低温压榨芝麻油的工艺研究

魏 东，窦福良

(临沂师范学院生命科学学院，山东 临沂 276005)

低温压榨芝麻油的工艺研究

魏 东，窦福良

(临沂师范学院生命科学学院，山东 临沂 276005)

通过单因素和正交试验分析，确定了低温压榨芝麻油的最佳工艺条件为芝麻粉碎粒度20目、压榨温度50℃、时间60min、压力40MPa。在此条件下芝麻油提取率43.46%。此工艺条件下生产的芝麻油样品含有丰富的抗氧化成分，不含苯并芘，理化指标和氧化稳定性好于普通芝麻油。

芝麻油；提取；抗氧化；苯并芘

芝麻属胡麻科胡麻属植物，是我国四大油料之一，也是一种经济作物。我国芝麻产量约占世界芝麻总产量的34%，素有“芝麻王国”之称[1]。芝麻油含有丰富的油酸、亚油酸、花生烯酸，对降低胆固醇、软化血管，防治心脑血管疾病非常有益。同时，还含有芝麻酚、芝麻素、VE等抗氧化物质，具有明显的延缓衰老的作用，因此，芝麻油素有“油中之王”之称[2]。

芝麻油的传统提取方法主要有高温压榨法、水代法、溶剂浸出法。水代法制得的小磨香油是一种香味浓郁的高级调味油，然而水代法的缺点在于：劳动强度大，出油率低，蛋白质变性严重。溶剂浸出法存在设备多、投资大、成本高、溶剂残留量超标等问题。普通压榨法，芝麻经高温煎炒，造成蛋白质严重变性，以及热不稳定成分的破坏及挥发物的损失，并且容易导致致癌物质苯并芘严重超标。因此有必要对芝麻不经高温煎炒，低温下进行压榨取油的工艺研究。本实验探讨了不同因素对芝麻油提取率的影响，并通过正交试验进行优化，并对低温压榨芝麻油的品质进行了鉴定。芝麻籽粒的种皮中含有大量的草酸和肌醇六磷酸，这两种抗营养因子与矿质元素和蛋白质结合，严重影响营养的消化和吸收[3]，所以提取芝麻油时，为了充分利用芝麻饼粕开发优质芝麻蛋白粉，原料应选用脱皮白芝麻。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

脱皮白芝麻 江苏省新沂市沙沟香油有限公司临沂分公司。

氢氧化钾、硫代硫酸钠、碘化钾、中性氧化铝、环己烷(均为分析纯)；正己烷、甲醇(均为色谱纯)；芝麻素标准品、芝麻酚标准品 Sigma公司。

1.2 仪器与设备

101-2电热鼓风干燥箱；FW100高速万能粉碎机；6YZ-230型液压榨油机；BS684型通用罗维朋比色仪；RE52-86A旋转蒸发仪；FA2004N电子分析天平；SCL-10Avp高效液相色谱仪 岛津国际贸易(上海)有限公司；Rancimat743型油脂氧化酸败仪 瑞士万通公司。

1.3 方法

1.3.1 芝麻油生产工艺流程

原料清理 → 低温干燥 → 粉碎 → 低温压榨 → 沉淀 →过滤 → 包装

1.3.2 操作方法

选用脱皮白芝麻，采用小于60℃的温度进行干燥，使水分含量降低到一定的范围内，用组织粉碎机粉碎，然后用液压榨油机进行低温压榨制取毛油。毛油再经过24h沉淀，然后过滤，便得到低温压榨芝麻油。

1.3.3 测定方法

水分及挥发物含量的测定参照GB/T 14489.1—2008《油料水分及挥发物含量测定》；色泽测定参照(罗维朋法) GB/T 22460—2008《动植物油脂罗维朋色泽的测定》；过氧化值的测定按GB/T 5538—2005《动植物油脂 过氧化值测定》 标准进行操作；酸价的测定按GB/T 5530—2005《动植物油脂 酸值和酸度测定》标准进行操作；加热试验(280℃)按GB 11765—2003《油茶籽油》标准进行操作；苯并芘的测定：反相高效液相色谱法，按照GB/T 22509—2008《动植物油脂苯并(a)芘的测定：反相高效液相色谱法》标准进行操作；芝麻素的测定采用高效液相色谱法[4-5]，测定条件：Kromasil色谱柱(C18， 250mm×4.6mm，5μm)，柱温30℃，流动相甲醇-水为7:3，流速1.0mL/min，检测波长287nm；芝麻酚的测定采用高效液相色谱法[6]，测定条件：Kromasil色谱柱(C18，250mm×4.6mm，5μm)，柱温30℃，流动相甲醇-水为7:3，流速1.0mL/min，检测波长300nm；VE含量的测定：参照张春红等的测定方法[7-8]。芝麻油氧化稳定性测定：采用Rancimat743型油脂氧化酸败仪测定，测定条件：样品用量3.0g，温度由20℃加热至120℃，空气流量20L/h。

