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(河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)副產(chǎn)品加工研究中心,河南省農(nóng)產(chǎn)品生物活性物質(zhì)工程技術(shù)研發(fā)中心，河南鄭州 450006)

芝麻組分對芝麻醬貯藏穩(wěn)定性的影響

宋國輝,蘆鑫,孫強,張麗霞,黃紀念*,曹世娜

(河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)副產(chǎn)品加工研究中心,河南省農(nóng)產(chǎn)品生物活性物質(zhì)工程技術(shù)研發(fā)中心，河南鄭州450006)

研究芝麻主要組分對芝麻醬的貯藏穩(wěn)定性的影響,進而建立芝麻醬加工適宜性評價模型。以來自河南、安徽和湖北三個芝麻主產(chǎn)區(qū)較大規(guī)模種植的10個芝麻品種為研究對象,采用相關(guān)性分析,重點考察不同芝麻組分與貯藏穩(wěn)定性指標的影響規(guī)律。結(jié)果表明:灰分、粗脂肪含量與離心析油率、沉降析油率呈較強的正相關(guān),不利于芝麻醬體的穩(wěn)定,而可溶性糖、粗蛋白含量與離心析油率、沉降析油率呈負相關(guān),有利于芝麻醬體的穩(wěn)定。根據(jù)各組分與芝麻醬貯藏穩(wěn)定性的相關(guān)性大小,建立了基于芝麻組分含量的芝麻醬加工適宜性的評分模型,計算出適宜加工芝麻醬排名前三的芝麻品種依次為:鄂芝4號、鄭太芝13號、皖芝3號。

芝麻,組分,芝麻醬,貯藏穩(wěn)定性

Abstract:Effect of sesame main components on sesame paste storage stability was researched and the suitability evaluation model of sesame paste processing was established. Ten varieties of sesame were used as the research objects which collected from Henan,Anhui,Hubei province. Correlation analysis was used to investigate of the interrelation among the various components and the storage stability indexes. Results showed that the ash content and crude fat content were positively correlated with the centrifugal oil rate and sedimentation rate,which had a negative effect on the stability of sesame paste. The content of soluble sugar and crude protein had a negative correlation with the centrifugal oil rate and sedimentation oil rate,which had a positive effect on the stability of sesame paste. According to the degree of correlation between the components content and the sesame paste storage stability,there was established the sesame processing suitability evaluation model of sesame main components content. Furthermore,proper processing of sesame top three sesame varieties was calculated as follows:Ezhi No. 4,Zheng Taizhi No. 13,Wanzhi No. 3.

Keywords:sesame;components;sesame pastes;storage stability

芝麻(Sesamumindicum),又稱為胡麻、脂麻、油麻,一年生草本植物,既可以食用,又可以作為油料,是世界上最古老的油料作物之一。芝麻在我國已經(jīng)有2000多年的栽培歷史,是我國重要的油料作物之一。芝麻營養(yǎng)豐富,脂肪含量達50%以上,其脂肪中油酸和亞油酸占85%,蛋白質(zhì)含量20%左右,且富含芝麻木脂素和維生素E等抗氧化及生理活性物質(zhì)[1-2]。當前對芝麻功能性的研究主要集中于芝麻中木脂素的生理活性,發(fā)現(xiàn)它具有抗氧化[3]、抗菌[4]、調(diào)節(jié)血脂、穩(wěn)定血壓[5]、保護肝功能[6]及抑制腫瘤[7]等多種藥理作用。

芝麻醬是一種具有豐富營養(yǎng)價值的調(diào)味食品,在我國的華北、東北、華中等地區(qū),深受廣大消費者青睞[8-9]。然而,目前芝麻醬在市場流通過程中穩(wěn)定性較差,放置一個月后就會有浮油析出,放置時間越長,浮油越多。芝麻醬的浮油現(xiàn)象,不僅導(dǎo)致感官品質(zhì)下降,還伴隨下層醬體板結(jié)變硬,嚴重影響芝麻醬的商品價值[10-11]。使芝麻醬保持較高的穩(wěn)定性,減緩或防止芝麻醬浮油析出,是目前芝麻醬生產(chǎn)中亟需解決的關(guān)鍵難題。開展芝麻醬加工原料適宜性評價研究,優(yōu)選符合要求的原料,是解決芝麻醬浮油問題的關(guān)鍵著手點之一。在原料品質(zhì)與加工特性的研究和應(yīng)用方面,目前國內(nèi)外在小麥蛋白含量與加工品質(zhì)方面[12-15]、大豆豆?jié){專用品種篩選[16-17]、玉米品質(zhì)育種[18-19]、油用花生與花生醬品質(zhì)評價模型的建立[20-21]等方面都有比較深入的研究和應(yīng)用報道,而關(guān)于芝麻加工特性與原料品質(zhì)方面的相關(guān)研究尚未見報道。

