芝麻油提取方法研究進展

張雅娜，王 辰，劉麗美，馬麗媛，劉東琦

(1綏化學院食品與制藥工程學院，黑龍江綏化 152061；2大理大學工程學院，云南大理 671003)

芝麻油提取方法研究進展

張雅娜1，王 辰2，劉麗美1，馬麗媛1，劉東琦1

(1綏化學院食品與制藥工程學院，黑龍江綏化 152061；2大理大學工程學院，云南大理 671003)

綜述了芝麻不同的提油工藝，重點介紹了水代法、熱榨法、冷榨法、水酶法、超臨界流體萃取法、亞臨界流體萃取法等方法的研究現狀，并對芝麻提油工藝的進一步研究和工業化應用前景進行了展望，并對比總結了不同方法提取的芝麻油的品質。

芝麻油；提取方法；研究進展

我國是芝麻主要的種植和生產大國之一，其產量居世界第一位，在人們日常生活中占有非常重要的地位[1-3]。芝麻有油料作物“皇后”之美譽，屬小品種油料作物中的大品種油料，具有極高的營養價值、保健功能和藥用價值。芝麻油是WHO公布的三大最佳食用油之一，不僅具有較高的營養價值，還具有藥用價值，被列入中國、美國、日本等國藥典，因此被稱為“油中之王”[2，4]。芝麻油中富含油酸(36.9%～50.5%)和亞油酸(36.9%～49.1%)，對軟化血管、降低膽固醇及防止動脈粥樣硬化非常有益；還含有維生素E、芝麻素、芝麻酚等抗氧化物質，具有顯著延緩衰老的作用[5-9]。

目前，芝麻油的制取方法主要有水代法、機械壓榨法、酶法、超/亞臨界流體萃取法等。其中，水代法是芝麻油生產的最常見的傳統方法，機械壓榨法則是工業化生產的主要方法，而酶法、超/亞臨界流體萃取法是近年來研究較多的新型提油方法[10]。本文主要闡述了芝麻油提取方法的研究現狀以及工業化應用前景，為油脂產業進一步發展提供依據。

1 傳統提取方法研究進展

1.1 水代法

水代法是小磨香油的制取方法，屬于傳統的制油工藝，其加工工藝較為成熟。國內外學者對傳統水代法進行了改進，將酶加入其中以提高出油率。張朝陽等[11]向水代法兌漿后的料漿中加入酶，通過單因素試驗和正交試驗選出最佳酶組合，結果表明，加入酶能有效地提高出油率、降低麻油渣殘油率，得到的最佳酶組合為纖維素酶200U/g、堿性蛋白酶2 000U/g、木瓜蛋白酶3 500U/g、中性蛋白酶3 000U/g，此條件下提油率可達88.32%。

除了水代法工藝的改進研究，水代法提取工藝參數對芝麻油品質的影響也有研究。叢珊等[12-13]研究了微波焙炒條件對水代法提取芝麻油的品質及特征風味物質的影響，結果顯示，隨著微波焙炒時間的延長及焙炒溫度的升高，芝麻油的色澤逐漸加深，過氧化值先升高后降低，氧化誘導時間逐漸延長，酸值變化較小，不飽和脂肪酸含量呈現先升高后下降再升高的變化趨勢；此外，隨著微波焙烤溫度的升高，吡嗪類、吡咯類、酚類特征風味物質的含量逐漸增多，而醛類物質的含量則逐漸減少。

水代法雖然是制取芝麻油的傳統方法，但對于其他油料油脂的提取也有研究，例如用于核桃油、葵花籽油、油茶籽油、花椒籽油、浙江紅花油、茶籽油、杏仁油等的提取。針對水代法提油工藝的研究仍存在如下問題：(1)對于副產物綜合利用方面還需進一步深入研究；(2)針對水代法產生的大量油腳如何處理以獲得較高的經濟效益，如何在獲得高提油率、高品質油脂的前提下，同步獲得高附加值的蛋白質等問題上，還需研究者們進一步對水代法工藝進行改進；(3)目前水代法多數仍停留在小作坊加工中，對于如何實現大規模的工業化生產也是亟待解決的問題。因此，對于解決上述問題，應進一步改進水代法提油工藝并深入開展精深加工，加大資源綜合利用的研發力度，延長芝麻油加工產業鏈，創造更高的經濟效益；應進一步加強對水代法生產設備的改造和研發，實現大規模、自動化連續化程度高且高效率工業化生產，發展綠色、環保、安全的油脂生產工藝；同時應深入研究水代法提油的機理，以推進油脂工業的快速發展。

