魏 東，竇福良

(臨沂師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，山東 臨沂 276005)

低溫壓榨芝麻油的工藝研究

魏 東，竇福良

(臨沂師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，山東 臨沂 276005)

通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)分析，確定了低溫壓榨芝麻油的最佳工藝條件為芝麻粉碎粒度20目、壓榨溫度50℃、時(shí)間60min、壓力40MPa。在此條件下芝麻油提取率43.46%。此工藝條件下生產(chǎn)的芝麻油樣品含有豐富的抗氧化成分，不含苯并芘，理化指標(biāo)和氧化穩(wěn)定性好于普通芝麻油。

芝麻油；提??；抗氧化；苯并芘

芝麻屬胡麻科胡麻屬植物，是我國(guó)四大油料之一，也是一種經(jīng)濟(jì)作物。我國(guó)芝麻產(chǎn)量約占世界芝麻總產(chǎn)量的34%，素有“芝麻王國(guó)”之稱[1]。芝麻油含有豐富的油酸、亞油酸、花生烯酸，對(duì)降低膽固醇、軟化血管，防治心腦血管疾病非常有益。同時(shí)，還含有芝麻酚、芝麻素、VE等抗氧化物質(zhì)，具有明顯的延緩衰老的作用，因此，芝麻油素有“油中之王”之稱[2]。

芝麻油的傳統(tǒng)提取方法主要有高溫壓榨法、水代法、溶劑浸出法。水代法制得的小磨香油是一種香味濃郁的高級(jí)調(diào)味油，然而水代法的缺點(diǎn)在于：勞動(dòng)強(qiáng)度大，出油率低，蛋白質(zhì)變性嚴(yán)重。溶劑浸出法存在設(shè)備多、投資大、成本高、溶劑殘留量超標(biāo)等問(wèn)題。普通壓榨法，芝麻經(jīng)高溫煎炒，造成蛋白質(zhì)嚴(yán)重變性，以及熱不穩(wěn)定成分的破壞及揮發(fā)物的損失，并且容易導(dǎo)致致癌物質(zhì)苯并芘嚴(yán)重超標(biāo)。因此有必要對(duì)芝麻不經(jīng)高溫煎炒，低溫下進(jìn)行壓榨取油的工藝研究。本實(shí)驗(yàn)探討了不同因素對(duì)芝麻油提取率的影響，并通過(guò)正交試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化，并對(duì)低溫壓榨芝麻油的品質(zhì)進(jìn)行了鑒定。芝麻籽粒的種皮中含有大量的草酸和肌醇六磷酸，這兩種抗?fàn)I養(yǎng)因子與礦質(zhì)元素和蛋白質(zhì)結(jié)合，嚴(yán)重影響營(yíng)養(yǎng)的消化和吸收[3]，所以提取芝麻油時(shí)，為了充分利用芝麻餅粕開(kāi)發(fā)優(yōu)質(zhì)芝麻蛋白粉，原料應(yīng)選用脫皮白芝麻。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

脫皮白芝麻 江蘇省新沂市沙溝香油有限公司臨沂分公司。

氫氧化鉀、硫代硫酸鈉、碘化鉀、中性氧化鋁、環(huán)己烷(均為分析純)；正己烷、甲醇(均為色譜純)；芝麻素標(biāo)準(zhǔn)品、芝麻酚標(biāo)準(zhǔn)品 Sigma公司。

1.2 儀器與設(shè)備

101-2電熱鼓風(fēng)干燥箱；FW100高速萬(wàn)能粉碎機(jī)；6YZ-230型液壓榨油機(jī)；BS684型通用羅維朋比色儀；RE52-86A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀；FA2004N電子分析天平；SCL-10Avp高效液相色譜儀 島津國(guó)際貿(mào)易(上海)有限公司；Rancimat743型油脂氧化酸敗儀 瑞士萬(wàn)通公司。