綜上,本文從芝麻主要組分與芝麻醬貯藏穩(wěn)定性這一加工特性的相關(guān)性研究入手,探究芝麻組分對芝麻醬的影響關(guān)系,進而建立基于芝麻組分含量的芝麻醬加工適宜性評價模型,以期為適宜芝麻醬加工的品種選育和原料優(yōu)選提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

10個品種芝麻 鄂芝4號、鄂芝6號、鄂芝8號(湖北省襄陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供);皖芝1、皖芝3、皖芝6(安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供),鄭芝13、鄭太芝1、豫芝11、98N09(河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院芝麻研究中心提供)。

K-05型自動定氮儀 上海晟聲自動化分析儀器有限公司;TM型陶瓷纖維馬弗爐 北京盈安美誠科學(xué)儀器有限公司;RE-3000型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海亞榮生化儀器廠;SOX406型脂肪測定儀 濟南海能儀器有限公司;JM-L80型膠體磨 浙江省溫州市龍灣華威機械廠;LD5-1型低溫離心機 長沙平凡儀器儀表有限公司;DFY-1000型搖擺式高速萬能粉碎機 浙江省溫嶺市林大機械有限公司;TN16手持紅外測溫儀測溫范圍 江蘇省無錫辰光隆興工控儀器有限公司;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)品加工研究中心與河南亞臨界萃取有限公司聯(lián)合制造。

1.2 實驗方法

1.2.1 芝麻中主要組分測定 水分含量測定參照GB 20262-2006[22];粗蛋白含量測定參照GB 50095-2010[23];粗脂肪含量測定參照GB/T 14772-2008[24];灰分含量測定參照 GB 20262-2006[25]。

可溶性糖含量測定,參考文獻[26]的方法,標準曲線為y=6.117x+0.006(R2=0.999),x為可溶性糖濃度mg/mL,y為吸光度。待測樣品的制備及處理步驟如下:準確稱取1.000 g脫脂芝麻粕,加入40 mL蒸餾水,搖勻后加入10 mL乙酸鋅溶液和10 mL亞鐵氰化鉀溶液,劇烈振蕩混勻,超聲輔助20 min,取出后加水定容至100 mL,過濾后得到上清液,即為待測液(1)。

測定前將待測液(1)稀釋6.25倍,準確量取1 mL該稀釋液于試管中,按照標準曲線的繪制方法,測出吸光度,代入標準曲線方程,計算出可溶性糖濃度。同時用蒸餾水做空白。

可溶性糖的計算見式(1):

W=C×f×V/m

式(1)

式中，W:芝麻脫脂粕中可溶性糖(以葡萄糖計)的含量,mg/g;C:由標準曲線計算出的可溶性糖濃度,mg/mL;f:稀釋倍數(shù);V:樣品定容體積,mL;m:稱樣質(zhì)量,g。

1.2.2 芝麻醬制取 根據(jù)芝麻醬傳統(tǒng)工藝進行改進,采用平底導(dǎo)熱油炒鍋炒制芝麻,設(shè)定溫度為230 ℃,待達到設(shè)定溫度后,加入芝麻1000 g并保持攪拌,紅外測溫儀測定芝麻溫度達150 ℃出料,經(jīng)降溫至110 ℃后,采用膠體磨循環(huán)磨醬2次,即得芝麻醬。

1.2.3 芝麻醬沉降析油率的測定 參考文獻[27]乳化層的測定方法,進行改進。取約400 g芝麻醬于細高刻度瓶中,室溫放置,每隔30 d測量析油層高度,公式(2)為芝麻醬沉降析油率的計算公式。

式(2)

