仇記紅，侯利霞,*，張釗國，汪學(xué)德，曾國展

（1.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001；2.河南工業(yè)大學(xué)國際教育學(xué)院，河南 鄭州 450001；3.河南駐馬店頂志油脂有限公司，河南 駐馬店 463000）

芝麻又稱脂麻，為一年生胡麻科草本植物，是我國重要的傳統(tǒng)油料作物之一，具有較高的食用和藥用價(jià)值。芝麻醬由芝麻經(jīng)過焙炒磨制而成，含有豐富的蛋白質(zhì)、鈣及人體所必需的脂肪酸等營養(yǎng)物質(zhì)，具有特殊的濃郁香味，是深受消費(fèi)者喜歡的調(diào)味品，具有較好的商業(yè)市場。

發(fā)芽的種子如綠豆芽、黃豆芽、芝麻芽等，富含各種營養(yǎng)和生物活性成分，是亞洲一些國家主要的食用蔬菜品種之一，如今，它們在美國和歐洲也越來越受歡迎[1-3]。芝麻醬在其制作過程中，要經(jīng)歷約15～20 min左右的芝麻浸泡、淘洗步驟。有研究報(bào)道浸泡可以減少植酸、蛋白酶抑制劑及胃脹氣因子的含量[4-5]，也有研究者指出浸泡可影響種子的萌芽率[6-8]。朱轉(zhuǎn)等的研究表明浸泡大米可以降低米飯中抗性淀粉的含量，提高米飯的消化特性[9]，但是浸泡對芝麻及芝麻醬組成及品質(zhì)的影響尚鮮見報(bào)道。

萌動(dòng)是種子萌發(fā)的第2階段，也是生物中最有活力的階段，即種子在吸脹后，種胚細(xì)胞體積擴(kuò)大伸展，胚根尖端突破種皮外伸開始顯現(xiàn)[10-12]。有研究者研究了萌動(dòng)對芝麻品質(zhì)及芝麻醬風(fēng)味的影響，結(jié)果表明，萌動(dòng)可使種子的基本組分發(fā)生變化，從而改善其營養(yǎng)價(jià)值，萌動(dòng)后芝麻中粗脂肪含量逐漸降低，粗蛋白含量呈波動(dòng)變化，芝麻油中過氧化值逐漸升高，酸價(jià)呈波動(dòng)變化，VE含量增加[13-15]。然而，芝麻在不同浸泡和萌動(dòng)期的組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化以及萌動(dòng)處理芝麻磨制而成的芝麻醬的品質(zhì)變化尚鮮有詳細(xì)的研究報(bào)道。本研究通過分析測定不同浸泡和萌動(dòng)處理的芝麻主要組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以及芝麻醬的基本組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、功能性成分、礦物質(zhì)含量和脂肪酸組成，研究芝麻萌動(dòng)對芝麻醬品質(zhì)的影響，同時(shí)利用主成分分析篩選出與萌動(dòng)時(shí)間相關(guān)的特征性成分，以期為萌動(dòng)處理芝麻醬的開發(fā)、生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

白芝麻取自河南鄭州農(nóng)科院種植產(chǎn)業(yè)區(qū)；甲醇、正己烷均為色譜純，購于美國Fisher公司；其他試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

JM-L80型膠體磨 溫州市龍灣華威機(jī)械廠；WS250II型恒溫恒濕培養(yǎng)箱 上海樹立儀器儀表有限公司；e2695型高效液相色譜儀 美國Waters公司；Fibertec 2010全自動(dòng)粗纖維儀、8400全自動(dòng)凱氏定氮儀 丹麥FOSS公司。

1.3 方法

1.3.1 芝麻萌動(dòng)處理

稱取1 kg左右芝麻過篩除雜，將經(jīng)過挑選的芝麻置于干凈干燥的盆中，用蒸餾水清洗3 次，然后于蒸餾水中分別浸泡20 min和2、5 h（每克芝麻浸泡于2 mL 28 ℃蒸餾水中），每隔30 min攪動(dòng)一次。將浸泡后的芝麻均勻平鋪于紗布始終被清水浸潤的托盤中，放于28 ℃恒溫恒濕箱中進(jìn)行萌發(fā)，每隔2 h補(bǔ)充一定量水分，并及時(shí)去掉發(fā)霉腐敗種子，分別放置萌發(fā)0、4、14、24 h。對照組為沒有經(jīng)過浸泡與萌動(dòng)處理的芝麻及其制得的芝麻醬。從每份萌動(dòng)的芝麻樣品中隨機(jī)取出3 份小樣，每份小樣的芝麻總數(shù)在50 粒左右，計(jì)算萌動(dòng)處理芝麻粒占全部芝麻粒的比例，即萌動(dòng)率[16-18]。