1.2 熱榨法

熱榨法是油脂工業化生產中主要的提油方法之一。近些年，對于熱榨法在芝麻油制取方面的研究較少，主要是對熱榨芝麻油的品質進行研究。劉玉蘭等[3]研究了冷榨法和熱榨法對芝麻油和芝麻餅粕品質的影響，結果顯示，冷榨芝麻油的酸價、過氧化值、色澤等均明顯優于熱榨芝麻油的質量指標。李園等[14]對不同工藝提取芝麻蛋白的功能特性進行了研究，結果表明，冷榨芝麻粕提取蛋白功能性優于熱榨法提取的蛋白功能性。Rostami等[15]采用響應面法優化工業芝麻油的提取過程，測定了不同提取階段壓榨芝麻餅粕的殘油量，結果表明，當加熱溫度為75℃，輸出種子水分為6.3%～6.5%時，可獲得高產量、高質量的芝麻油，且殘油最少。對于熱榨法制取其他油料(如花生、油茶籽、亞麻籽、苦杏仁、菜籽等)的油脂其品質特性也有研究。由于熱榨法生產的芝麻油，其香味和口感不如傳統的水代法生產的芝麻油，且顏色略深，因此，對于如何進行熱榨法的工藝改造，還需要進一步的研究。

2 新興提取方法研究進展

2.1 水酶法

水酶法是近年來新興的一種環保提油技術，油脂科學界將水酶法提油技術稱為“一種油料資源的全利用技術”。國內外最早利用水酶法技術進行提油的油料是大豆，目前，對于水酶法技術在提取大豆油方面的研究較多，而在提取芝麻油方面的研究較少。Latif等[16]研究了水酶法提取芝麻油和蛋白，對比了5種酶(Protex 7L、Alcalase 2.4L、Viscozyme L、Natuzyme和Kemzyme)對芝麻油和芝麻蛋白回收率的影響，結果表明，采用Alcalase 2.4L進行提取可獲得高產量芝麻油，而采用Protex 7L進行提取可獲得高產蛋白。衛莉[17]研究了水酶法提取芝麻油的工藝參數以及芝麻蛋白的功能特性。結果表明，最佳提取條件為復合果膠酶2.5%、纖維素酶2.5%、木瓜蛋白酶2%、反應時間4h、溫度55℃、料液比1∶ 2、出油率83.16%。李娜[18]深入研究了水酶法同步提取芝麻油和蛋白工藝，該工藝在水劑法的基礎上，再加入復合纖維素酶破壞芝麻細胞壁，結果表明，酶解后芝麻油和蛋白質得率在水劑提取的基礎上約提高10%。占俊峰[19]對水酶法提取樟樹籽油和芝麻油的工藝進行了研究，結果表明，微波輔助水酶法提取芝麻油的最佳條件是固液比1∶ 6.5、pH 4.5條件下，將64%芝麻漿料用功率為400W的微波連續照射15s后，再加入剩余的36%的新鮮芝麻和20mg/g的木瓜蛋白酶，在55℃、260r/min條件下恒溫振蕩酶解3.5h、4 000r/min離心分離，清油提取率可達80%。王維茜等[20]研究了水酶法提取芝麻油的工藝參數，結果表明，堿性蛋白酶是提取芝麻油的最佳酶制劑，其最佳反應條件是酶解溫度55℃、液料比5∶ 1、酶解時間120min、pH 8.5。在此條件下，芝麻油得率可以達到69.33%。

目前，對于水酶法技術在提取芝麻油方面的研究，主要是酶解工藝的研究，一直處于工藝的研究探索階段，但對于原料的預處理工藝、乳狀液的破乳工藝、副產物綜合利用方面以及水酶法提取的芝麻油和蛋白的理化性質、加工特性，水酶法提取的芝麻油精煉工藝等方面研究甚少。因此，需要更加深入而廣泛的研究，為芝麻油提取技術的開發奠定基礎，同時如何將水酶法技術推進大規模的產業發展也是今后的努力方向。然而，水酶法技術仍存在著一定的問題，如對于水酶法用水量大、酶成本高的問題，如何解決水和酶的循環使用問題，對于水酶法產品標準的制定問題，對于水酶法技術相關設備的改造、開發及創新如何實現，對于能否實現多種產品高效高質量低成本同步生產等問題亟待解決。