式中,ηs為沉降析油率,%;H1為析油層的高度,mm;H為芝麻醬總高度,mm。

1.2.4 離心析油率的測定 芝麻醬放置一段時間后的析油程度是芝麻醬的貯藏穩(wěn)定性的判定標準,用沉降析油率進行準確表征。但該指標的測定需要放置較長時間,周期以月計,不利于對芝麻醬穩(wěn)定性的考察和工藝改進。離心沉淀法是測定飲料穩(wěn)定性常用的快速表征方法[27-29],用離心沉淀率作為指標,離心沉淀率越低,飲料的穩(wěn)定性越強。本研究借鑒飲料穩(wěn)定性的快速表征方法,采用離心處理,快速地將芝麻醬中的液相與固相分離,測定離心析油率,考察離心析油率作為芝麻醬穩(wěn)定性的快速表征指標的可行性。

[27]中乳化層的測定方法,進行改進。取30 g芝麻醬于50 mL離心管中,10000 r/min離心15 min后,取上層浮油稱重,離心析油率計算見式(3)。

式(3)

式中,ηc為離心析油率,%;m1上層浮油質(zhì)量,g;30為芝麻醬總質(zhì)量,g。

1.2.5 芝麻醬加工適宜性評價模型的建立 根據(jù)芝麻組分與芝麻醬貯藏穩(wěn)定性的相關(guān)性分析結(jié)果,結(jié)合營養(yǎng)品質(zhì)指標,確定用于建立芝麻醬加工適宜性評分模型的組分,并根據(jù)相關(guān)性程度,賦以適宜的權(quán)重,采用計算式(4)進行評分:

Ys=∑Ai[100(Xi s-Xmin i)/Di]

式(4)

式中,Ys為品種加工適宜性得分,A為組分指標的計算權(quán)重,Xis為對應(yīng)樣品及指標的數(shù)值,i為組分指標的編號,Xmin i為對應(yīng)組分含量的最小值,D為對應(yīng)組分含量的極差(Xmax-Xmin),s為芝麻品種編號。

1.3 數(shù)據(jù)處理

無特殊說明,所有實驗平行測定3次。采用SAS 8.1軟件對數(shù)據(jù)進行ANOVA分析和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種芝麻中主要組分的測定及相關(guān)性分析

表1 不同品種芝麻中主要組分的含量Table 1 Contents of main components in different sesame cultivars

注:表中同列不同小寫字母表示差異顯著(p<0.05),表4同。s

10個不同芝麻品種主要組分的測定結(jié)果見表1,芝麻中水分、灰分、可溶性糖、粗脂肪和粗蛋白的含量范圍分別為2.37%～4.29%、4.32%～5.83%、2.55%～3.48%、50.84%～56.01%、17.76%～26.14%。其中鄂芝系列芝麻的灰分和粗脂肪含量相對較低,而粗蛋白含量相對較高。皖芝系列的粗脂肪含量相對較高,粗蛋白含量相對較低。對不同品種芝麻主要組分的方差分析見表2,結(jié)果表明芝麻品種之間水分、灰分、可溶性糖、粗脂肪和粗蛋白的5個指標的含量均具有顯著性差異(p<0.01)。

表2 芝麻品種主要組分的方差分析Table 2 Variance analysis of cultivars of main components in sesame

注:*表示在0.05水平顯著,**表示在0.01水平顯著;表5同。

表3 不同芝麻品種組分間的相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis of main components in sesame

注:相關(guān)系數(shù)<0.5無相關(guān)性,*:相關(guān)系數(shù)在0.5～0.7之間表示較強相關(guān),**:相關(guān)系數(shù)大于0.7表示極強相關(guān),“-”表示負相關(guān),表6、表7同。

不同品種芝麻各組分之間的相關(guān)性分析見表3,其中粗脂肪與灰分之間呈較強的正相關(guān)性,灰分與粗蛋白之間呈現(xiàn)極強的負相關(guān)性,粗脂肪與粗蛋白含量呈極強的負相關(guān),其余組分之間無相關(guān)性。這種相關(guān)性規(guī)律對芝麻品種的選育或栽培具有一定的指導(dǎo)意義,如種植或篩選高蛋白的芝麻品種可選擇低礦物質(zhì)含量土壤,篩選高含油芝麻品種可選擇高礦物質(zhì)含量土壤。

2.2 不同品種芝麻加工芝麻醬的貯藏穩(wěn)定的測定及相關(guān)性分析

表4為不同芝麻品種所制取芝麻醬的離心析油率和存放30、60、90 d的沉降析油率的測定結(jié)果。鄂芝系列品種所制的芝麻醬無論是離心析油率還是自然沉降的析油率都相對較低,皖芝系列和河南地區(qū)系列品種所制的芝麻醬的析油率都相對較高。同一品種的沉降析油率隨著靜置時間的增加呈增加趨勢。表5為芝麻醬離心沉淀和靜置沉降的析油率等指標的方差分析結(jié)果。結(jié)果表明芝麻品種之間離心析油率、乳化層比重、靜置30 d、靜置60 d和靜置90 d的沉降析油率5個指標均具有顯著性差異(p<0.01)。