1.3.2 芝麻醬的磨制

將萌發(fā)一定時(shí)間的芝麻烘至水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%～25%，每批烘炒約40 min，然后迅速揚(yáng)煙冷卻3 次，用膠體磨磨制芝麻醬，裝瓶。

1.3.3 萌動(dòng)處理芝麻及芝麻醬基本組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定

水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測定》、GB 5009.4—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中灰分的測定》方法測定；粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)、粗蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)、粗纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別參照GB 2906—1982《谷類、油料作物種子粗脂肪測定方法》、GB 5009.5—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測定》、GB/T 5009.10—2003《植物類食品中粗纖維的測定》方法測定；總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用苯酚-硫酸法測定[19]。

1.3.4 萌動(dòng)處理芝麻醬功能性成分含量的測定

VE含量參照GB/T 17812—2008《飼料中維生素E的測定 高效液相色譜法》方法測定；甾醇含量采用分光光度法測定[20]。芝麻酚、芝麻素和芝麻林素含量的測定參照NY/T 1595—2008《芝麻中芝麻素含量的測定 高效液相色譜法》和文獻(xiàn)[21]中方法，取1.0～2.0 g芝麻醬樣品于錐形瓶中，加入10 mL甲醇，50 ℃超聲30 min，取出靜置2 h，過濾，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，真空干燥后用甲醇定容至10 mL，過0.22 μm濾膜，待測。高效液相色譜測定后根據(jù)木酚素標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算芝麻酚、芝麻素和芝麻林素含量。

1.3.5 萌動(dòng)處理芝麻醬酸價(jià)和草酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定

酸價(jià)的測定參照GB 5009.229—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中酸價(jià)的測定》及文獻(xiàn)[22]方法，用索氏抽提法提取芝麻醬中粗脂肪，酸價(jià)以中和每克芝麻醬所需的KOH的質(zhì)量表示；草酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定采用高錳酸鉀滴定法[23]。

1.3.6 萌動(dòng)處理芝麻醬礦物質(zhì)含量及脂肪酸組成的測定

礦物質(zhì)含量的測定采用微波消解-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法[24]；脂肪酸組成及含量的測定參照《油料油脂檢驗(yàn)與分析》[25]中方法。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

實(shí)驗(yàn)做3 次平行，使用Excel 2003、Origin 8.5軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用SPSS 20.0軟件做獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)和方差分析，進(jìn)行數(shù)據(jù)間的描述性統(tǒng)計(jì)分析（P＜0.05表示差異顯著）及主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 浸泡及萌動(dòng)處理對芝麻基本組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

經(jīng)過不同浸泡與萌動(dòng)處理的芝麻，隨著其萌動(dòng)程度不同，一些基本組分會(huì)發(fā)生不同程度的分解以合成新物質(zhì)，為芝麻萌動(dòng)提供營養(yǎng)物質(zhì)。

表1 浸泡和萌動(dòng)時(shí)間對芝麻基本組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Table1 Effect of soaking and germination time on proximate composition of sesame seeds

從表1可以看出，與對照組相比，未經(jīng)萌動(dòng)處理的芝麻浸泡20 min時(shí)粗脂肪、粗蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)無顯著差異（P＞0.05），延長浸泡時(shí)間分別至2、5 h，其粗脂肪、粗蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低；不同浸泡時(shí)間其灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)均有所降低，粗纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加（P＜0.05）。

浸泡相同時(shí)間時(shí)，隨著萌動(dòng)時(shí)間的延長，芝麻中粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸降低（P＜0.05），浸泡20 min、萌動(dòng)24 h時(shí)其質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低（43.11%），比對照組降低13.03%；粗蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)在浸泡20 min、萌動(dòng)24 h時(shí)取得最大值（21.33%），比對照組增加了11.21%，該結(jié)果與張麗霞等的研究結(jié)果[13]一致，推測原因可能是脂肪、蛋白質(zhì)分別在萌動(dòng)過程中形成的脂肪酶、蛋白酶的作用下分解成能源或其他小分子作為新芽的成分[26]。不同浸泡時(shí)間條件下，總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)均呈現(xiàn)先增高后降低趨勢，萌動(dòng)4 h時(shí)總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)均達(dá)最大值；粗纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化趨勢比較平緩，在萌動(dòng)14 h時(shí)均達(dá)到最高值。

2.2 萌動(dòng)對芝麻醬基本組分、草酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)及酸價(jià)的影響

表2 萌動(dòng)處理對芝麻醬基本組分、草酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)及酸價(jià)的影響Table2 Effect of germination on the contents of major components,oxalic acid mass fraction and acid value in sesame butter