2.2 冷榨法

針對芝麻冷榨制油技術國內外已有研究。在國外，Bemesson和Batgale等[21-22]對螺旋冷榨機出油率進行了研究，探討了冷榨機參數和油料特性對出油率的影響，確定了合理的工作參數。近幾年國內冷榨技術在引進和創新的前提下，取得了較大的研究進展。鐘雪玲等[23]對芝麻脫皮冷榨工藝條件進行研究，結果表明，芝麻濕法脫皮最佳工藝條件為加堿量為1.5%，堿液浸泡溫度為60℃，通過單因素和正交試驗得出冷榨法生產芝麻油和蛋白的最佳條件為入榨水分9%、壓榨溫度65℃、壓榨次數5次、榨軸轉速30r/min，此條件下芝麻餅殘油為14.73%、芝麻蛋白NSI值為7.39%。王亞東等[24]利用響應面法對脫皮芝麻冷榨制油調質工藝條件進行了優化，得出最佳調質工藝條件為原料水分9%、調質溫度60℃、調質時間56min，此條件下冷榨芝麻餅殘留為15.66%。魏東[1]對低溫壓榨芝麻油工藝進行了研究，確定的最佳工藝條件為芝麻粉碎粒度20目、壓榨溫度50℃、壓力40MPa，在此條件下芝麻油的提取率為43.46%，獲得的芝麻油含有豐富的抗氧化成分，不含苯并芘，理化指標和氧化穩定性好于普通芝麻油。

近些年，國內外對于冷榨設備的開發也有研究。魏鵬飛[25]針對芝麻壓榨特性研究了雙螺桿壓榨結構，介紹了此壓榨結構的主要參數設計過程，計算了單個螺距長度上的榨膛容積，并利用三維設計軟件對榨螺軸進行了建模與虛擬裝配，最終實現了榨螺在芯軸上較精確的定位。結果表明，該壓榨機生產能力能夠達到額定產量的86%以上，芝麻餅粕殘油量達8%以下，比同生產能力的單螺桿壓榨機節能20%左右。

冷榨工藝由于其出油率低，難以得到廣泛的應用，因此，對于如何解決冷榨出油率低、生產成本高等問題，值得進一步深入研究，以提高冷榨提油技術的應用。冷榨制油技術在我國的推廣應用較為成功，但對于芝麻油的冷榨工業化生產還需要開展大量的研究工作，同時應加大對冷榨設備的開發力度。冷榨后的餅粕中存在著生物活性物質及抗營養物質，其中如何脫除抗營養物質的研究較少，應該加強此方面的研究；此外對于芝麻餅粕中有效成分的提取仍處于實驗室實驗階段，應深入并加快開展冷榨餅粕的綜合利用，努力研發出新型芝麻產品，延長芝麻加工產業鏈，促進芝麻產業的發展。目前，對于脫皮冷榨芝麻油及芝麻蛋白的相關國家或行業標準尚無制定，因此，應加快對其相關標準的制定。

2.3 超臨界CO2流體萃取法

超臨界CO2流體萃取法是一種新工藝，其無毒、高效、綠色，在植物油制取方面得到廣泛應用。由于超臨界萃取法成本較高，該方法一般用于特種油料油脂的萃取，且已經有工業化產品，如野生山茶籽油、亞麻籽油、米糠油等。此外，超臨界萃取法還應用于精油的提取，也已工業化，如生姜精油、茉莉精油、月見草精油、當歸精油等，而應用于大宗油料油脂的提取較少。毛瑞家等[26]研究了超臨界CO2萃取黑芝麻和脫皮白芝麻的最佳工藝條件，得出在最佳工藝條件下油脂的萃取率分別為87.7%、95.3%，并得出超臨界CO2萃取的芝麻毛油品質明顯優于壓榨法和浸出法制取的毛油。肖楊等[27]利用含夾帶劑超臨界CO2萃取芝麻油，得到優化的萃取工藝條件為萃取溫度45℃、萃取壓力30MPa、萃取時間180min、萃取劑CO2流量10kg/h。D?ker等[28]采用超臨界CO2萃取芝麻油，研究壓力、溫度、超臨界CO2流量、粒度對提取率的影響，結果表明，在溫度50℃、壓力350Pa、流量2mL/min、粒度300～600μm時，最大提油率為85%。M.P.Corso等[29]采用壓縮丙烷和超臨界CO2作為溶劑萃取芝麻油，結果表明，丙烷萃取較超臨界CO2萃取快，因此，相比于CO2，丙烷是植物油更好的溶劑。超臨界CO2流體萃取法也存在著一定的缺陷，如設備制作較難、操作壓力較大、難實現大規模工業化生產等，還需要進一步的研究和改進。

