微波與傳統(tǒng)焙炒處理對黑芝麻醬滋味成分和感官品質(zhì)的影響

侯利霞，陳麗燕，孫小美，汪學(xué)德

(河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，鄭州 450001)

黑芝麻(SesamumindicumL.)是中國傳統(tǒng)的油料作物，最早記載在《神農(nóng)本草經(jīng)》，又稱胡麻、脂麻、巨勝等，是脂麻科(胡麻科)脂麻屬植物，具有養(yǎng)肝臟、生發(fā)、延緩衰老等作用[1]，富含蛋白質(zhì)、脂類、維生素、礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分[2]。芝麻醬是由芝麻經(jīng)過除雜、熱加工后磨制而成的。食品的滋味與營養(yǎng)、健康、安全共同決定著食品的品質(zhì)。良好或獨特口感的食品，受到越來越多消費者的追捧，目前人們對食品風(fēng)味的要求在不斷提高，國內(nèi)外研究者對不同食品中滋味物質(zhì)的研究也愈加深入，如發(fā)酵食品[3-5]、調(diào)味品[6-7]、綠葉蔬菜和水果[8-9]等。

微波是將電磁能轉(zhuǎn)化為熱能，引起物料溫度升高，具有操作方便、高效低耗、節(jié)能環(huán)保、加熱均勻和適于工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點，在食品領(lǐng)域以及油菜籽、花生等油料干燥中已經(jīng)有所應(yīng)用[10]，但是目前對微波時間-功率組合與傳統(tǒng)的加熱方式對芝麻醬滋味方面影響的差異研究尚少，因此，本實驗采用微波和焙炒兩種處理方式對緬甸和中國江西的黑芝麻進行熱處理，通過測定總糖、還原糖、草酸、游離氨基酸、滋味活度值以及對感官品質(zhì)和消費者的可接受度進行分析，旨在尋求一種更優(yōu)的芝麻醬加工方法，為芝麻醬滋味的研究提供一定參考。

1 材料和方法

1.1 材料

緬甸黑芝麻和國產(chǎn)江西黑芝麻：購于河南鄭州農(nóng)科院。

1.2 試劑

葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品、3,5-二硝基水楊酸(3,5-dinitrosalicylic acid，DNS)、無水碳酸鈉、鹽酸、高錳酸鉀：均為分析純，購于阿拉丁生物化學(xué)科技有限公司。

1.3 主要儀器與設(shè)備

UV-1100紫外可見分光光度計 上海美譜達儀器有限公司；D2KW-D-4電熱恒溫水浴鍋 北京市永光明醫(yī)療儀器廠；LD5-10低速離心機 北京京立離心機有限公司；MVS-1渦旋振蕩器 北京金北德工貿(mào)有限公司；JM-L80膠體磨 溫州市龍灣華威機械廠。

1.4 方法

1.4.1 黑芝麻醬樣品的制備

1.4.1.1 焙炒處理

稱取黑芝麻，清洗去雜后放入提前預(yù)熱過的炒籽機中，采用170 ℃/16 min或200 ℃/8 min 兩種熱處理方式至芝麻變脆，香味溢出。

1.4.1.2 微波處理

每次黑芝麻清洗去雜后均勻鋪放在烤盤上，采用600 W/7 min或800 W/4 min兩種方式進行處理，至芝麻變脆，香味溢出。

熱處理后，迅速冷卻到室溫，之后用膠體磨進行碾磨，至芝麻呈醬狀，且顆粒細小，醬體均勻，流動性較好，磨制后將黑芝麻醬裝入瓶中，低溫存儲。

1.4.2 總糖和還原糖含量的測定

1.4.2.1 總糖含量的測定

總糖含量的測定采用苯酚-硫酸法，根據(jù)楊津利等[11]的測定方法，做出一些修改，每個樣品平行3次，結(jié)果取平均值。根據(jù)葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度計算樣品的總糖含量?？偺呛坑嬎愎饺缦拢?/p>

式中：C為在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得的糖含量(μg)；V總為提取液總體積(mL)，此處取值為25；V測為測定時取用的體積(mL)，此處取值為1；D為提取液稀釋倍數(shù)，此處取值為250；W為樣品質(zhì)量(g)；M為試樣含水量(g)；106為樣品重量單位，由g換算成μg的倍數(shù)。

