醬的稠度無顯著差異，說明影響芝麻醬稠度的主要因素不是焙炒方式和出料溫度，可能與磨制工藝有關(guān)。除油炒鍋和電磁轉(zhuǎn)鍋焙炒、出料溫度190℃的芝麻醬外，出料溫度升高對硬度的影響不大；不同焙炒方式的硬度、黏聚性及黏度整體有顯著差異。硬度過大或過小均不利于產(chǎn)品的口感。黏聚性對芝麻醬的涂抹性有很大影響。黏度很大程度上影響芝麻醬咀嚼時口腔的舒適感，黏度越高咀嚼性越差[18]。焙炒方式對硬度、黏聚性和黏度影響顯著，且大小順序均為油炒鍋>微波爐>電磁轉(zhuǎn)鍋，說明三者之間有一定相關(guān)性。

2.3 焙炒方式對芝麻醬風(fēng)味的影響(見表3)

從表3可知，油炒鍋焙炒的芝麻醬最多檢出28種風(fēng)味物質(zhì)，微波爐焙炒的芝麻醬最多檢出27種風(fēng)味物質(zhì)，電磁轉(zhuǎn)鍋焙炒的芝麻醬最多檢出30種風(fēng)味物質(zhì)。不同芝麻醬樣品中的風(fēng)味物質(zhì)有醛類、醇類、噻唑類、吡嗪類、吡咯類、酯類、呋喃類、烴類、酚類、酮類、吡啶類共11類物質(zhì)，其中醛類、醇類、吡嗪類、烴類為主要風(fēng)味物質(zhì)，在大部分樣品中的相對含量都超過了10%。吡嗪類物質(zhì)含量最高，相對含量為34.17%～75.44%。隨著芝麻出料溫度的升高，油炒鍋和電磁轉(zhuǎn)鍋焙炒的芝麻醬風(fēng)味物質(zhì)種類顯著增加，而微波爐焙炒的芝麻醬變化不大。醇類、呋喃類物質(zhì)的相對含量，總體隨著出料溫度升高而減少；烴類物質(zhì)的相對含量，在油炒鍋和微波爐焙炒方式下隨著出料溫度的升高而減少，從170℃到190℃均減少了10百分點以上，而在電磁轉(zhuǎn)鍋焙炒方式下，烴類物質(zhì)的相對含量在170、180℃出料溫度下，相差較小，190℃出料溫度下則極速降低；噻唑類物質(zhì)在油炒鍋和電磁轉(zhuǎn)鍋焙炒，出料溫度170、180℃的芝麻醬中未檢出；吡咯類物質(zhì)在電磁轉(zhuǎn)鍋和微波爐焙炒，出料溫度170、180℃的芝麻醬中未檢出。電磁轉(zhuǎn)鍋焙炒、出料溫度170℃的芝麻醬含醛類物質(zhì)最多，相對含量在不同焙炒條件下變化規(guī)律不同；隨著出料溫度的升高，油炒鍋焙炒芝麻醬的醛類物質(zhì)相對含量逐漸增加，微波爐焙炒方式下先增加后減少，電磁轉(zhuǎn)鍋焙炒方式下逐漸減少。

表3 芝麻醬風(fēng)味物質(zhì)種類和相對含量

醛類物質(zhì)感官閾值相對較低且種類較多，對芝麻醬風(fēng)味貢獻(xiàn)較大。檢測發(fā)現(xiàn)：2-甲基丁醛是電磁轉(zhuǎn)鍋焙炒特有的風(fēng)味物質(zhì)，苯乙醛只在微波爐和電磁轉(zhuǎn)鍋焙炒方式下檢出，具有水果的甜香氣。醇類物質(zhì)在風(fēng)味成分中普遍存在，1-戊醇只在微波爐和電磁轉(zhuǎn)鍋2個較低出料溫度焙炒條件下檢出，具有果香和酒香的香氣；1-辛烯-3-醇具有蘑菇香和藥草香[19]，在3種焙炒方式均有檢出。吡嗪類物質(zhì)主要是通過美拉德反應(yīng)產(chǎn)生，具有濃郁的烘烤、堅果、咖啡、肉香等芳香氣息[20]。吡嗪類風(fēng)味物質(zhì)中，2，5-二甲基吡嗪是所有風(fēng)味物質(zhì)中相對含量最高的，占總風(fēng)味成分的18.15%～ 30.20%，且隨著出料溫度的升高而增加；其次是3-乙基-2，5-二甲基吡嗪，在各焙炒條件下相對含量基本超過10%；其余吡嗪類風(fēng)味物質(zhì)大多只在高溫焙炒條件下檢出。