1.3 方法

1.3.1 芝麻油生產(chǎn)工藝流程

原料清理 → 低溫干燥 → 粉碎 → 低溫壓榨 → 沉淀 →過(guò)濾 → 包裝

1.3.2 操作方法

選用脫皮白芝麻，采用小于60℃的溫度進(jìn)行干燥，使水分含量降低到一定的范圍內(nèi)，用組織粉碎機(jī)粉碎，然后用液壓榨油機(jī)進(jìn)行低溫壓榨制取毛油。毛油再經(jīng)過(guò)24h沉淀，然后過(guò)濾，便得到低溫壓榨芝麻油。

1.3.3 測(cè)定方法

水分及揮發(fā)物含量的測(cè)定參照GB/T 14489.1—2008《油料水分及揮發(fā)物含量測(cè)定》；色澤測(cè)定參照(羅維朋法) GB/T 22460—2008《動(dòng)植物油脂羅維朋色澤的測(cè)定》；過(guò)氧化值的測(cè)定按GB/T 5538—2005《動(dòng)植物油脂 過(guò)氧化值測(cè)定》 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作；酸價(jià)的測(cè)定按GB/T 5530—2005《動(dòng)植物油脂 酸值和酸度測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作；加熱試驗(yàn)(280℃)按GB 11765—2003《油茶籽油》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作；苯并芘的測(cè)定：反相高效液相色譜法，按照GB/T 22509—2008《動(dòng)植物油脂苯并(a)芘的測(cè)定：反相高效液相色譜法》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作；芝麻素的測(cè)定采用高效液相色譜法[4-5]，測(cè)定條件：Kromasil色譜柱(C18， 250mm×4.6mm，5μm)，柱溫30℃，流動(dòng)相甲醇-水為7:3，流速1.0mL/min，檢測(cè)波長(zhǎng)287nm；芝麻酚的測(cè)定采用高效液相色譜法[6]，測(cè)定條件：Kromasil色譜柱(C18，250mm×4.6mm，5μm)，柱溫30℃，流動(dòng)相甲醇-水為7:3，流速1.0mL/min，檢測(cè)波長(zhǎng)300nm；VE含量的測(cè)定：參照張春紅等的測(cè)定方法[7-8]。芝麻油氧化穩(wěn)定性測(cè)定：采用Rancimat743型油脂氧化酸敗儀測(cè)定，測(cè)定條件：樣品用量3.0g，溫度由20℃加熱至120℃，空氣流量20L/h。

1.3.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究以芝麻的水分含量、芝麻粉碎的顆粒度、壓榨溫度、時(shí)間和壓力為單因素進(jìn)行試驗(yàn)，研究不同因素對(duì)油脂提取率的影響。在單因素研究的基礎(chǔ)上以提取率為測(cè)定指標(biāo)，選擇芝麻粉碎粒度、壓榨溫度、壓榨時(shí)間、壓力4因素設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，優(yōu)化油脂提取的最佳工藝條件。

2 結(jié)果與分析

2.1 芝麻油提取工藝的單因素試驗(yàn)

2.1.1 芝麻含水量對(duì)芝麻油提取率的影響

控制物料粒度20目、壓榨溫度50℃、壓榨時(shí)間45min、壓力35MPa條件下，考察物料水分含量對(duì)油脂提取率的影響，結(jié)果如圖1所示。

圖1 水分含量對(duì)提取率的影響Fig.1 Effect of water content on extraction rate of sesame oil

由圖1可以看出，在一定的壓榨溫度、時(shí)間、壓力下，隨著芝麻水分含量的變化，低溫壓榨芝麻油的提取率也發(fā)生變化，當(dāng)水分含量在4.5%時(shí)提取率開(kāi)始下降，水分含量大于5.5%，芝麻油提取率的下降速度明顯加快；當(dāng)芝麻中水分含量太低(＜3.5%)，壓榨時(shí)芝麻仁易成碎粉，高壓下易被壓實(shí)而影響芝麻油的提取率，所以芝麻壓榨前應(yīng)在50～55℃的低溫下進(jìn)行干燥，使芝麻的含水量控制在3.5%～4.5%。

