电加热转筒焙炒对不同工艺生产芝麻油品质的影响

张丽霞 宋国辉 曹艳明，2 芦 鑫 孙 强 黄纪念

（1.河南省农科院农副产品加工研究所，河南 郑州 450002；2.河南农业大学食品科学技术学院，河南 郑州 450002）

芝麻油又称香油，是一种营养价值很高的天然植物油，具有独特而浓郁的风味，深受消费者的青睐［1］。作为一种调理用油，风味是芝麻油质量标准的重要组成部分，也是衡量芝麻油质量好与次的关键指标之一。在芝麻油的生产中，不同的炒籽方式以及不同的生产工艺（压榨、液压和水代等）对芝麻油的风味的影响是不同的，如采用水代法制取的芝麻油（俗称小磨香油）风味更浓郁、纯正，压榨芝麻油尽管仍有显著的芝麻油风味，但是其风味质量明显不如水代香油［2］，因此，芝麻的焙炒工序是芝麻油呈现特征风味的关键过程［3］。

传统的芝麻焙炒工艺多采用煤炭、天然气等做燃料，存在能耗大、污染环境，原料、劳动力消耗大等问题［4］。电加热自动控温转筒炒籽机使用清洁电能源，解决了传统焙炒设备温度火候难以控制，既污染环境、物料，且投料量大，物料焙炒还不均等一系列问题，滚筒式的设计能充分均匀的焙炒芝麻，连续作业，最大程度地减少了人力的投入［5］；另外也能减少由于燃煤等引起的苯并芘等有害污染物的产生。

本试验采用电加热自动控温转筒炒籽机焙炒芝麻，选择投料焙炒温度和焙炒时间为单因素，将焙炒过的芝麻分别用水代法、螺旋压榨法和液压压榨法制油，并测定不同工艺条件下投料焙炒温度和焙炒时间对芝麻油的理化指标（色泽、酸值、过氧化值、氧化稳定性）的影响，旨在为科学建立芝麻加工工艺、合理选择工艺条件提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

白芝麻：粗脂肪含量53.7%、粗蛋白含量20.9%，购于驻马店市农贸市场；

其它试剂：均为分析纯。

1.2 仪器与设备

电加热转筒焙炒炉：ZG80，郑州八方机器制造有限公司；

螺旋压榨机：6YL－130，郑州八方机器制造有限公司；

液压机：6YY－230，郑州八方机器制造有限公司；

比较测色仪：WSL－2型，上海精密科学仪器有限公司；

油脂氧化稳定性测定仪：Metrohm 743 型，瑞士万通中国有限公司；

自动电位滴定仪：Metrohm 877 型，瑞士万通中国有限公司；

胶体磨：JM－L80型，温州市龙湾华威机械厂；

离心机：LXJ－IIB型，上海安亭科学仪器厂；

自动定氮仪：K－05型，上海晟声自动化分析仪器公司；

鼓风式干燥机：DHG－9070A／9140A 型，上海佳胜实验设备有限公司。

1.3 方法

1.3.1 电加热转筒焙炒（电炒）芝麻及制油工艺 固定芝麻投料量10kg，设定电炒锅的转速为50r／min，焙炒温度分别为170，180，190，200，210 ℃，每个温度下选择5个时间点，分别为20，23，26，29，32，35min；所有芝麻均在电炒锅温度达到设定温度时开始投料，且在30s左右投料完毕。焙炒芝麻后分别采用改进的水代法、螺旋压榨和液压3 种制油工艺，工艺流程如下：

1.3.2 水代芝麻油样品的制备 经电加热焙炒的芝麻，模拟传统水代法制油，并对工艺进行改进，工艺流程如下：

1.3.3 芝麻油主要理化指标的测定

（1）氧化稳定性测定：油样用量5.0g，测定温度120℃，空气流量为10L／h，测定油样在某一测定温度下电导率的二阶导数的最大值所对应的反应时间即诱导时间，通过诱导时间来反映油脂的氧化稳定性。