2.4 焙炒方式對芝麻醬特征風(fēng)味物質(zhì)的影響

研究認(rèn)為：ROAV大于1的風(fēng)味物質(zhì)為樣品的關(guān)鍵風(fēng)味成分，ROAV大于0.1而小于1的風(fēng)味物質(zhì)起主要修飾作用，ROAV大于0.01而小于0.1的風(fēng)味物質(zhì)起次要修飾作用[12]。表4為不同焙炒方式下芝麻醬風(fēng)味物質(zhì)的ROAV。由表4可知：出料溫度為170℃的芝麻醬共有12種關(guān)鍵風(fēng)味成分，分別是2-甲基丁醛、己醛、庚醛、苯乙醛、壬醛、1-辛烯-3-醇、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、2-乙基-3,5-二甲基吡嗪、2-戊基呋喃、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚、2-癸酮和2-戊基吡啶，其中2-癸酮是油炒鍋焙炒獨有的，2-甲氧基-4-乙烯基苯酚是微波爐焙炒獨有的，2-甲基丁醛、己醛和壬醛是電磁轉(zhuǎn)鍋焙炒獨有的，庚醛、苯乙醛和1-辛烯-3-醇是微波爐和電磁轉(zhuǎn)鍋焙炒共有的；起主要修飾作用的風(fēng)味物質(zhì)共有6種，分別是苯甲醛、1-己醇、1-辛醇、壬醇、2,5-二甲基吡嗪和3-辛烯-2-酮，其中3-辛烯-2-酮和壬醇是微波爐焙炒獨有的；起次要修飾作用的風(fēng)味物質(zhì)只有1-戊醇，而且在油炒鍋焙炒時沒有。

表4 不同焙炒方式下芝麻醬風(fēng)味物質(zhì)的ROAV

出料溫度為180℃的芝麻醬共有12種關(guān)鍵風(fēng)味成分，分別是2-甲基丁醛、己醛、苯乙醛、壬醛、1-辛烯-3-醇、甲基吡嗪、2-乙基-5-甲基吡嗪、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、2-乙基-3,5-二甲基吡嗪、2-戊基呋喃、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚和2-戊基吡啶，其中甲基吡嗪和2-乙基-5-甲基吡嗪是油炒鍋焙炒獨有的，2-甲基丁醛是電磁轉(zhuǎn)鍋焙炒獨有的，苯乙醛和己醛是微波爐和電磁轉(zhuǎn)鍋焙炒共有的；起主要修飾作用的共有3種，分別是1-己醇、1-辛醇和2,5-二甲基吡嗪，其中1-己醇是油炒鍋焙炒沒有的；起次要修飾作用的風(fēng)味成分為1-戊醇，而苯甲醛只在油炒鍋焙炒時低于0.1，起次要修飾作用，在微波爐和電磁轉(zhuǎn)鍋焙炒時起主要修飾作用。