從表2可以看出，萌動(dòng)處理芝麻醬中粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)、總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)和粗纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)與芝麻中的變化趨勢一致。隨萌動(dòng)時(shí)間延長，粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈逐漸降低趨勢，浸泡5 h、萌動(dòng)24 h的芝麻醬中粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低（53.14%），比對照組降低了4.54%；粗蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈先減后增趨勢，浸泡5 h、萌動(dòng)14 h時(shí)出現(xiàn)最低值（18.74%），比對照降低了4.63%；總糖、粗纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)先增后減趨勢。草酸是引起苦味的一個(gè)重要指標(biāo)，在3 個(gè)浸泡時(shí)間下，隨萌動(dòng)時(shí)間的延長，草酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸降低，浸泡2 h、萌動(dòng)24 h時(shí)出現(xiàn)最低值（0.57%），比對照組降低了57.14%；酸價(jià)呈現(xiàn)波動(dòng)變化（0.40～1.20 mg/g），但均符合LS/T 3220—2017《芝麻醬》中規(guī)定的芝麻醬商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（≤4.0 mg/g）。

2.3 萌動(dòng)處理對芝麻醬功能性成分含量的影響

由表3可知，萌動(dòng)處理后的芝麻醬中VE含量均高于對照組芝麻醬，在浸泡20 min、萌動(dòng)14 h時(shí)VE含量達(dá)到最大值，為49.96 mg/100 g，比對照組增加49.36%；同一浸泡時(shí)間下，隨著萌動(dòng)時(shí)間的延長，甾醇含量呈逐漸增加趨勢，浸泡5 h、萌動(dòng)24 h時(shí)，甾醇含量達(dá)到270.80 mg/100 g，比對照組增加77%；萌動(dòng)過程中芝麻木酚素（包括芝麻素、芝麻林素、芝麻酚）含量發(fā)生不同程度的變化，當(dāng)萌動(dòng)時(shí)間為24 h時(shí)，芝麻醬中芝麻酚的含量均明顯高于未經(jīng)萌動(dòng)處理芝麻醬；萌動(dòng)2、5 h時(shí)，芝麻素含量先增加后降低，芝麻林素含量逐漸升高。木脂素是一類特異的內(nèi)源抗氧化物質(zhì)，使得芝麻醬耐貯藏、不易變質(zhì)，同時(shí)還具有降血脂、降血壓、抗血栓、緩解動(dòng)脈粥樣硬化等作用，萌動(dòng)處理芝麻醬中較高的芝麻酚含量表明，適當(dāng)萌動(dòng)的芝麻可以作為天然抗氧化劑的豐富來源。

表3 萌動(dòng)處理對芝麻醬中功能性成分含量的影響Table3 Contents of functional components in germinated sesame butter

2.4 萌動(dòng)處理對芝麻醬中礦物質(zhì)含量的影響

表4 萌動(dòng)處理對芝麻醬中礦物質(zhì)含量的影響Table4 Mineral contents in germinated sesame butter mg/100 g

由表4分析可知，萌動(dòng)處理芝麻醬中含量較多的礦物質(zhì)元素為Ca、K、Mg，萌動(dòng)處理后芝麻醬中的Ca含量明顯增加，在浸泡20 min、萌動(dòng)24 h時(shí)達(dá)到1 334.21 mg/100 g，比對照組增加了106.58%，這與Hahm等的研究結(jié)果[27]一致，因此，萌動(dòng)處理芝麻醬可以作為一個(gè)很好的鈣源。萌動(dòng)處理芝麻醬中K含量下降，Yahya的研究表明Na的存在降低了K和Ca的吸收[28]；Fe、Mg、Zn、Cu、Mn含量略有波動(dòng)，但變化不明顯。

2.5 浸泡和萌動(dòng)處理芝麻醬的主成分分析結(jié)果

13 種不同浸泡和萌動(dòng)處理的芝麻醬樣品的粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)等21 種指標(biāo)數(shù)量過多，雖提供豐富信息，但分析時(shí)復(fù)雜性增加，因此有必要將考察指標(biāo)重新分類整理，用較少的獨(dú)立指標(biāo)代替原來的多個(gè)指標(biāo)，綜合反映原指標(biāo)信息。本研究將13 種不同浸泡和萌動(dòng)處理的芝麻醬的21 種指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，結(jié)果如表5所示。

表5 主成分分析解釋的總方差Table5 Total variance explained in principal component analysis

由表5可知，第1主成分的特征值為7.87，方差貢獻(xiàn)率為37.49%，第2主成分的特征值為4.73，方差貢獻(xiàn)率為22.50%，第3、4、5主成分的特征值分別為2.25、1.72、1.19，方差貢獻(xiàn)率分別為10.71%、8.19%、5.68%，前5 個(gè)主成分解釋了總變異的84.57%。

表6 主成分分析旋轉(zhuǎn)后的成分載荷矩陣Table6 Rotated component matrix of principal component analysis

