国内外芝麻食品研究现状与展望

2013-04-08张丽霞宋国辉

食品与机械 2013年3期

芦鑫孙强张丽霞宋国辉

（1.河南省农科院农副产品加工所，河南郑州 450002；2.国家油脂加工技术研发分中心，河南郑州 450002）

芝麻是深受中国人民喜爱的食物之一，在中国有悠久的食用历史，而且芝麻食品品种繁多。按照芝麻在食品中所占比例，芝麻食品可以分成两大类：芝麻为主料的芝麻食品和芝麻为辅料的芝麻食品。常见以芝麻为主料的食品有芝麻酱、芝麻芽、芝麻糊、芝麻盐等，常见芝麻为辅料的食品有芝麻覆衣食品、芝麻汤圆、芝麻饮料等。文章综述国内外芝麻食品研究领域的进展，以开阔思路，为新型芝麻食品的开发提供帮助。

1 国外芝麻食品研究现状

国外芝麻食品研究开展较早，研究内容较全面，其研究主要集中于以下三点：传统芝麻食品的品质改良、新型芝麻食品开发、芝麻食品安全与营养学评价。

1.1 传统芝麻食品的品质改良

在传统芝麻食品的品质改良方面，研究人员采用仪器测定结合感官评定的方法对传统芝麻食品的品质特性进行分析，找出影响因素，并以此为基础，进行改进提高。

Tehineh是中东地区一种传统芝麻食品，是用脱皮烘烤芝麻为原料生产的芝麻酱。为了提高Tehineh的涂抹性、酱体稳定性和质构特性，Abu－jdayil等［1，2］通过流变仪分析该食品在不同温度和剪切速率下呈现的流变学性质发现，该食品是假塑性非牛顿流体，其黏度曲线适合采用幂律方程拟合。剪切速率在10～1 000s－1时增加剪切速度会使tehineh的黏度下降，在5～45℃时增加温度会使它黏度降低。当温度为45℃、剪切速度在15～600s－1时，剪切作用时间不宜超过25min，否则会导致结构破坏，脂肪析出。

芝麻豆腐是日本的传统芝麻食品，是采用芝麻和葛根粉制作而成。为提高芝麻豆腐的品质，研究人员［3］分析了原料预处理、物料组成、加热条件等对芝麻豆腐的影响。研究表明，芝麻的品种、脱皮和烘烤处理会影响豆腐的特性与结构，未经烘烤的脱皮白芝麻制作的产品硬度最低，但口感最好，经过烘烤处理的带皮白和黑芝麻制作的豆腐弹性较强，口感次之。葛根粉与芝麻的比例也会影响豆腐的品质，当葛根淀粉40～50g，芝麻40～60g，加水450g，形成的芝麻豆腐具有柔和弹性的口感。增加葛根粉含量会提高凝胶的硬度、胶黏度，增加芝麻含量会议增加凝胶稳定性和硬度，但过高的芝麻含量会降低凝胶的粘合性［4］。加热方式会显著影响芝麻豆腐凝胶的结构，采用搅拌速度为250r／min，加热25min，形成芝麻豆腐口感最佳。在此条件下，通过SEM分析凝胶结构发现凝胶结构完整且均一，葛根淀粉构成凝胶结构的骨架，芝麻蛋白填充此结构，且包围着脂肪球［5］。

1.2 新型芝麻食品开发

在新型芝麻食品开发领域，国外研究人员除采用新工艺生产外，还着眼于将芝麻中功能成分利用于食品中。

挤压膨化食品是新型的休闲食品。Takeiti等［6］为改善玉米膨化食品的营养价值和感官特性，将脱脂芝麻饼粕加入到玉米中用单螺纹挤压机制作强化玉米膨化食品，结果显示：伴随着芝麻饼粕添加量的增加，会提高玉米膨化食品的蛋白、脂肪含量，但会减少膨化体积，颜色也会加深。20%芝麻饼粕添加量既可以加强食物的营养，也有最佳口感。

发酵食品可以改善原有食品的营养特性或口感，所以也是常用的食品加工方式。日本研究人员［7］利用纳豆生产原理，开发掺入芝麻的谷物发酵食品，具有芦丁、大豆苷、表儿茶素、VE等抗氧化性物质，这些物质赋予该食品具有良好的清除自由基、抗氧化活性，动物试验表明该食品具有预防退化性疾病的作用。