表5 離心析油率和靜置沉降析油率方差分析Table 5 Variance analysis of cultivars of centrifugal oil rate and sedimentation oil rate

表4 不同品種芝麻制取芝麻醬離心析油率和靜置析油率Table 4 Centrifugal oil rate and sedimentation oil rate of sesame pastes in different sesame cultivars

表6 離心析油率與靜置沉降析油率之間的相關(guān)性分析Table 6 Correlation analysis of centrifugal oil rate and sedimentation oil rate

表7 芝麻主要組分含量與芝麻醬析油率相關(guān)性分析Table 7 Correlation analysis of main components and oil rate

表6為不同穩(wěn)定性表征指標間的相關(guān)性分析結(jié)果。離心析油率與乳化層比重呈較強負相關(guān),與靜置30 d的沉降析油率呈極強正相關(guān),與靜置90 d的沉降析油率呈較強正相關(guān),可見用離心析油率可以作為靜置30 d和90 d貯藏穩(wěn)定性的快速表征指標。乳化層比重與不同時間的靜置沉降析油率之間無相關(guān)性。靜置30 d和靜置60 d的沉降析油率都與靜置90 d的沉降析油率呈較強的正相關(guān)。

2.3 芝麻組分對芝麻醬穩(wěn)定性的影響

表7為芝麻主要組分與芝麻醬穩(wěn)定考察指標的相關(guān)性分析表。結(jié)果表明灰分與離心析油率呈極強的正相關(guān),與靜置30 d、靜置90 d的沉降析油率呈較強的正相關(guān)?？扇苄蕴桥c靜置30、90 d的沉降析油率呈較強的負相關(guān),與靜置60 d的沉降析油率呈極強的負相關(guān)。粗脂肪與離心析油率呈極強的正相關(guān),與靜置30 d的析油率呈較強正相關(guān)。粗蛋白含量與離心析油率呈極強的負相關(guān)。析油率越高,芝麻醬穩(wěn)定性越差,可見芝麻主要組分中,灰分與脂肪對芝麻醬貯藏穩(wěn)定性呈負作用,可溶性糖與粗蛋白則對芝麻醬的貯藏穩(wěn)定性起積極作用。

芝麻醬是一種由固相和液相組成的多相熱力學(xué)不穩(wěn)定體系[30]。其穩(wěn)定性受體系的粒徑、液固比例、各組分的相容性等因素的影響[31]。原料組分對芝麻醬穩(wěn)定性的不同影響則可能與這些物質(zhì)自身的物化特性有關(guān)。在芝麻醬體系中,蛋白、灰分、碳水化合物等則是以固態(tài)的形式懸浮在脂類物質(zhì)中。灰分與脂肪對芝麻醬貯藏穩(wěn)定性呈負作用,可能與灰分與粗脂肪的極性相斥有關(guān)。液態(tài)的脂類屬于弱極性成分,固相中的灰分則屬于強極性成分,這兩者極性相斥,對芝麻醬體系的穩(wěn)定性起不利影響。粗蛋白則對芝麻醬的貯藏穩(wěn)定性起積極作用,可能與蛋白含有親水和親油基團,具有親水/親油的特性,對體系中的極性和非極性成分共存起調(diào)和作用有關(guān)?？扇苄蕴菍χヂ獒u體系的穩(wěn)定起積極作用,初步分析可能是:可溶性糖可作為糖類的一種指示指標,其含量越高,表明體系中低聚糖、淀粉等碳水化合物的含量也越高。而碳水化合物具有較強的吸附作用,可吸附油脂阻止其外溢,相當于起到穩(wěn)定劑的作用。這幾種主要物質(zhì)組成的芝麻醬膠體存在一種動態(tài)的平衡比例。當油脂組分和灰分含量高于平衡比例,則不利于體系的穩(wěn)定,蛋白與糖類含量等促進體系穩(wěn)定的物質(zhì)的含量提高,則會促進芝麻醬體系的穩(wěn)定。

