芝麻加工的研究进展及展望

张国治，张富重，黄纪念

（1.河南工业大学粮油食品学院，郑州 450001；2.河南省农业科学院农副产品加工研究中心，郑州 450002）

芝麻又名胡麻，是一年生直立草本植物，主要分布在世界上的热带以及部分温带地区[1]。芝麻作为一种古老的物种，种植历史已有5 000多年。相传是在西汉时期由西域传入我国。芝麻是我国的主要油料之一，含油量高达45%～63%[2]。芝麻富含大量蛋白质和不饱和脂肪酸，具有很高的食用价值。它含有的芝麻木酚素类物质经研究发现具有抗衰老、提高免疫力、降血压和抗氧化的作用[3-4]。芝麻还具有很好地医用价值，在我国古代著名医书《神农本草经》中就有记载[5]。下面对芝麻加工现状进行总结并提出展望。

1 芝麻油的加工工艺

1.1 水代法

水代法是我国传统的芝麻加工芝麻油的方法。这种方法制出的芝麻油具有很好的抗氧化作用，香味醇厚，深得老百姓喜爱。人们把这种方法制作的油称为小磨香油。它主要是利用蛋白质等非油物质对油和水的亲和力不同的原理，在一定的条件下来实现油与蛋白质、碳水化合物的分离。当前有许多研究者在原有基础上进行了改进。张朝阳等[6]在水代法的基础上加入酶，然后利用单因素试验和正交试验选出最佳酶组合，研究表明，此方法可以有效地提高出油率和减少残渣的含油量。丛珊等[7]将水代法中的焙炒改用微波炒制以此来研究对芝麻油提取的品质影响，结果显示，随着微波焙炒时间的延长及焙炒温度的升高，芝麻油的颜色慢慢发生变化，逐渐加深。其他成分，除了酸值变化很小外，过氧化值、氧化诱导时间和不饱和脂肪酸含量都发生了变化。

1.2 压榨法

压榨法分为高温压榨法和低温压榨法。高温压榨法是在高温下对芝麻进行翻炒，然后利用机械产生的压力对芝麻进行挤压，将油脂挤压出来[8]，制得香油被称作机制香油。机制香油近些年来得到了长足的发展。低温压榨法是在低于85℃下借助机械外力对处理过的油料进行挤压，从而获得芝麻油[9]。它与高温压榨法相比，避免了由于高温可能造成的营养成分的改变，产生反式脂肪酸等有害物质。同时也很好地保证了芝麻粕中蛋白质的质量，提高了芝麻的利用率。刘玉兰等[10]分别用冷榨法和热榨法来制取芝麻油，并做了对比，结果显示，经冷榨制取的芝麻油的品质明显优于热榨芝麻油的质量指标。杜仲镛等[11]利用低温冷榨技术生产出了食品级、化妆品级和药品级的芝麻油。

1.3 水酶法

水酶法是一种新型的提取油脂的方法，近年来被普遍看好，潜力很大。这种方法十分符合当今社会发展的主题“安全与环保”。水酶法提取工艺是利用水和酶混合溶液从油料中提取油脂的工艺过程[12]。它所用到的酶主要是蛋白酶，纤维素酶和果胶酶等，影响因素为油料的破碎程度，酶的种类和数量，pH值和酶解时间。这种方法与传统方法相比，能耗小，操作安全，能最大程度地保留产物的营养成分，得到高质量油脂，是一个非常值得研究的一种生产工艺。近年来的研究也有很多。王维茜等[13]对水酶法提取芝麻油的工艺进行了研究，最终得出了碱性蛋白酶的效果最好，油脂提取率为69.33%。同时还找到了对芝麻油提取率影响最大的因素——提取温度。肖旭华等[14]利用超声波辅助水酶法对芝麻油提取进行研究，芝麻油提取率可达43.28%，且产品油质好，污染少。

1.4 其它加工方法

除了以上几种方法外，近年来，国内外还提出了许多提取工艺。Corso等[15]利用超临界CO2和丙烷两种方法来提取芝麻油，并进行了比较，研究结果表明，二者萃取出来的芝麻油品质并没有多大差别，但超临界丙烷的萃取速率明显快于超临界CO2。刘日斌[16]等采用了亚临界低温萃取技术对芝麻油进行了提取，结果表明芝麻原有的营养成分很好地保留了下来。王琴等[17]对芝麻油的提取工艺微波萃取法进行了研究，优化了原有方法，与常规法相比，时间大大缩短。

1.5 不同方法的对比

不同的提取方法制得油脂品质不同，各有优缺点，在这方面的研究也有很多。对不同提取方法的特点进行总结，有利于促进后续研究的发展。不同芝麻油提取方法的特点见表1。

表1 提取芝麻油的不同方法的特点

2 芝麻蛋白的提取工艺及应用

2.1 芝麻蛋白的提取工艺

芝麻除了油脂含量高外，蛋白质含量也相当可观。一般含量在20%左右，因产地和品种而略有不同。经过榨油后，粕中蛋白质含量会提高到42%左右。经过脱皮工艺后的芝麻饼中蛋白质含量可达57.7%。同时芝麻蛋白营养价值极高，都可以很好被人体吸收。所含氨基酸除了赖氨酸含量偏低，其它都符合FAO/WHO的营养要求[18]。芝麻蛋白主要由2S、7S和 11S等蛋白组成，11S蛋白占其中60%左右[19-20]。芝麻蛋白主要来源于芝麻饼粕。近年来对从芝麻饼粕提取蛋白质的研究也有很多，目前应用最广泛的蛋白的提取方法为碱溶酸沉法，酶法和有机溶剂提取法。