1.4.2.2 還原糖含量的測定

采用3,5-二硝基水楊酸比色法[12]對還原糖含量進行測定，稱取一定量的樣品，在540 nm處測量吸光度值。按照下式計算還原糖含量：

式中：m還原糖為還原糖毫克數(shù)；m為樣品質(zhì)量；V樣液為測定用樣液體積；V樣液總為樣液總體積。

1.4.3 草酸含量的測定

草酸含量的測定方法根據(jù)文獻[8]，做出適當(dāng)?shù)男薷模紫冗M行高錳酸鉀的配制與標(biāo)定，之后稱取樣品，經(jīng)過多次洗滌過濾至濾液呈中性，用高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液進行滴定。按照下式計算草酸含量：

X(%)=4.5×N×V/W。

式中：X為草酸百分含量；N為高錳酸鉀當(dāng)量濃度；V為高錳酸鉀消耗量；W為樣品重量(g)；4.5為測定換算系數(shù)。

1.4.4 游離氨基酸含量的測定

采用德國S433D全自動氨基酸分析儀對黑芝麻醬樣品中游離氨基酸含量進行測定，具體參考文獻[13]的方法。取0.3 g樣品，加入15 mL 6 mol/L鹽酸溶液，之后于110 ℃水解22 h，冷卻至室溫后將水解液過濾并定容至25 mL，取1 mL溶液于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上減壓干燥，隨即加入檸檬酸鈉緩沖溶液溶解，經(jīng)混勻后用0.22 μm的濾膜過濾，即得待測液。高效液相色譜測定條件：進樣量為20 μL，樣品溫度控制范圍是5～70 ℃；氨基酸色譜柱(4.6 mm×150 mm×7 μm)，檢測波長：570 nm和440 nm；洗脫液流量：0.4 mL/min；反應(yīng)液流量：0.35 mL/min；分析時間：水解50 min，每個樣品測定3次。

1.4.5 滋味活性值的計算

研究中通常用滋味活性值來評估單個呈味物質(zhì)對味覺的影響。滋味活度值(taste active value，TAV)表示食物基質(zhì)中各個呈味物質(zhì)的含量與其相應(yīng)的味覺閾值之比[14]。TAV的計算公式為：

TAV值反映單個呈味物質(zhì)對食品整體滋味的貢獻度，若TAV值≤1，表示該呈味物質(zhì)對整體滋味的貢獻不明顯；若TAV≥1，則表示該呈味物質(zhì)對整體滋味有重要貢獻，且其值越大，貢獻作用越大[15]。通過TAV分析計算黑芝麻醬中各個游離氨基酸的滋味活性值(TAV)。

1.4.6 感官評價

食品中的非揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)是食品的重要感官質(zhì)量指標(biāo)之一，這類物質(zhì)揮發(fā)性強，通過刺激人的嗅覺感受器使人感覺到它們的風(fēng)味。采用定量描述法進行黑芝麻醬的感官品質(zhì)評價，參考文獻[16-17]描述的方法，由10名從事食品研究領(lǐng)域的專業(yè)人員組成感官評價小組，包括5名男性和5名女性，年齡在22～50周歲之間，并按照ISO 8589-2007標(biāo)準(zhǔn)進行培訓(xùn)。確定了黑芝麻醬的評價指標(biāo)，其中包含氣味、滋味、口感、質(zhì)地和整體風(fēng)味描述詞，采用10分制打分(1分為強度最弱，10分為強度最強)。評價過程中禁止互相討論，評定完一個樣品后用清水漱口，打分結(jié)束后進行統(tǒng)計分析。

1.4.7 數(shù)據(jù)處理

實驗數(shù)據(jù)的處理采用Excel 2017和SPSS 20.0軟件完成，圖譜繪制分析采用Origin 2019完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同熱處理條件下黑芝麻醬中還原糖及總糖的分析

表1 不同熱處理條件下黑芝麻醬中總糖和還原糖含量Table 1 The content of total sugar and reducing sugar in black sesame paste under different heat treatment conditions g/100 g

