制油工藝對芝麻油脂肪酸和抗氧化物的影響

黃穎，鄭暢，葛正法，劉昌盛

中國農業科學院油料作物研究所，油料油脂加工技術國家地方聯合工程實驗室，農業部油料加工重點實驗室，油料脂質化學與營養湖北省重點實驗室（武漢430062）

芝麻是全世界范圍內公認的具有高脂肪（45%～55%）和高蛋白（20%～25%）的油料作物。芝麻油更是被定義為健康食品，在中國人長久的飲食消費中占據重要地位。傳統熱榨麻油具有淡褐色的外觀及獨特的焙烤風味，常作為調味油為涼拌菜增色增香。其加工方式涉及炒籽過程，溫度一般控制在130～210 ℃。爐腔內翻炒溫度越高，風味越明顯，但會造成油脂品質降低，風險因子增加。隨著國民對食用油安全及健康特性重視程度的加深，冷榨成為傳統提取的有效替代方式。其不涉及熱/化學處理，同時能極大地保留油脂中的天然抗氧化成分[1-3]，因此冷榨芝麻油逐漸發展成一類高營養價值的綠色新油脂品種。然而曾有報道指出，冷榨工藝存在出油率低、氧化穩定性差等缺陷[4-5]。微波技術作為現代加工手段，能有效解決以上問題，其通過破壞油料結構，使細胞壁呈多孔狀態，明顯提高出油率；同時還能鈍化脂肪酶，降低不飽和脂肪酸含量，從而延長氧化誘導時間[6]。

市面上芝麻油產品品質參差不齊，因此開發富營養價值及強抗氧化能力的高品質芝麻油對于提升人民健康水平具有一定意義。試驗比較多種制油工藝下的芝麻油品質，為消費者選擇優質芝麻油提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 原料與試劑

瑞福黑芝麻（安徽燕莊公司）。

芝麻素、芝麻林素、福林酚、5-α膽甾醇、生育酚標品、植物甾醇標品（美國Sigma-Aldrich公司）；正己烷、無水乙醇、無水甲醇、氫氧化鉀、氫氧化鈉（分析純，國藥集團化學試劑有限公司）；異丙醇、正己烷（色譜純，德國Merck公司）。

1.1.2 儀器與設備

ME104分析天平（梅特勒-托利多儀器有限公司）；密閉式微波消解儀（最大功率4 800 W，頻率2 450 MHz，美國CEM公司）；CA59G冷榨機（德國Komet公司）；6890N氣相色譜儀（美國Agilent公司）；7890A氣相色譜儀（美國Agilent公司）；DU800紫外-可見分光光度計（德國Beckman Coulter公司）；LC-6AD高效液相色譜儀（日本Shimadzu公司）；743氧化穩定性測定儀（瑞士Metrohm公司）；Avanti J-26 XP型落地式離心機（美國Beckman公司）；BS-11水浴搖床（韓國JEIO TECH科技公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 芝麻油制備

低溫壓榨油，將篩選干凈的芝麻種子直接投入到螺旋榨機中榨油；微波冷榨油，參考文獻[7]的最佳微波條件，調節芝麻的水分至10%，低溫過夜使種子充分溶脹，取200 g分裝于4個玻璃平皿中（直徑9 cm），在1 200 W功率條件下微波8 min，冷卻至室溫后螺旋壓榨，出油溫度＜60 ℃；傳統熱榨油，利用滾筒式蒸炒機對芝麻進行焙炒，溫度設置為180～200℃，持續時間20 min，通過螺旋壓榨機壓榨出油。獲得的所有油樣在8 000 r/min下離心15 min，去除雜質后封存于干凈油瓶中，置于4 ℃下冷藏待測。

1.2.2 測試方法

脂肪酸組成測定，參照GB/T 5009.168—2016《食品中脂肪酸的測定》[8]；維生素E的測定，采用高效液相色譜法，參考AOCS Official Method Ce 8-89；芝麻木脂素及總酚含量測定，均參照文獻[7]；氧化誘導期（IP值）的測定，參考文獻[9]；植物甾醇測定，參考文獻[10]試驗方法，并加以改進。稱取0.20 g油樣，分別加入0.5 mL 5-α膽甾醇內標溶液與10 mL 2 mol/L KOH-乙醇溶液，充分混合后轉移至60 ℃下水浴皂化。利用4 mL水和10 mL正己烷進行萃取，重復操作3次，收集萃取液，氮吹以揮發溶劑，置于105 ℃烘箱中衍生化，完成后用1 mL正己烷復溶，進氣相色譜。根據單一甾醇組分的相對保留時間定性，以內標法定量。