2.4 亞臨界流體萃取法

亞臨界流體萃取法是繼超臨界流體萃取法之后新誕生的一種技術。目前，國內對于亞臨界萃取芝麻油已有研究，而國外卻很少對亞臨界提取芝麻油進行研究，因此，亞臨界法萃取芝麻油有非常廣闊的研究空間。在國內，王倩[30]采用響應面優化了亞臨界萃取芝麻油的工藝參數，得出最佳工藝條件為萃取次數5次、萃取溫度50℃、料液比1∶ 3∶ 3，在此條件下芝麻油的出油率為50.15%、萃取率為96.52%。劉日斌等[31]對芝麻油亞臨界流體低溫萃取工藝及品質進行研究，通過單因素和正交試驗對亞臨界丁烷萃取芝麻油的工藝參數進行了優化，得到最佳工藝條件為萃取次數6次、溫度50℃、萃取時間30min、料液比1∶ 4，未脫皮芝麻油得率可達95.56%，脫皮芝麻油得率為95.33%。劉日斌等[32]采用亞臨界丁烷萃取芝麻油，通過單因素和正交試驗優化得到萃取最佳條件為萃取次數6次、萃取時間30 min、料液比1∶ 3.0，在此條件下芝麻油萃取率達98.57%，所得芝麻油品質好，質量指標達到國家一級成品芝麻油標準。M.P.Corso[29]將芝麻在35℃條件下烘干至含水量為2.1%，再粉碎至0.72mm，在壓力12MPa、溫度60℃、萃取時間55min的條件下進行亞臨界丙烷萃取，結果顯示，芝麻油得率為34.1%、餅粕蛋白含量為34%、餅粕殘油率為0.352%。對于亞臨界法萃取芝麻油技術還處于摸索和探究階段，且所用萃取劑仍屬于有機溶劑，因此，還需要更為廣泛而深入的研究。

2.5 其他方法

除上述四種制取芝麻油的方法外，還有學者研究了其他方法進行芝麻油的提取。Sarkis等[33]利用脈沖電場和高壓放電技術作為預處理應用于芝麻油的提取中。侯利霞等[34]研究了超聲條件對芝麻油提取的影響，結果表明，最佳的提取工藝參數為超聲功率600W、液料比0.8(mL/g)、提取時間15min，提取率可達88.28%。李娜等[35]對堿提法提取芝麻油進行了研究，芝麻不經炒籽直接進行堿提，結果顯示，芝麻油提取率達81%，且芝麻油的各項質量指標均較好，達到了國家一級油標準。浸出法是傳統提油方法的一種，但近些年對于芝麻油的提取研究較少。劉玉蘭等[36]研究了對水代法芝麻渣進行油脂浸出的最佳工藝條件以及所得芝麻油的質量指標，得出最佳工藝條件為入浸料水分含量為11%、浸出次數7次、浸出溫度55℃、浸出時間90min、液料比為1.4∶ 1(w/w)，得到的芝麻油除酸價稍高于芝麻油國家標準中原油酸價的要求外，其他指標符合國標要求。

3 不同提取方法的對比

目前，針對不同工藝提取的芝麻油，其品質特性的對比研究已有較多的報道。不同方法制取的芝麻油，其品質特性和氧化穩定性均有差異。一般水代法和熱榨法制備芝麻油，都需要對芝麻進行高溫焙炒預處理，浸出法在精煉過程中也存在高溫條件，高溫會嚴重影響油脂的品質，因此，水代法、熱榨法和浸出法制備的芝麻油的品質較差，而水酶法、超臨界流體(CO2)萃取法、亞臨界流體(水)萃取法、低溫壓榨法制備的芝麻油的品質較好。