2.1.2 芝麻顆粒度對(duì)芝麻油提取率的影響

控制物料水分含量3.5%～4.5%、壓榨溫度50℃、壓榨時(shí)間45min、壓力35MPa條件下，考察芝麻顆粒度對(duì)芝麻油提取率的影響，結(jié)果如圖2所示。

圖2 顆粒度對(duì)提取率的影響Fig.2 Effect of granule size on extraction rate of sesame oil

由圖2可以看出，芝麻顆粒度為20目時(shí)，芝麻油得率最高，為40.9%，而粒度過(guò)粗或過(guò)細(xì)均不利于油脂的提取。當(dāng)物料粒度從10目降到20目時(shí)，芝麻油得率從39.8%升高到了40.9%。但當(dāng)物料粒度再進(jìn)一步降低到40目時(shí)，芝麻油得率較20目時(shí)，降低了0.5%。所以壓榨時(shí)物料粒度以20目為宜。

2.1.3 壓榨溫度對(duì)芝麻油提取率的影響

在物料水分含量3.5%～4.5%、粒度20目、壓榨時(shí)間45min、壓力35MPa條件下，考察壓榨溫度對(duì)油脂提取率的影響，結(jié)果如圖3所示。

圖3 壓榨溫度對(duì)提取率的影響Fig.3 Effect of extraction temperature on extraction rate of sesame oil

由圖3可以看出，油脂提取率隨溫度的升高而增加，當(dāng)溫度超過(guò)50℃時(shí)增長(zhǎng)的趨勢(shì)減緩?？紤]到芝麻蛋白在溫度超過(guò)60℃后，長(zhǎng)時(shí)間受熱易變性，初步確定壓榨溫度為50℃。

2.1.4 壓榨時(shí)間對(duì)芝麻油提取率的影響

控制物料水分含量3.5%～4.5%、粒度20目、壓榨溫度50℃、壓力35MPa條件下，考察壓榨時(shí)間對(duì)油脂提取率的影響，結(jié)果如圖4所示。

圖4 壓榨時(shí)間對(duì)提取率的影響Fig.4 Effect of extraction time on extraction rate of sesame oil

由圖4可以看出，芝麻油提取率在60min前隨時(shí)間延長(zhǎng)而增加迅速，但60min后隨時(shí)間延長(zhǎng)增加趨勢(shì)減緩。為提高生產(chǎn)效率，壓榨時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，60min左右較為理想。

2.1.5 壓榨壓力對(duì)芝麻油提取率的影響

壓榨壓力是低溫壓榨芝麻油最重要的操作參數(shù)之一。在物料水分含量3.5%～4.5%、粒度20目、壓榨溫度50℃、壓榨時(shí)間60min條件下，考察壓力對(duì)油脂提取率的影響，結(jié)果如圖5所示。

由圖5可以看出，提取壓力增加，油脂的提取率升高，當(dāng)壓力增大到40MPa時(shí)，芝麻油的提取率增加緩慢。從經(jīng)濟(jì)角度和安全方面考慮，提取壓力過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備投資和操作費(fèi)用大幅度增加，同時(shí)高壓設(shè)備的安全性隱患也會(huì)增大，此外，當(dāng)提取壓力過(guò)高時(shí)，其他成分被提出的可能性也會(huì)隨之增大，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量會(huì)造成一定的影響，因此提取壓力為40MPa較好。

圖5 壓榨壓力對(duì)提取率的影響Fig.5 Effect of pressure on extraction rate of sesame oil

2.2 最佳工藝條件的確定

單因素試驗(yàn)中，芝麻水分含量小于3.5%或大于4.5%都影響芝麻油的提取率，而使水分控制在某一具體的含量比較困難，所以壓榨前應(yīng)在一定的低溫條件下進(jìn)行干燥，使芝麻的含水量控制在3.5%～4.5%范圍之內(nèi)。