出料溫度為190℃的芝麻醬共有14種關(guān)鍵風(fēng)味成分，分別是2-甲基丁醛、苯乙醛、壬醛、1-辛烯-3-醇、甲基吡嗪、2-乙基-5-甲基吡嗪、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、2-乙基-3,5-二甲基吡嗪、2,3-二乙基-5-甲基吡嗪、2,5-二甲基-3-(1-丙烯基)吡嗪、2-戊基呋喃、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚、苯乙酮和2-戊基吡啶，其中2-甲基丁醛和苯乙酮是電磁轉(zhuǎn)鍋焙炒獨有的；起主要修飾作用的共有2種，分別是1-辛醇和2,5-二甲基吡嗪，其中1-辛醇是微波爐焙炒獨有的；起次要修飾作用的風(fēng)味物質(zhì)有糠醛、糠醇，糠醛和糠醇是油炒鍋焙炒獨有的，而苯甲醛只在電磁轉(zhuǎn)鍋焙炒時低于0.1，起次要修飾作用，在油炒鍋和微波爐焙炒時則起主要修飾作用。從以上結(jié)果可以知道不同焙炒方式芝麻醬的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)總體相似，關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)主要是吡嗪類和醛類物質(zhì)，這是因為它們相對含量較高而氣味閾值較低，故得到較高的ROAV。隨著出料溫度的升高，關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)ROAV的變化顯著，而且有2,3-二乙基-5-甲基吡嗪和2，5-二甲基-3-(1-丙烯基)吡嗪等新的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)出現(xiàn)，以及庚醛和2-癸酮等物質(zhì)的消失，這更加確定了焙炒方式對芝麻醬特征風(fēng)味的影響顯著。

2.5 不同焙炒方式芝麻醬特征風(fēng)味物質(zhì)的主成分分析

為進(jìn)一步明確不同焙炒方式芝麻醬中最重要的風(fēng)味物質(zhì)，對表4中ROAV大于0.1的23種風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行主成分分析，提取特征值大于1的主成分，得到其特征值、方差貢獻(xiàn)率，結(jié)果見表5。

表5 不同焙炒條件芝麻醬風(fēng)味物質(zhì)的主成分特征值和方差貢獻(xiàn)率

由表5可見，6個主成分的累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到95.23%，說明這6個主成分可以解釋95.23%的原始風(fēng)味信息[21]。通過主成分分析得到這23種風(fēng)味物質(zhì)載荷值繪制的載荷圖見圖1，9個芝麻醬樣品在前2個主成分上的得分值見圖2。

圖1 不同焙炒方式芝麻醬風(fēng)味物質(zhì)的主成分載荷圖

圖2 不同焙炒條件芝麻醬風(fēng)味物質(zhì)的主成分得分圖

由圖1可知：2-甲基丁醛(A)、己醛(B)、庚醛(C)、苯甲醛(D)、苯乙醛(E)、壬醛(F)、1-辛烯-3-醇(H)與主成分1、主成分2都呈正相關(guān)；1-己醇(G)、1-辛醇(I)、壬醇(J)、2-乙基-3,5-二甲基吡嗪(O)、2-戊基呋喃(R)、3-辛烯-2-酮(T)、2-癸酮(V)與主成分1呈正相關(guān)，與主成分2呈負(fù)相關(guān)；甲基吡嗪(K)、2,5-二甲基吡嗪(L)、2-乙基-5-甲基吡嗪(M)、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪(N)、2,3-二乙基-5-甲基吡嗪(P)、2,5-二甲基-3-(1-丙烯基)吡嗪(Q)、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚(S)、苯乙酮(U)、2-戊基吡啶(W)與主成分1呈負(fù)相關(guān)，與主成分2呈正相關(guān)。