芝麻也应用于婴儿断奶食品中。Nattress等［8］设计的断奶食品由是发芽小麦、小米、鹰嘴豆、绿豆和芝麻组成，其中每100g的该食品含有18g蛋白，11g膳食纤维，3.1mg锌，5.5mg铁，133mg钙，29mg VC。以乳白蛋白为参照，经动物试验发现该食物的蛋白利用比值为3.1，蛋白消化率为97%，这表明该食物适宜于婴幼儿食用。

国外人员还利用从芝麻中提取的活性成分用作食品添加剂或功能食品的功效成分。如芝麻饼中提取物用作葵花籽油和大豆油的抗氧化剂的研究［9］中，发现该物质具有显著的抗氧化能力，其抗氧化能力强于二丁基羟基甲苯（BHT）和丁基羟基茴香醚（BHA），但弱于特丁基对苯二酚（TBHQ），是一种极具潜力的天然抗氧化剂。为了扩展芝麻蛋白的利用，Dendooven等［10］评价了芝麻蛋白的乳化和起泡能力，发现芝麻蛋白是一种优秀的食品乳化剂和起泡剂，其功能性接近或强于大豆分离蛋白，其乳化能力伴随着油脂添加量显著提高，且在酸性环境下具有更强的乳化稳定性，最大和最小的芝麻蛋白起泡能力分别是240%和118.3%。此外，有报道［11，12］称芝麻提取物通过与腺苷A1受体结合，激活该受体，从而抑制脂肪细胞生长，起到预防肥胖的作用。因此，芝麻也可以用于瘦身食品的开发。

1.3 芝麻食品安全营养评价

在芝麻食品安全营养评价的研究领域中，国外研究的重点集中于：查找芝麻过敏原和致敏机理分析、芝麻成分在人体内的消化代谢及毒理学分析、芝麻食品加工、储藏、消费过程中存在的风险因素。

芝麻是一种过敏食品，其致敏性在中东地区排在鸡蛋、牛奶之后［13］。研究芝麻过敏具有积极的社会意义和学术意义。目前，国外研究人员研究发现芝麻中主要致敏蛋白是2S白蛋白和β－球蛋白。其中2S白蛋白的分子量约为9 000，等电点为7.3，由等电点为6.5和6.0的一小一大两个亚基构成［14］。Wolff等［15］分析β－球蛋白序列中引起过敏的氨基酸序列，β－球蛋白中46～55，48～57，76～86的氨基酸残基会与免疫球蛋白IgE发生结合，导致过敏。

为了提高芝麻食品在人体的吸收效率，研究者分析了芝麻主要营养素的消化吸收情况。Morgan等［16］研究了芝麻蛋白在胰蛋白酶、胃蛋白酶和胰凝乳蛋白酶中的消化情况，发现2S白蛋白对消化酶较稳定，其中对胃蛋白酶极其稳定，在胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶中可部分水解。而7S和11S与2S蛋白相比，易被胃蛋白酶水解，其中酸性的11S亚基比碱性11S亚基更容易被胃蛋白酶水解，7S和11S经过胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶水解后形成氨基酸和短肽后被肌体吸收。

为了提高芝麻食品的食用安全性，科研人员还分析了芝麻食品在加工、储藏、消费等环节中存在的危害因子。如Huang等［17］研究纳米、微米尺寸下的芝麻木脂素苷的安全性，研究发现纳米级木脂素苷不会引起鼠伤寒沙门氏菌TA97、TA100、TA102和TA1535菌株的突变，也不会导致中国仓鼠卵巢细胞中染色体变化和红细胞中微粒数目减少，28d的小鼠口服亚急性试验表明日服200mg／kg以下不会导致致小鼠发生不良反应发生，试验结果表明纳米加工芝麻木脂素苷不会损害人体健康。为了评价芝麻食品包装材料的安全性，Goulas等［18］分析了采用保鲜膜包装tehineh样品在储藏过程中己二酸二（2－乙基己基）酯（DEHA）和柠檬酸乙酰三丁基酯（ATBC）迁移入tehineh的含量，发现25℃放置10d，DEHA转移入tehineh的量为3.31mg／dm2，高于欧盟规定的 3.00mg／dm2，ATBC 转移入 tehinel的量为1.46mg／dm2，DEHA的渗入深度为10.5mm，ATBC的渗入深度为7.5mm。