表1 正交試驗(yàn)因素和水平表Table1 Factors and levels of orthogonal experiments

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果Table2 Results of orthogonal experiments

依據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以提取率為測(cè)定指標(biāo)，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，因素、水平見(jiàn)表1，結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，影響芝麻油提取率的因素大?。篋＞C＞A＞B。低溫壓榨芝麻油工藝的最佳條件為D2C3A2B2，即粒度20目、壓榨溫度50℃、壓榨時(shí)間60min、壓力40MPa。在此條件下芝麻油的提取率為43.46%。

表3 不同取油方法對(duì)芝麻油品質(zhì)的影響Table3 Effects of different extraction methods on the quality of sesame oil

2.3 低溫壓榨芝麻油的品質(zhì)鑒定

由表3可知，低溫壓榨芝麻油在外觀性狀上優(yōu)于普通壓榨芝麻油和水代法芝麻油，色澤為淺黃色。低溫壓榨芝麻油的理化強(qiáng)制指標(biāo)：酸價(jià)0.26mg KOH/g，過(guò)氧化值0.12mmol/kg，加熱試驗(yàn)(280℃)油色不變深，無(wú)析出物，完全符合成品芝麻油的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(GB 8233—2008《芝麻油》)。從表3還可以看出，低溫壓榨芝麻油除了氣味滋味稍遜色于水代法芝麻油和普通壓榨芝麻油外，其他所有質(zhì)量指標(biāo)均優(yōu)于水代法芝麻油和普通壓榨芝麻油。低溫壓榨芝麻油工藝簡(jiǎn)單，不存在脫膠、脫色、脫酸等精煉過(guò)程便可達(dá)到國(guó)家芝麻香油一級(jí)水平，且不經(jīng)高溫煎炒，無(wú)致癌物質(zhì)苯并芘的生成。

表4 不同取油方法對(duì)芝麻油抗氧化成分含量和氧化穩(wěn)定性的影響Table4 Effects of different extraction methods on the content of antioxidant components and oxidative stability of sesame oil

一般認(rèn)為，芝麻油較其他油脂有更好的保健功能和抗氧化性，主要原因是因?yàn)橹ヂ橹泻心局仡惡蜕宇悆纱箢惪寡趸镔|(zhì)[9-10]。芝麻中的抗氧化物質(zhì)能有效地清除細(xì)胞內(nèi)的自由基，阻止體內(nèi)產(chǎn)生過(guò)氧化脂質(zhì)，延緩細(xì)胞衰老從而體現(xiàn)出抗氧化活性[11]。不同工藝條件下制取的芝麻油的抗氧化成分及含量和氧化穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。從表4可以看出，不同工藝所得的芝麻油均含有豐富的抗氧化成分芝麻素(1.90～3.50mg/g)、芝麻酚(0.098～0.028g/kg)、VE(0.423～0.465g/kg)，含量沒(méi)有顯著性差異。由表4還可以看出，低溫壓榨所得芝麻油誘導(dǎo)時(shí)間最長(zhǎng)，氧化穩(wěn)定性最好，誘導(dǎo)時(shí)間最高達(dá)到了27.36h，明顯較其他芝麻油好，而低溫壓榨芝麻油的芝麻素、芝麻酚和VE含量并不比其他制油方法所得芝麻油高，說(shuō)明制油工藝條件對(duì)芝麻油氧化穩(wěn)定性有著至關(guān)重要的作用。

3 結(jié) 論

3.1 低溫壓榨芝麻油全過(guò)程采用低溫，芝麻蛋白變性程度低，顏色變化小，便于生產(chǎn)高活性優(yōu)質(zhì)芝麻蛋白，提升了芝麻深加工的附加值。