1.3 試驗方法

采用SPSS 20.0進行顯著性分析，有關數據重復3次；所有顯著性分析均在p=0.05水平。

2 結果與分析

2.1 制油工藝對脂肪酸組成的影響

由表1可知，芝麻油含有豐富的不飽和脂肪酸，其中油酸和亞油酸占比超過脂肪酸總量的80%。3種油樣的脂肪酸組成相同，說明制油工藝對脂肪酸組成沒有影響，這與陳興譽[11]的研究結果相符合。在含量上，不同工藝所得芝麻油的飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸有顯著差異（p＜0.05），棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸最為突出；此外，在芝麻油樣品中均檢測出反式脂肪酸（TFA），且主要為油酸的反式脂肪酸，包括C18∶1，6t、C18∶1，9t、C18∶1，11t。其中，傳統熱榨油中含量最高，約為低溫壓榨油的6倍，微波冷榨油的2倍。這是因為在熱榨過程中，脂肪酸發生熱聚合反應產生異構化，生成少量的反式脂肪酸[12]。

表1 3種工藝所得芝麻油的脂肪酸組成

2.2 制油工藝對生育酚和植物甾醇含量的影響

對油樣進行營養成分測定，發現不同加工工藝所得芝麻油的甾醇種類一致，分別為菜籽甾醇、菜油甾醇和β-谷甾醇。但含量上有所差異，其中：微波冷榨油中甾醇含量最高，為501.54 mg/100 g；低溫壓榨油其次，為473.90 mg/100 g；傳統熱榨油最低，為418.70 mg/100 g。說明植物甾醇在高溫環境下容易發生氧化，生成甾醇氧化物[13]，而微波預處理能有效破壞油料組織細胞，增加物質溶出，提高油脂中的甾醇含量[14]。維生素E結果顯示，低溫壓榨油（50.69 mg/100 g）與微波冷榨油（50.01 mg/100 g）的生育酚含量接近，相比于前兩者，傳統熱榨油明顯減少（p＜0.05），為45.60 mg/100 g。這可能是由于生育酚對光/熱敏感，易發生氧化分解和聚合，從而造成含量降低[15]。

表2 3種工藝所得芝麻油的維生素E及植物甾醇含量mg/100 g

2.3 制油工藝對芝麻木酚素及總酚含量的影響

芝麻木酚素具有降低膽固醇、減緩甚至預防慢性疾病、保護神經和抗癌的作用[16-21]。Hemalatha等[19]曾驗證了芝麻木酚素在食用油熱穩定性和儲存穩定性中的作用，結果表明其能在食品中充當天然抗氧化劑，可有效清除自由基和過氧化物。由表3可知，芝麻素含量在1 730～3 313 μg/g之間，芝麻林素含量在1 104～1 959 μg/g之間，芝麻酚含量在28.84～40.58 μg/g之間。對比3種工藝發現，低溫壓榨芝麻油中芝麻素、芝麻林素含量分別是熱榨油的1.91和1.77倍，是微波油的1.50和1.35倍。芝麻素、芝麻林素這兩類物質對熱不穩定，在高溫條件下易發生轉變[22]，從而造成熱榨油中含量明顯低于冷榨油，而微波預處理過程涉及快速加熱，可能會對芝麻木酚素產生一定程度的破壞作用。芝麻酚具有突出的抗氧化活性，但冷榨油中未檢出，這是由于其一般由芝麻通過焙烤后微量釋放。

在總酚檢測上，相比于微波和熱榨油，低溫壓榨所獲芝麻油中含量相對較少，這可能是物理壓榨僅能提取出游離的多酚，不能破壞結合多酚。對原料經過適當的加熱處理后，油脂中的總酚類物質含量呈增加趨勢，這與李志曉等[23]對油茶籽油的研究結果一致。

表3 3種工藝所得芝麻油的抗氧化物含量

2.4 制油工藝對芝麻油氧化穩定性的影響

比起其他植物油，芝麻油具有更強的抗氧化變質能力。這不僅歸因于其豐富的維生素E、植物甾醇、酚類化合物等，還與芝麻木脂素這一特殊組分有關。微波冷榨油的誘導時間高達17.75 h，明顯優于其他芝麻油。說明制油工藝條件對芝麻油氧化穩定性有至關重要的作用。而傳統熱榨油誘導時間僅少于微波油1.64 h，可能是焙炒時發生美拉德反應，產生類黑精類抗氧化物質。

表4 3種工藝所得芝麻油的氧化誘導期

3 結論

與冷榨芝麻油相比，無論是炒籽還是壓榨過程均在高溫中進行的傳統熱榨油更易發生熱聚合，生成反式脂肪酸；維生素E、植物甾醇、芝麻木脂素類生物活性物質也會分解或轉化，造成含量降低。對芝麻進行一定程度的微波預處理，發現所得芝麻油中芝麻素、芝麻林素含量雖然少于直接低溫壓榨的芝麻油，但表現為更高的油酸、亞油酸，較低的硬脂酸，同時能保持維生素E含量水平一致，植物甾醇與酚類抗氧化物更多，氧化穩定性更強。綜合評價可知，經過適度微波前處理的低溫壓榨芝麻油品質最佳。