由表1可知，黑芝麻醬樣品經(jīng)過微波和焙炒處理后，還原糖含量出現(xiàn)了明顯下降的現(xiàn)象。未經(jīng)處理的黑芝麻醬還原糖含量最高,達到4.23 g/100 g，經(jīng)過熱處理后，尤其焙炒處理，還原糖下降至最低,為0.70 g/100 g。兩個地區(qū)的黑芝麻醬在800 W/4 min處理時，總糖含量均大于600 W/7 min，對于緬甸的樣品在微波大功率短時間處理后還原糖含量達到2.33 g/100 g，含量最高，是170 ℃/16 min焙炒時的3倍，在200 ℃/8 min處理下還原糖的含量均多于170 ℃/16 min。黑芝麻醬經(jīng)微波和焙炒處理后總糖含量均增加，可能是黑芝麻醬在熱處理時發(fā)生美拉德反應(yīng)，極大地豐富了黑芝麻醬的口感和滋味。不同熱處理方法和時間下制備的黑芝麻醬樣品中總糖和還原糖的含量有一定的差異，焙炒200 ℃/8 min和微波800 W/4 min處理時總糖含量均大于170 ℃/16 min和600 W/7 min。由還原糖和總糖的數(shù)據(jù)可以得出微波短時大功率和焙炒高溫短時黑芝麻醬的口感更佳。

2.2 不同熱處理條件下草酸含量的分析

由表2可知，經(jīng)過熱處理后，樣品中草酸含量增加。緬甸樣品中草酸的含量顯著大于江西的樣品，推測原因可能是緬甸的黑芝麻籽粒比較大，種皮比較厚，可能會導(dǎo)致草酸的含量較多，中國江西的黑芝麻種子較小，皮薄，籽粒比較飽滿，草酸含量相對較低。經(jīng)過微波和焙炒處理后，發(fā)現(xiàn)相比焙炒，微波處理后草酸含量更低，為1.50%，焙炒處理后草酸含量可高達2.27%，草酸呈現(xiàn)苦澀味，會影響芝麻醬的口感，此外，草酸還會與鈣結(jié)合，影響人體對鈣的吸收，因此，與焙炒相比,微波可能是一種更好的熱處理方式。

表2不同熱處理條件黑芝麻醬中草酸含量Table 2 The content of oxalic acid in black sesame paste under different heat treatment conditions

2.3 不同制備條件下黑芝麻醬樣品中游離氨基酸含量分析

游離氨基酸是重要的呈味化合物，由于各個游離氨基酸所帶的R基不同，與人體口腔中不同部位味覺受體的作用不同，故而呈現(xiàn)出不同的滋味[18]。不同熱處理方法下制備的黑芝麻醬樣品的游離氨基酸的種類及含量見表3。

表3 不同熱處理條件下黑芝麻醬中游離氨基酸的種類及含量Table 3 The types and content of free amino acids in black sesame paste under different heat treatment conditions mg/100 g

續(xù) 表 mg/100 g

由表3可知，在2個地區(qū)10個黑芝麻醬樣品中共檢測到18種游離氨基酸，不同地區(qū)不同熱處理條件下黑芝麻醬樣品中游離氨基酸的種類和含量有所差異。與未處理的樣品相比，熱處理后黑芝麻醬樣品中游離氨基酸的含量大部分都下降了，可能是游離氨基酸參加了一系列反應(yīng)，生成各種揮發(fā)性風(fēng)味化合物從而使其含量明顯下降[19]。

其中變化最大的是天冬氨酸、苯丙氨酸和絲氨酸。未經(jīng)熱處理的黑芝麻醬中谷氨酸、絲氨酸、精氨酸、丙氨酸、天冬氨酸有較高的含量，經(jīng)過熱處理后它們的含量發(fā)生了變化，其中變化最大的是谷氨酸，170 ℃/16 min(緬甸)焙炒時，谷氨酸的含量從118.07 mg/100 g變?yōu)?7.95 mg/100 g。在中國江西的樣品中，絲氨酸含量變化最大，從161.97 mg/100 g變?yōu)?7.21 mg/100 g。黑芝麻醬樣品中游離氨基酸總含量最高的是未經(jīng)熱處理的黑芝麻醬，其中緬甸樣品的含量達到738.03 mg/100 g，中國江西樣品的含量為648.13 mg/100 g。在微波熱800 W/4 min處理時總氨基酸的含量均多于600 W/7 min；在焙炒處理的條件下，170 ℃/16 min時緬甸樣品中的總氨基酸含量小于200 ℃/8 min。在黑芝麻醬樣品中共有7種必需氨基酸，經(jīng)過熱處理后，必需氨基酸中含量最高的是緬甸的樣品，其中，800 W/4 min(137.75 mg/100 g)>600 W/7 min(126.94 mg/100 g)>200 ℃/8 min(91.42 mg/100 g)>170 ℃/16 min(76.59 mg/100 g)，中國江西的樣品，800 W/4 min(111.35 mg/100 g)>600 W/7 min(90.89 mg/100 g)>170 ℃/16 min(88.82 mg/100 g)>200 ℃/8 min(56.65 mg/100 g)，總含量最低的是在200 ℃/8 min處理時中國江西的黑芝麻，為56.65 mg/100 g，比緬甸的原料相比降低了約3.2倍。