1.3.4 实验设计

本研究以芝麻的水分含量、芝麻粉碎的颗粒度、压榨温度、时间和压力为单因素进行试验，研究不同因素对油脂提取率的影响。在单因素研究的基础上以提取率为测定指标，选择芝麻粉碎粒度、压榨温度、压榨时间、压力4因素设计正交试验，优化油脂提取的最佳工艺条件。

2 结果与分析

2.1 芝麻油提取工艺的单因素试验

2.1.1 芝麻含水量对芝麻油提取率的影响

控制物料粒度20目、压榨温度50℃、压榨时间45min、压力35MPa条件下，考察物料水分含量对油脂提取率的影响，结果如图1所示。

图1 水分含量对提取率的影响Fig.1 Effect of water content on extraction rate of sesame oil

由图1可以看出，在一定的压榨温度、时间、压力下，随着芝麻水分含量的变化，低温压榨芝麻油的提取率也发生变化，当水分含量在4.5%时提取率开始下降，水分含量大于5.5%，芝麻油提取率的下降速度明显加快；当芝麻中水分含量太低(＜3.5%)，压榨时芝麻仁易成碎粉，高压下易被压实而影响芝麻油的提取率，所以芝麻压榨前应在50～55℃的低温下进行干燥，使芝麻的含水量控制在3.5%～4.5%。

2.1.2 芝麻颗粒度对芝麻油提取率的影响

控制物料水分含量3.5%～4.5%、压榨温度50℃、压榨时间45min、压力35MPa条件下，考察芝麻颗粒度对芝麻油提取率的影响，结果如图2所示。

图2 颗粒度对提取率的影响Fig.2 Effect of granule size on extraction rate of sesame oil

由图2可以看出，芝麻颗粒度为20目时，芝麻油得率最高，为40.9%，而粒度过粗或过细均不利于油脂的提取。当物料粒度从10目降到20目时，芝麻油得率从39.8%升高到了40.9%。但当物料粒度再进一步降低到40目时，芝麻油得率较20目时，降低了0.5%。所以压榨时物料粒度以20目为宜。

2.1.3 压榨温度对芝麻油提取率的影响

在物料水分含量3.5%～4.5%、粒度20目、压榨时间45min、压力35MPa条件下，考察压榨温度对油脂提取率的影响，结果如图3所示。

图3 压榨温度对提取率的影响Fig.3 Effect of extraction temperature on extraction rate of sesame oil

由图3可以看出，油脂提取率随温度的升高而增加，当温度超过50℃时增长的趋势减缓。考虑到芝麻蛋白在温度超过60℃后，长时间受热易变性，初步确定压榨温度为50℃。

2.1.4 压榨时间对芝麻油提取率的影响

控制物料水分含量3.5%～4.5%、粒度20目、压榨温度50℃、压力35MPa条件下，考察压榨时间对油脂提取率的影响，结果如图4所示。

图4 压榨时间对提取率的影响Fig.4 Effect of extraction time on extraction rate of sesame oil

由图4可以看出，芝麻油提取率在60min前随时间延长而增加迅速，但60min后随时间延长增加趋势减缓。为提高生产效率，压榨时间不宜过长，60min左右较为理想。

2.1.5 压榨压力对芝麻油提取率的影响

压榨压力是低温压榨芝麻油最重要的操作参数之一。在物料水分含量3.5%～4.5%、粒度20目、压榨温度50℃、压榨时间60min条件下，考察压力对油脂提取率的影响，结果如图5所示。