由表6可知，第1主成分中載荷值較高的有水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、草酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)、粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)、Ca含量；第2主成分中載荷值較高的有總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)、VE含量、Mn含量，第3主成分中載荷值較高的有芝麻素含量、芝麻林素含量，第4、5主成分分別僅與原變量Zn含量、酸價(jià)關(guān)系密切，由SPSS 20.0軟件中主成分1（PC1）、主成分2（PC2）因子得分和旋轉(zhuǎn)成分矩陣作圖，結(jié)果見圖1。

圖1 13 種萌動(dòng)處理芝麻醬指標(biāo)主成分分析的得分圖（a）、載荷圖（b）Fig.1 Score (a) and loading (b) plots of principal component analysis for 13 germinated sesame butters

從圖1a、b可以看出，樣品1/3-0、1/3-4、2-4、5-4的主要特征指標(biāo)為粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)、粗蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)、Mg含量、灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，1/3-24、2-24的主要特征指標(biāo)為甾醇含量、芝麻林素含量和水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

由SPSS 20.0軟件得到13 種不同浸泡-萌動(dòng)時(shí)間的芝麻醬樣品的主成分得分，在此基礎(chǔ)上對產(chǎn)品進(jìn)行綜合評價(jià)。根據(jù)各主成分的特征根做權(quán)數(shù)，對每個(gè)主成分加權(quán)加和，得到各產(chǎn)品的綜合排序，結(jié)果見表7。

理化指標(biāo)客觀地表達(dá)了芝麻醬的品質(zhì)和營養(yǎng)價(jià)值，從主成分綜合得分排序結(jié)果可分析出：按照綜合排序來看，經(jīng)過浸泡-萌動(dòng)處理的芝麻醬樣品的綜合品質(zhì)均高于對照組，其中樣品1/3-14的品質(zhì)和營養(yǎng)價(jià)值最高，其次是樣品2-24、5-14，對照組樣品綜合評分最低，這一結(jié)果可為企業(yè)生產(chǎn)及消費(fèi)者選購產(chǎn)品提供一定的參考依據(jù)。

表7 萌動(dòng)處理芝麻醬產(chǎn)品綜合排序Table7 Quality evaluation and ranking of germinated sesame butters

2.6 浸泡和萌動(dòng)時(shí)間對芝麻醬脂肪酸組成的影響

表8 不同浸泡和萌動(dòng)時(shí)間的芝麻醬主要脂肪酸組成及含量Table8 Major fatty acid composition in sesame butters with different soaking and germination times

從表8可以看出，芝麻醬中主要的脂肪酸為油酸（C18:1）和亞油酸（C18:2），二者總含量為84.71%～85.70%，其次為棕櫚酸（C16:0）、硬脂酸（C18:0）、亞麻酸（C18:3）和花生酸（C20:0）。隨萌動(dòng)處理時(shí)間的延長，油酸和亞油酸含量呈先增加后減小趨勢，但都略大于對照組，這可能是由于芝麻萌動(dòng)需要能量，因此脂肪發(fā)生水解，游離脂肪酸含量增加，酯化的油酸轉(zhuǎn)化成亞油酸，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為亞麻酸，因此亞油酸含量增加；隨著進(jìn)一步萌動(dòng)需要，亞油酸和亞麻酸被氧化為二氧化碳和水，被新的生長部分利用，因此含量降低[29-31]。萌動(dòng)處理芝麻醬棕櫚酸含量高于對照組（浸泡20 min、萌動(dòng)24 h除外），在3 個(gè)浸泡時(shí)間下，隨萌動(dòng)時(shí)間延長，棕櫚酸含量稍有降低；硬脂酸含量均高于對照組（除浸泡20 min、萌動(dòng)0 h外）。實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)對照組芝麻醬中花生酸含量為0.55%，而在經(jīng)過浸泡和萌動(dòng)處理的芝麻醬中沒有檢測到花生酸的存在。

3 結(jié) 論

芝麻浸泡2、5 h時(shí)，粗脂肪、粗蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低；不同浸泡時(shí)間芝麻中灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)均有所降低，粗纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)先增加后降低趨勢。萌動(dòng)處理芝麻醬中粗脂肪、總糖和粗纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)與芝麻中變化趨勢一致。隨萌動(dòng)時(shí)間的延長，芝麻醬中粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈逐漸降低趨勢，浸泡5 h、萌動(dòng)24 h的芝麻醬中粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低；萌動(dòng)后的芝麻醬中VE含量均高于對照組，在浸泡20 min、萌動(dòng)14 h時(shí)VE含量達(dá)到最大值，為49.96 mg/100 g，比對照組增加49.36%。結(jié)果表明，萌動(dòng)使芝麻、芝麻醬的成分發(fā)生改變，萌動(dòng)處理是制備低脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)、高VE含量芝麻醬的一種新途徑。