游離氨基酸的含量對黑芝麻醬的口感起著至關(guān)重要的作用，根據(jù)其呈味特點的不同，將游離氨基酸分為3類，即鮮味、甜味和苦味。不同熱處理條件下制備的黑芝麻醬中游離氨基酸呈味及相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表4。

表4 不同制備條件下黑芝麻醬中游離氨基酸呈味及相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)

續(xù) 表 %

由表4可知，10個黑芝麻醬樣品中谷氨酸占鮮味氨基酸的比例高于天冬氨酸的含量，在200 ℃/8 min，天冬氨酸的含量占2.40%，而在緬甸的黑芝麻醬中在600 W/7 min的處理條件下，谷氨酸的含量占16.77%，表明在黑芝麻醬樣品中谷氨酸對鮮味的貢獻較大。另外，在未經(jīng)熱處理的黑芝麻醬樣品中，甜味氨基酸的相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，分別為31.54%(緬甸)和37.94%(中國江西)，經(jīng)過熱處理后甜味氨基酸(絲氨酸、半胱氨酸)呈現(xiàn)一定程度的上升，而甘氨酸、蘇氨酸下降了，在200 ℃/8 min的處理條件下脯氨酸的含量較未處理的條件下上升了。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，與鮮味、甜味氨基酸相比，黑芝麻醬中苦味氨基酸含量最高，表明苦味占據(jù)黑芝麻醬的主要風(fēng)味，在焙炒的條件下緬甸的黑芝麻醬中苦味氨基酸達到最大值，占氨基酸的51.52%。在所有的苦味氨基酸中精氨酸、色氨酸、組氨酸、苯丙氨酸對苦味氨基酸的貢獻較大，焙炒處理比微波處理產(chǎn)生更多的苦味物質(zhì)。

滋味成分對滋味的貢獻大小不僅與其含量有關(guān)，更與其滋味閾值密切相關(guān)，通常用TAV值來評估滋味成分對味道的貢獻。不同熱處理條件下黑芝麻醬中游離氨基酸的TAV值見表5。

表5 不同熱處理條件下黑芝麻醬中游離氨基酸呈味及相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 5 The flavor and relative mass fraction of free amino acids in black sesame paste under different heat treatment conditions %

續(xù) 表 %

由表5可知，谷氨酸、丙氨酸、組氨酸、精氨酸的閾值相對較大，經(jīng)過熱處理后鮮味氨基酸整體呈現(xiàn)下降的趨勢。對鮮味有貢獻的氨基酸有天冬氨酸和谷氨酸，它們本身呈現(xiàn)一種酸味，但是在鈉鹽存在的情況下它們就呈現(xiàn)類似味精的鮮味[20]，在緬甸樣品中天冬氨酸的TAV值從0.09下降到0.02，中國江西的黑芝麻醬經(jīng)過熱處理后TAV值從0.12下降到0.02，焙炒處理后天冬氨酸和谷氨酸的含量下降明顯，表明微波對滋味的破壞較小。在甜味氨基酸中丙氨酸和絲氨酸對滋味的貢獻值較大，熱處理后絲氨酸的TAV顯著增加，在緬甸樣品中絲氨酸的TAV值從0.09增加到0.10，中國江西的樣品中微波處理對絲氨酸的滋味影響不太明顯，焙炒處理后絲氨酸的含量下降了，表明焙炒處理對甜味的影響明顯大于微波，在甜味氨基酸中脯氨酸、甘氨酸的變化較小，丙氨酸在焙炒時TAV值較未經(jīng)處理的樣品也增加，而微波處理后TAV值反而下降了。在18種氨基酸中呈現(xiàn)苦味的氨基酸有纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、組氨酸、色氨酸、賴氨酸、精氨酸、酪氨酸。其中精氨酸和組氨酸在苦味氨基酸中的貢獻值最大，在緬甸的黑芝麻醬中精氨酸在170 ℃/16 min的處理條件下，TAV值達到最大，為0.46，在中國江西的黑芝麻醬在200 ℃/8 min最大，為0.45。組氨酸也是一種重要的苦味氨基酸，在焙炒的條件下產(chǎn)生的組氨酸的TAV值也略大于微波條件下，整體上在200 ℃/8 min苦味氨基酸的TAV值略低于170 ℃/16 min，個別氨基酸出現(xiàn)相反的現(xiàn)象，在微波處理的條件下，苦味氨基酸的TAV值變化并不明顯。