陳劉楊等[37]研究了焙烤時間和焙烤溫度對芝麻油品質的影響，結果表明，隨焙烤時間和焙烤溫度增加，芝麻油的色澤加深、過氧化值增大，而酸值降低，芝麻油中的維生素E和芝麻素含量降低，芝麻酚含量略增加，芝麻油氧化穩定性提高。劉兵戈等[38]分別以帶皮和脫皮芝麻為原料，研究冷榨、熱榨、水代3種制油方法對芝麻油品質的影響。冷榨芝麻油色澤淺、風味淡、過氧化值低，但氧化穩定性較差；熱榨芝麻油和水代芝麻油品質較為接近，水代芝麻油抗氧化物質含量更為豐富，磷脂含量也最低。與帶皮芝麻油相比，脫皮芝麻油整體品質較好，但氧化穩定性較差。6種芝麻油脂肪酸組成及含量無顯著差異。劉玉蘭等[3]采用液壓冷榨法進行壓榨，得出整粒冷榨芝麻油的過氧化值、酸值、色澤等指標均明顯優于整粒熱榨芝麻油及芝麻香油的國家標準。楊冉等[39]采用頂空固相微萃取和氣質聯用技術，對水代法白芝麻油、水代法黑芝麻油、壓榨法白芝麻油和壓榨法黑芝麻油4類芝麻油中的含量較高的20種揮發性風味成分進行檢測，結果表明，壓榨法芝麻油中冰醋酸和己醛含量高于水代法芝麻油，而5-甲基-2-呋喃甲醛、2-甲氧基-苯酚和1-(5-甲基-2-吡嗪基)-1-乙酮含量低于水代法芝麻油。壓榨法白芝麻油中的甲基吡嗪，水代法黑芝麻油中的2，6-二甲基-4-吡啶胺都比其他類別的芝麻油高，而壓榨法黑芝麻油中的2，5-二甲基吡嗪含量比其他3類芝麻油低。其余12種揮發性風味成分在4類芝麻油中含量沒有明顯差別。劉玉蘭等[40]以黑芝麻、白芝麻為原料，對水代法、液壓壓榨法、螺旋壓榨法所得芝麻油的品質進行了對比研究，結果表明，水代法芝麻油的水分及揮發物含量最高，而磷脂含量和酸值最低；所有芝麻油樣品均含有豐富的抗氧化物質(芝麻酚、芝麻素和維生素E)，且脂肪酸組成接近；白芝麻油的氧化穩定性明顯優于黑芝麻油，水代法芝麻油的氧化穩定性最好，液壓壓榨法芝麻油次之，螺旋壓榨法芝麻油最差。

4 結論

目前對于芝麻油的提取方法，水代法、熱榨法研究較多且有工業化生產，而其他新興的提取技術，如冷榨法、超臨界流體萃取法、亞臨界流體萃取法、水酶法等，這些技術在提取芝麻油方面仍不成熟且存在缺陷，需要進一步深入研究，在開發新工藝的同時應加大設備的開發制造力度，同時符合高效、綠色、環保、節能的油脂提取原則，促進芝麻油脂工業的快速發展。◇

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(責任編輯 唐建敏)

Research Advancement in Extration Methods of Sesame Oil

ZHANG Ya-na1，WANG Chen2，LIU Li-mei1，MA Li-yuan1，LIU Dong-qi1
(1College of Food Pharmaceutical Engineering，Suihua College，Suihua 152061，China；2College of Engineering，Dali University，Dali 671003，China)

The different extraction process of sesame oil were reviewed.The current research situation of sesame oil extraction technology such as aqueous extraction，hot pressing method，cold pressing method，aqueous enzymatic extraction，supercritical fluid extraction，subcritical fluid extraction were introduced.The further research on extraction technology of sesame oil and the outlook of industrialization applications were also discussed.The quality of sesame oil extracted by different methods were compared.

sesame oil；extraction method；research advancement

綏化學院杰出青年基金項目(項目編號：sj2017004)。

張雅娜(1987— )，女，碩士，助教，研究方向：糧油加工與檢測。