由圖2可知：樣品3-1(電磁轉(zhuǎn)鍋，出料溫度170℃)和3-2(電磁轉(zhuǎn)鍋，出料溫度180℃)與主成分1、主成分2都呈正相關(guān)；樣品1-1(油炒鍋，出料溫度170℃)、2-1(微波爐，出料溫度170℃)和2-2(微波爐，出料溫度180℃)與主成分1呈正相關(guān)，與主成分2呈負(fù)相關(guān)；樣品1-3(油炒鍋，出料溫度190℃)、2-3(微波爐，出料溫度190℃)和3-3(電磁轉(zhuǎn)鍋，出料溫度190℃)與主成分1呈負(fù)相關(guān)，與主成分2呈正相關(guān)；樣品1-2(油炒鍋，出料溫度180℃)與主成分1、主成分2都呈負(fù)相關(guān)。由此可見主成分分析能區(qū)分不同焙炒方式的芝麻醬，結(jié)合圖1和圖2可知，表征1-1、2-1和2-2的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)主要為2-乙基-3,5-二甲基吡嗪、2-戊基呋喃、2-癸酮，起主要修飾作用的風(fēng)味物質(zhì)主要為1-己醇、1-辛醇、壬醇、3-辛烯-2-酮；表征3-1和3-2的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)主要為2-甲基丁醛、己醛、庚醛、苯乙醛、壬醛、1-辛烯-3-醇，起主要修飾作用的風(fēng)味物質(zhì)為苯甲醛；表征1-3、2-3和3-3的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)主要為甲基吡嗪、2-乙基-5-甲基吡嗪、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、2,3-二乙基-5-甲基吡嗪、2,5-二甲基-3-(1-丙烯基)吡嗪、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚、苯乙酮、2-戊基吡啶，起主要修飾作用的風(fēng)味物質(zhì)為2,5-二甲基吡嗪。由此可見，低溫焙炒條件下的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)主要是醇類和醛類物質(zhì)，高溫焙炒條件下的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)主要是吡嗪類物質(zhì)。

2.6 焙炒方式對芝麻醬感官的影響(見表6)

表6 不同焙炒方式芝麻醬的感官得分

模糊數(shù)學(xué)評價法相比單純的主觀因素感官評定方法增強(qiáng)了評價結(jié)果的客觀性、科學(xué)性和準(zhǔn)確性。由表6可知，不同焙炒方式下芝麻醬的感官得分存在顯著差異。其中油炒鍋焙炒、出料溫度180℃的芝麻醬感官得分最高，電磁轉(zhuǎn)鍋焙炒、出料溫度190℃的芝麻醬感官得分最低。對于3種焙炒方式，各出料溫度下芝麻醬的感官得分均為油炒鍋>微波爐>電磁轉(zhuǎn)鍋，這可能與油炒鍋焙炒時溫度上升較慢、加熱穩(wěn)定有關(guān)。3種出料溫度的感官得分高低順序依次為180℃>170℃>190℃，出料溫度170℃的芝麻醬顏色較淺，有不同程度的夾生味；而出料溫度190℃的芝麻醬顏色較深，有較重的焦糊味和苦味。隨著出料溫度升高，芝麻醬的香味越濃，這與風(fēng)味物質(zhì)變化的結(jié)果一致。所有芝麻醬的組織狀態(tài)沒有顯著差異，可能是因為芝麻醬都采用相同的磨制工藝。

3 結(jié) 論

焙炒是制備芝麻醬的重要工序，本文通過比較不同焙炒方式和出料溫度制作的芝麻醬品質(zhì)指標(biāo)發(fā)現(xiàn)：焙炒方式和出料溫度對離心析油率和粒徑都有影響，但焙炒方式的影響更顯著，而且離心析油率和粒徑具有一定相關(guān)性。對芝麻醬的質(zhì)構(gòu)指標(biāo)而言，除稠度外，其他3個指標(biāo)(硬度，黏聚性，黏度)受焙炒方式影響顯著。焙炒方式和出料溫度對芝麻醬的風(fēng)味物質(zhì)和感官評價有很大影響，不同條件制作芝麻醬的風(fēng)味物質(zhì)在種類和相對含量上都有明顯差異，低溫焙炒條件下的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)主要是醇類和醛類物質(zhì)，高溫焙炒條件下的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)主要是吡嗪類物質(zhì)，其中壬醛、1-辛烯-3-醇、2-乙基-3,5-二甲基吡嗪和2-戊基吡啶等風(fēng)味物質(zhì)存在于大多數(shù)芝麻醬中，而且ROAV很高，說明它們是形成芝麻醬風(fēng)味的主要物質(zhì)。出料溫度為180℃的芝麻醬感官最好。研究過程中還發(fā)現(xiàn)磨制工藝對芝麻醬的品質(zhì)也會產(chǎn)生一定影響，可以對其進(jìn)行進(jìn)一步研究。