2.4 感官評價

按照1.4.6中的感官評價方法對不同熱處理條件下制備的黑芝麻醬樣品用雷達圖進行感官評價和應(yīng)用離散程度進行消費者的接受程度分析，結(jié)果見圖1和圖2。

圖1 不同熱處理條件下黑芝麻醬的感官雷達圖

由圖1可知，未經(jīng)處理的1號和6號樣品的感官評價得分最低，經(jīng)過熱處理后，黑芝麻醬的口感、風(fēng)味和滋味得到了明顯的改善。在所有的黑芝麻醬樣品中哈喇味、陳味的得分比較低，表明無論是經(jīng)過熱處理還是未經(jīng)熱處理，黑芝麻醬本身這些異味含量較低，經(jīng)過熱處理后黑芝麻醬的細膩度、焦香味、余味、炒堅果味、炒芝麻味明顯得到提高，在緬甸的黑芝麻醬樣品中苦味和澀味略大于中國江西的黑芝麻醬。在余味、焦香味、油脂味和炒堅果味上中國江西的樣品優(yōu)于緬甸的樣品；經(jīng)過熱處理，3號和8號樣品的炒芝麻味、炒堅果味、焦香、甜香和細膩度評分優(yōu)于2號和7號樣品，在苦澀味和焦糊味上2號樣品高于3號樣品，7號樣品的焦糊味、陳味和哈喇味大于8號樣品，表明微波大功率短時間的效果優(yōu)于低功率長時間。在170 ℃/16 min和200 ℃/8 min焙炒處理的條件下，無論是緬甸還是中國江西的樣品中炒芝麻味、炒堅果味和焦香味200 ℃/8 min的評分較高，在苦味和澀味上170 ℃/16 min得分較高，其他指標(biāo)略有變化。

圖2 不同熱處理條件下黑芝麻醬的感官接受度圖Fig.2 The sensory acceptability of black sesame paste under different heat treatment conditions

由圖2可知，經(jīng)過熱處理后黑芝麻醬樣品的感官可接受度明顯提高，對于緬甸的樣品，微波800 W/4 min處理后消費者的可接受度明顯高于600 W/7 min的處理，在170 ℃/16 min的焙炒處理條件下，消費者的可接受度低于200 ℃/8 min的熱處理條件；對于中國江西的樣品，800 W/4 min的微波處理后，消費者的可接受度略高于600 W/7 min的熱處理條件，在200 ℃/8 min的焙炒處理條件下，消費者的認可度明顯高于170 ℃/16 min的熱處理條件。

3 結(jié)論

通過對10個黑芝麻醬樣品研究發(fā)現(xiàn)，黑芝麻醬樣品經(jīng)過熱處理后，還原糖的含量降低了，但總糖的含量上升了，在800 W/4 min 和200 ℃/8 min的處理條件下，總糖和還原糖的含量均高于在600 W/7 min和170 ℃/16 min條件下。游離氨基酸分析發(fā)現(xiàn)，熱處理后黑芝麻醬中的苦味氨基酸含量較高，然后是甜味氨基酸，鮮味氨基酸的含量最低。經(jīng)過熱處理后，苦味氨基酸的總含量上升了，總甜味氨基酸在焙炒處理時含量呈現(xiàn)上升的趨勢，但是微波處理后，含量與未經(jīng)熱處理的相比卻下降了，其中600 W/7 min下降最明顯?？偟孽r味氨基酸只有在600 W/7 min時含量增加了，在其他條件下均下降了。草酸含量在熱處理后，含量均上升了，尤其是在170 ℃/16 min條件下，草酸含量最大。從感官雷達圖和消費者的總體接受度圖中發(fā)現(xiàn)在800 W/4 min和200 ℃/8 min條件下樣品的滋味、口感和總體消費者可接受度較好，該研究結(jié)果可為黑芝麻醬的生產(chǎn)提供一定的參考。