2.4 芝麻醬的加工適宜性評價模型的建立

對芝麻醬貯藏穩(wěn)定性進行評價,最直接、準確的方法是將不同品種芝麻加工成芝麻醬,長期存放,通過析油程度進行判定,但需要的周期長達幾個月,不利于科研與開發(fā)工作的應(yīng)用。通過芝麻組分與芝麻醬貯藏穩(wěn)定性各指標的相關(guān)性分析可知,灰分、可溶性糖的含量與芝麻醬長期貯藏(90 d)的穩(wěn)定性具有較強的相關(guān)性,因此,選取這兩個芝麻組分的含量作為芝麻醬穩(wěn)定性的評價指標。粗蛋白和粗脂肪與貯藏90 d的析油率無相關(guān)性,作為芝麻醬的營養(yǎng)品質(zhì)指標。綜合各指標對芝麻醬貯藏穩(wěn)定性的貢獻度、不同品種間的差異性,賦予各指標適宜的權(quán)重,結(jié)合計算式(4),建立兼具貯藏穩(wěn)定性和營養(yǎng)品質(zhì)的評分模型。

計算式中各關(guān)鍵參數(shù)的取值見表8。D值取值根據(jù)組分含量與芝麻醬穩(wěn)定性的關(guān)系進行修正,其中灰分含量數(shù)值高穩(wěn)定性差,因此D值取[-(Xmax-Xmin)]。根據(jù)評分模型,具有低灰分、高可溶性糖、高蛋白、高脂肪特征芝麻得分高,適宜芝麻醬加工。根據(jù)計算出的得分高低,作為芝麻醬加工適宜性的評價依據(jù)。

表8 芝麻醬穩(wěn)定性評價模型相關(guān)指標及關(guān)鍵取值Table 8 Related index and its key dates of sesame paste stability evaluation model

采用上述確定的評分模型,對10個品種芝麻醬的加工品質(zhì)進行了評分,結(jié)果見表9。綜合加工芝麻醬的貯藏穩(wěn)定性和營養(yǎng)品質(zhì),受試樣品的評分值與測定的貯藏90 d的沉降析油率的結(jié)果基本一致,且兼具了營養(yǎng)品質(zhì)的評價,所建模型具有較高的可靠性。其中適宜加工芝麻醬排名前三的芝麻品種依次為:鄂芝4號、鄭太芝13號、皖芝3號。

表9 芝麻品種芝麻醬加工適宜性評分Table 9 Sesame paste processing suitability score of sesame cultivars

3 結(jié)論

探明了芝麻組分之間的影響規(guī)律以及芝麻組分對芝麻醬貯藏穩(wěn)定性的影響規(guī)律,并利用這些規(guī)律,建立了兼具芝麻醬貯藏穩(wěn)定性和營養(yǎng)品質(zhì)的加工適宜性評分模型。雖然受限于芝麻品種數(shù)量的收集,建立的芝麻醬加工適宜性的評分模型需要更多樣本的檢驗。但建立的評分模型具有開放性和包容性,在固定評判指標為灰分、可溶性糖、粗脂肪、粗蛋白的含量以及對應(yīng)的權(quán)重的前提下,隨著樣本數(shù)量的增加,與計算結(jié)果有關(guān)的D值、Xmin等數(shù)值可以不斷地動態(tài)調(diào)整,進而可以使評價模型不斷優(yōu)化。該評價模型不僅可以用來對芝麻品種進行評價,為芝麻品種選育提供參考,同時也可以用于芝麻醬加工企業(yè)進行原料評級和優(yōu)選,為提高芝麻醬加工產(chǎn)品的品質(zhì)和穩(wěn)定性提供保障。

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Effectofsesamecomponentsonsesamepastestoragestability

SONGGuo-hui,LUXin,SUNQiang,ZHANGLi-xia,HUANGJi-nian*,CAOShi-na

(Research Center of Agricultural and Sideline Products Processing,Henan Engineering Research Centre of Bioactive Substances in Agricultural Products,Henan Academy of Agricultural Sciences,Zhengzhou 450006,China)

TS201.1

A

1002-0306(2017)18-0025-06

2017-02-07

宋國輝(1980-)，男，碩士，副研究員，研究方向：油料資源精深加工及其活性物質(zhì)開發(fā)，E-mail：sigehe@126.com。

*通訊作者:黃紀念(1971-)，男，博士，研究員，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品精深加工與功能食品開發(fā)，E-mail：hjinian@sina.com。

2016年度河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院自主創(chuàng)新基金項目(2016ZC67)。

10.13386/j.issn1002-0306.2017.18.005