由图5可以看出，提取压力增加，油脂的提取率升高，当压力增大到40MPa时，芝麻油的提取率增加缓慢。从经济角度和安全方面考虑，提取压力过大，会导致设备投资和操作费用大幅度增加，同时高压设备的安全性隐患也会增大，此外，当提取压力过高时，其他成分被提出的可能性也会随之增大，对产品质量会造成一定的影响，因此提取压力为40MPa较好。

图5 压榨压力对提取率的影响Fig.5 Effect of pressure on extraction rate of sesame oil

2.2 最佳工艺条件的确定

单因素试验中，芝麻水分含量小于3.5%或大于4.5%都影响芝麻油的提取率，而使水分控制在某一具体的含量比较困难，所以压榨前应在一定的低温条件下进行干燥，使芝麻的含水量控制在3.5%～4.5%范围之内。

表1 正交试验因素和水平表Table1 Factors and levels of orthogonal experiments

表2 正交试验结果Table2 Results of orthogonal experiments

依据单因素试验结果，以提取率为测定指标，设计正交试验，因素、水平见表1，结果见表2。由表2可知，影响芝麻油提取率的因素大小：D＞C＞A＞B。低温压榨芝麻油工艺的最佳条件为D2C3A2B2，即粒度20目、压榨温度50℃、压榨时间60min、压力40MPa。在此条件下芝麻油的提取率为43.46%。

表3 不同取油方法对芝麻油品质的影响Table3 Effects of different extraction methods on the quality of sesame oil

2.3 低温压榨芝麻油的品质鉴定

由表3可知，低温压榨芝麻油在外观性状上优于普通压榨芝麻油和水代法芝麻油，色泽为浅黄色。低温压榨芝麻油的理化强制指标：酸价0.26mg KOH/g，过氧化值0.12mmol/kg，加热试验(280℃)油色不变深，无析出物，完全符合成品芝麻油的一级标准(GB 8233—2008《芝麻油》)。从表3还可以看出，低温压榨芝麻油除了气味滋味稍逊色于水代法芝麻油和普通压榨芝麻油外，其他所有质量指标均优于水代法芝麻油和普通压榨芝麻油。低温压榨芝麻油工艺简单，不存在脱胶、脱色、脱酸等精炼过程便可达到国家芝麻香油一级水平，且不经高温煎炒，无致癌物质苯并芘的生成。

表4 不同取油方法对芝麻油抗氧化成分含量和氧化稳定性的影响Table4 Effects of different extraction methods on the content of antioxidant components and oxidative stability of sesame oil

一般认为，芝麻油较其他油脂有更好的保健功能和抗氧化性，主要原因是因为芝麻中含有木脂素类和生育酚类两大类抗氧化物质[9-10]。芝麻中的抗氧化物质能有效地清除细胞内的自由基，阻止体内产生过氧化脂质，延缓细胞衰老从而体现出抗氧化活性[11]。不同工艺条件下制取的芝麻油的抗氧化成分及含量和氧化稳定性测试结果见表4。从表4可以看出，不同工艺所得的芝麻油均含有丰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)，含量没有显著性差异。由表4还可以看出，低温压榨所得芝麻油诱导时间最长，氧化稳定性最好，诱导时间最高达到了27.36h，明显较其他芝麻油好，而低温压榨芝麻油的芝麻素、芝麻酚和VE含量并不比其他制油方法所得芝麻油高，说明制油工艺条件对芝麻油氧化稳定性有着至关重要的作用。

3 结 论

3.1 低温压榨芝麻油全过程采用低温，芝麻蛋白变性程度低，颜色变化小，便于生产高活性优质芝麻蛋白，提升了芝麻深加工的附加值。

3.2 低温压榨芝麻油香味稍逊色于其他芝麻香油，其余各项质量指标均优于其他芝麻油，达到国家一级油标准。生产过程不经高温煎炒，无苯并芘的生成。油脂色泽较浅，为淡黄色，更接近国外芝麻香油的外观品质。

3.3 通过单因素和正交试验可得，影响低温压榨芝麻油提取率的主要因素依次为：压榨压力、压榨时间、物料粒度、压榨温度。低温压榨芝麻油工艺的最佳条件：粒度20目、压榨温度50℃、压榨时间60min、压力40MPa。在此条件下芝麻油提取率为43.46%。

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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

国家星火计划项目(2008G1690001)

魏东(1969—)，男，副教授，硕士，研究方向为食品生物技术和食品新资源开发。E-mail：weid1128@163.com