（2）色泽的测定：按GB／T 22460——2008执行。

（3）酸值的测定：按GB／T 5530——2005执行。

（4）过氧化值的测定：按GB／T 5538——2008执行。

2 结果与分析

2.1 焙炒条件对不同工艺生产芝麻油色泽的影响

试验发现，焙炒条件对不同工艺生产芝麻油的黄值影响不显著，对红值影响显著，因此在研究中固定芝麻油的黄值为70，研究焙炒条件以及制油工艺对红值的影响，见图1。

图1 焙炒条件对芝麻油红值的影响Figure 1 Effect of roasting conditions on the red value of sesame oil

芝麻油的色泽红值依赖于焙炒程度［6］。由图1可知，随焙炒时间的延长，各工艺芝麻油的红值先平稳上升（主要集中在1.0左右）后急剧上升，这可能是因为在焙炒初期，美拉德反应程度比较低，其初级产物没有引起色泽的变化；但是随着焙炒时间的延长以及焙炒温度的升高，美拉德反应程度进一步加剧，可能形成含氮或无氮的褐色可溶性化合物，最终转化生成类黑精色素等高分子色素，从而使芝麻油色泽加深［7］；另外有研究报道芝麻油的色泽主要和焙炒过程中的非酶褐变及磷脂降解有关［8，9］，高温长时间焙炒条件下，蛋白质的碱性基团可催化并与氧化生成的羰基化合物发生醇醛缩合反应，最终生成颜色较深的褐色素［10］。

2.2 焙炒条件对不同工艺生产芝麻油酸值的影响

由图2可知，各焙炒条件对不同工艺芝麻油酸值的影响趋势一致，在200 ℃以下，各投料温度下随着焙炒时间的延长，各油样的酸值呈现增加趋势，其中在相对低的焙炒温度170 ℃（图2（a））和180 ℃（图2（b））下，各油样的酸值在0.4～1.0mg KOH／g油；而在210 ℃投料焙炒温度下，随着反应时间的延长酸值呈现下降趋势，可能在于高温有利于美拉德反应的进行，在这种反应中有一系列的聚合反应，而芝麻油中的部分游离脂肪酸可能参与了这种反应，致使所得芝麻油中游离脂肪酸含量降低。此外，从图2明显看出，相同焙炒条件下，螺旋压榨油样和液压油样无明显差异，原因可能是螺旋压榨制油与液压制油芝麻温度与压榨温度相同，所以所得的油差别不明显；而水代法制取的油样的酸值高于螺旋压榨和液压油样，可能是由于水代法制油时有水的参与，一些油脂在脂肪酶的作用下水解，导致水代法芝麻油酸值升高。

2.3 焙炒条件对不同工艺生产芝麻油过氧化值的影响

由图3可知，相同焙炒时间下，随着焙炒温度的提高，油样过氧化值呈上升趋势，推测其原因在于芝麻油中不饱和脂肪酸的比例大于80%，不饱和脂肪酸可以与空气中氧发生自动氧化，温度越高自动氧化速度越快，过氧化值就越高。然而在同一投料焙炒温度下，不同工艺生产的芝麻油的过氧化值随焙炒时间的延长总体呈下降趋势，在焙炒35 min各工艺芝麻油过氧化值接近；在较低焙炒温度（170～180 ℃），3种工艺芝麻油过氧化值差别不明显；而在较高投料焙炒温度（190～210 ℃）下，液压芝麻油的过氧化值略低于水代芝麻油和螺旋压榨芝麻油；主要的原因在于不饱和脂肪酸与氧形成的氢过氧化物是油脂氧化酸败的初级产物，且很不稳定，容易分解，随着焙炒时间的延长进一步分解成易挥发的小分子量的醛、酮、酸等物质［11，12］，由于过氧化值只能反应氢过氧化物的多少，当油脂严重氧化酸败时，氢过氧化物会进一步分解，因此过氧化值反而呈下降趋势［13］。