2.1.1 碱溶酸沉法

碱溶酸沉法是提取芝麻蛋白应用最广泛的一种方法。它的原理是利用物质在碱性溶液中生成易溶物，在酸性溶液中生成沉淀的性质，用碱提取、酸沉淀达到提纯或分离的目的[21]。它的优点是可以很好地将芝麻蛋白提取出来，能耗少。缺点是这种方法原料需要长时间在碱液中浸泡，会导致一部分蛋白质变性或水解，降低蛋白提取率。同时它产生的废液处理不好会对环境造成危害，不符合当今的环保主题。为此许多研究者致力于优化提取工艺。郑华丽等[22]以脱皮冷榨芝麻饼为原料，利用碱溶酸沉法来提取蛋白，并利用响应面分析方法对其进行优化，结果可以将芝麻蛋白纯度提高至90.02%。李佳等[23]对蛋白提取率的影响因素进行研究，利用单因素试验和响应分析法来优化其最佳工艺条件。结果表明：最佳提取条件为加碱量18%，温度74.6°C，时间291 min，液固比25:1，提取1次，在此条件下，蛋白提取率为75.59%。

2.1.2 酶法

酶法提取蛋白的方法的原理是利用酶来破坏细胞壁、脂蛋白等，分解纤维素、淀粉等非蛋白物质，从而达到提取蛋白的目的。此种方法可以很好地改善碱溶酸沉法带来了蛋白质变性和造成环境污染的问题，操作安全无危害，有较好的发展前景。也是近年来的研究热点。毕双同等[24]在单因素试验的基础上利用响应面分析的方法对纤维素酶法提取蛋白进行研究，得出对蛋白提取率影响最大的是酶用量，其次是酶解时间，pH值和温度，并对其工艺进行了优化。李若昀等[25]利用双酶水解法来提取芝麻11S蛋白，结果表明提取效果很好，为进一步分离纯化提供了方便，为后续的研究提供了很好地途径。

2.1.3 有机溶剂提取法

有机溶剂提取法是利用加入有机溶剂使溶液电解常数降低，蛋白结构发生变化，溶解度变小，蛋白质变成沉淀析出，从而获得蛋白质。一般用到的溶剂有丙酮，正己烷和乙醇。这种方法对操作者的水平和环境温度要求很高。侯利霞等[26]利用有机溶剂洗涤的方法对脱脂后的芝麻进行蛋白提取，结果表明提取率可以达到66.89%。张涛等[27]用冷榨芝麻粕作为原料，利用乙醇为有机溶剂对其进行提取蛋白，并用应面分析方法优化其工艺，最终得到蛋白的提取率为66.68%。

2.1.4 其它提取方法

除了上述三种常用的提取方法外，国内外的研究学者也提出了许多有效的方法。陶然等[28]对超声波辅助碱提芝麻蛋白的方法进行了研究，结果表明此种方法可以有效的提高蛋白提取率。Rivas等[29]利用盐析法来提取芝麻蛋白，以添加氯化钠水溶液作为溶剂，结果得到的芝麻蛋白纯度为50%。朱秀灵等[30]对超滤法和等电点沉淀法提取芝麻蛋白进行比较，结果表明超滤法更适合，有助于芝麻蛋白资源的利用。Zhao等[31]利用反胶束和碱溶酸沉法两种方法提取芝麻中蛋白，并进行比较，结果表明碱溶酸沉法提取的芝麻蛋白品质不如反胶束提取的芝麻蛋白。

2.2 芝麻蛋白的应用

芝麻中的蛋白含量很高，而且营养价值和功能特性很好，所以被广泛的添加到各类食品中[32-33]，用来改善其风味，增加营养价值。

2.2.1 传统食品

芝麻蛋白在传统食品的应用主要是添加到肉类制品、焙烤食品、植物蛋白饮料和一些休闲类小食品中[34]。在肉类制品中添加可以利用芝麻蛋白独特的风味及较好的溶解性和持水性来增加其风味和确保肉汁水分不流失，在谷物类焙烤制品中添加可以增加营养，改善结构，增加弹性。芝麻蛋白经过脱脂后，制成蛋白粉，可以用来生产如芝麻糊等固体饮料，营养丰富。还可以对芝麻蛋白和其他物质混合，经挤压膨化处理，制成休闲食品。

2.2.2 新兴食品

随着芝麻蛋白加工技术不断发展，研究发现芝麻蛋白经酶解后产生芝麻多肽具有很好抗氧化性，清除自由基，降低血压和抑制病菌生长等功能[35-37]。目前发现的很多疾病产生的原因大部分都与自由基氧化损伤有关，摄入抗氧化强的物质可以减少自由基损伤[38]。同时蛋白质经酶解后，理化性质和消化率都会提高，所以此类产品的生产研发很有必要，会是以后发展的重点。

3 展望

芝麻作为我国最主要的油料之一，有着至关重要的作用。现在对芝麻的研究大部分都集中在油脂方面，蛋白方面研究很少。制油之后的产物大部分都用作肥料和饲料，造成了资源的浪费。目前所采用的传统的提取技术都存在着大大小小的弊端，一些先进技术还不太成熟，无法大范围使用。相信在不久的将来，随着技术的发展，这些问题都会得到解决。芝麻这一浑身是宝的农作物会得到有效地利用，更好地服务于社会。