3.2 低溫壓榨芝麻油香味稍遜色于其他芝麻香油，其余各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)均優(yōu)于其他芝麻油，達(dá)到國(guó)家一級(jí)油標(biāo)準(zhǔn)。生產(chǎn)過(guò)程不經(jīng)高溫煎炒，無(wú)苯并芘的生成。油脂色澤較淺，為淡黃色，更接近國(guó)外芝麻香油的外觀品質(zhì)。

3.3 通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)可得，影響低溫壓榨芝麻油提取率的主要因素依次為：壓榨壓力、壓榨時(shí)間、物料粒度、壓榨溫度。低溫壓榨芝麻油工藝的最佳條件：粒度20目、壓榨溫度50℃、壓榨時(shí)間60min、壓力40MPa。在此條件下芝麻油提取率為43.46%。

[1]李娜. 芝麻的營(yíng)養(yǎng)成分與食療保健作用[J]. 中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng), 2008 (5): 55-57.

[2]芝麻研究室. 芝麻的營(yíng)養(yǎng)保健價(jià)值及綜合利用[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技, 2009(5): 286.

[3]洪慶慈. 去皮脫脂芝麻粕粉的功能性質(zhì)[J]. 中國(guó)油脂, 1996,21(5): 10-12.

[4]戴洪平, 王興國(guó), 金青哲. HPLC法測(cè)定芝麻油中芝麻素的含量[J].中國(guó)油脂, 2004,29(9): 48-50.

[5]許榮年, 秦志榮, 任一平, 等. 芝麻油中芝麻素、芝麻林素的研究[J]. 食品科學(xué), 2006, 27(9): 208-210.

[6]劉玉蘭, 陳劉楊, 汪學(xué)德, 等. 芝麻品種和制油工藝對(duì)芝麻油品質(zhì)的影響[J]. 中國(guó)油脂, 2010, 35(2): 6-10.

[7]張春紅, 許傳梅, 董琦, 等. 青藏地區(qū)青稞中VE的高效液相色譜測(cè)定[J]. 食品科學(xué), 2009, 30(6): 213-215.

[8]寇立娟, 李蘭曉, 王明林. 反相高效液相色譜法快速測(cè)定植物油中VE[J]. 中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng), 2006(12): 42-43.

[9]吳家成. 芝麻中天然抗氧化成分之簡(jiǎn)介[J]. 食品工業(yè), 2001(4): 11-15.

[10]NAMIKI M. The chemistry and physiological function of sesamin[J]. Food Review International, 1995, 11(2): 281-329 .

[11]王豐玲, 張英鋒, 馬子川. 芝麻中抗氧化物質(zhì)的研究進(jìn)展[J]. 化學(xué)世界, 2008(12): 761-762.

Cold Pressed Processing of Sesame Oil

WEI Dong，DOU Fu-liang
(College of Life Sciences, Linyi Normal University, Linyi 276005, China)

The optimal technological parameters of cold pressed sesame oil were investigated by single factor and orthogonal experiments. Results indicated that the optimal extraction condition processing parameters were the sesame power granule size of 20 mesh, extraction temperature of 50 ℃, extraction time of 60 min and extraction pressure of 40 MPa. Under the optimal extraction conditions, the extraction of sesame oil was 43.46%. Meanwhile, the sesame oil extracted under the optimal extraction conditions was rich in antioxidant components without benzopyrene, and exhibited a better physicochemical properties and oxidative stability than ordinary sesame oil.

sesame oil；extraction；antioxidant activity；benzopyrene

TS224.3

A

1002-6630(2010)22-0260-04

2010-07-01

國(guó)家星火計(jì)劃項(xiàng)目(2008G1690001)

魏東(1969—)，男，副教授，碩士，研究方向?yàn)槭称飞锛夹g(shù)和食品新資源開(kāi)發(fā)。E-mail：weid1128@163.com