2.4 焙炒条件对不同工艺制取芝麻油氧化稳定性的影响

图2 焙炒条件对芝麻油酸值的影响Figure 2 Effect of roasting conditions on the acid value of sesame oil

图3 焙炒条件对芝麻油过氧化值的影响Figure 3 Effect of roasting conditions on the peroxide value of sesame oil

图4 焙炒条件对芝麻油氧化稳定性的影响Figure 4 Effect of roasting conditions on the oxidative induction time of sesame oil

由图4可知，投料温度较低（170～180 ℃）时，焙炒时间对不同工艺芝麻油诱导时间影响差异较小。同一投料焙炒温度下，3种工艺制取的芝麻油的诱导时间均随焙炒时间的延长逐渐升高，螺旋压榨油样和液压油样的诱导时间无显著差异；投料焙炒温度较高（190～210 ℃）时，螺旋压榨和液压油样的诱导时间明显高于水代法油样，且焙炒时间越长，差距越大。推测其主要原因在于：①两种制油工艺均为压榨，且焙炒扬烟后的芝麻趁热压榨，因此这两种工艺生产的芝麻香油氧化稳定性的变化基本一致；②随投料焙炒温度的升高及焙炒时间的延长，芝麻中蛋白质的碱性基团可催化并与氧化生成的羰基化合物发生醇醛缩合反应，最终产生有抗氧化能力的褐色素［14］；③美拉德反应程度也随温度的升高和时间的延长而增强，产生的抗氧化产物也在不断积累［15，16］；④高温长时间焙炒时芝麻油中的芝麻林素可能转化成具有抗氧化能力的芝麻酚或芝麻素酚，导致芝麻油的氧化稳定性逐渐增强［17，18］。

由2.1～2.4可以看出，焙炒温度的提高、焙炒时间的延长对于芝麻的焙炒程度以及所制备芝麻油的影响是一致的。当制取的芝麻油满足一级芝麻油要求时，在较低投料焙炒温度（170～180 ℃），得到棕红、透亮、香气浓郁芝麻香油所需要的时间长耗能大；而较高投料焙炒温度（＞200 ℃），短时间内即可达到适宜制油的芝麻焙炒程度；但是长时间焙炒时芝麻中的单糖极易与氨基酸发生反应，生成对人体不利的黑色化合物，而且所制芝麻油出油率低、香味欠佳，焦糊味比较重。因此综合焙炒对芝麻油品质指标的影响，选择芝麻投料焙炒温度200℃左右，焙炒时间25～30min，3种工艺所制取的芝麻油品质都最好，这与文献［19］报道的结果一致。

3 结论

电加热自动控温转筒焙炒芝麻温度较低（170～180 ℃）时，水代法、螺旋压榨法和液压法3种制油工艺生产的芝麻油色泽、酸价、过氧化值和氧化诱导时间的影响无显著差异。焙炒温度高于180 ℃，芝麻油色明显加深，红值明显增加；随着焙炒时间的延长和焙炒温度的升高，由于加工工艺的相似性螺旋压榨和液压芝麻油的酸值变化趋势与变化程度无显著差异，而水代芝麻油的酸值明显高于压榨法的；液压芝麻油的过氧化值略低于水代芝麻油和螺旋压榨芝麻油；螺旋压榨和液压油样的诱导时间明显高于水代法油样，且焙炒时间越长，差距越大。综合焙炒对不同工艺芝麻油指标的影响，选择芝麻投料焙炒温度200 ℃左右，焙炒时间25～30min，3种工艺所制取的芝麻油品质都最好。电加热自动控温转筒焙炒代替传统的加热方式提高了加热效率，降低了芝麻油受燃料污染的几率，减少了污染物的排放，而且可以实现连续化生产，具有广阔的应用前景；此外本试验还为科学建立芝麻油加工工艺、合理选择工艺条件提供了数据支持。

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