2 中国芝麻食品研究现状

中国芝麻食品虽然品种繁多，但大多产品仍处于作坊加工、经验指导生产、手工操作的阶段，该问题在传统芝麻食品中尤为突出。而新型芝麻食品的研究水平较低，尚未开展系统深入的芝麻食品研究，还处在简单食品开发的阶段，主要的新型芝麻食品有：普通芝麻食品和功能性芝麻食品。

2.1 普通芝麻食品

目前，中国普通芝麻食品主要包括芝麻固体饮料、芝麻饮料和其他芝麻食品三大类。在芝麻固体饮料开发中，产品多为糊、羹形式。杨春等［19］采用芝麻、大豆、小米、大枣等物料开发的功能性即食糊，营养丰富，其中的微量元素可以满足孕妇的营养需求。肖诗明［20］以苦荞麦、芝麻等原料，经挤压膨化、调配、粉碎等工序加工而成冲调苦荞芝麻羹，具有食用方便、营养丰富且具有保健功能的特点。为了规范黑芝麻糊的生产工艺，周翠英［21］开展了黑芝麻糊的加工技术及质量控制研究，通过优化烘烤、磨粉等工艺参数以及配方组成，获得了高品质的黑芝麻糊，而且建立生产工艺中的质量关键控制点，提高生产的规范化和科学化。

在芝麻饮料研究方面，中国科技人员主要开发芝麻与其他植物蛋白、动物蛋白等组成的乳饮料，如方献群［22］研究黑芝麻绿豆乳的产品配方、生产工艺以及最终产品理化指标，研究过程中，为了降低产品热量和适合糖尿病人群消费，采用阿巴斯甜取代原配方75%的蔗糖。为了提高芝麻乳饮料的稳定性，科研人员［23］还优化乳化剂和稳定剂的配方，得出采用单甘酯、蔗糖酯、黄原胶、羧甲基纤维钠复合稳定剂效果显著高于单一添加黄原胶、羧甲基纤维素钠、蔗糖酯和单甘脂，其中最佳的复合稳定剂配比为0.015%单脂肪酸甘油酯、0.085%蔗糖脂肪酸酯、0.005%黄原胶、0.15%羧甲基纤维素钠。此外，蔡健等［24］开发乳酸菌发酵的芝麻饮料，通过使用驯化过的保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌为菌种，采用正交试验，确定该饮料的最佳配方和工艺条件为大豆乳和芝麻乳比例8∶2，蔗糖添加量为10%，乳糖用量为1.2%，接种量4%，发酵温度43℃，发酵时间16h。此时的产品具有口感细腻，酸味可口，风味独特的特点。

同时，研究人员还将芝麻用于糕点、糖果的覆衣，如陈振兴等［25］以野生干葛根为原料，添加糖类、芝麻、食品添加剂等，经过去苦、护色、炮制、上糖衣、裹芝麻、杀菌等一系列工序，制成口味佳、耐咀嚼的保健植物口香糖。除将芝麻作为覆衣包裹糕点以外，还有将芝麻炒制磨酱后，与糯米粉、香芋粉、白糖等配料混合再经过加热制备成芝麻饼，最佳配方与工艺参数为芝麻、糯米粉和香芋粉的质量比3∶5∶0.1，白砂糖添加量为芝麻酱和糯米粉总量的23%，水添加量为糯米粉和白砂糖质量的51%时，180℃蒸制15min［26］。此外，中国还开发出海苔芝麻猪肉松、芝麻芽、调味酱等食品［27－29］。

2.2 功能性芝麻食品

截至目前，中国功能性芝麻食品研究的重点集中于木脂素和多肽。芝麻木脂素是一类天然酚类化合物，其中有芝麻素、芝麻酚林、芝麻素酚等，具有抗氧化、保肝、降血压、降低胆固醇、抑菌等生理活性［30］。研究人员已经开展芝麻木脂素的提取分离研究，其中国内常见的芝麻木脂素提取方法为溶剂提取，如刘元法等［31］采用乙醇（料液比为1∶2）对芝麻油芝麻素物质进行提取，经脱除溶剂等过程制备芝麻素粗品。董英等［32］将芝麻粕采用正己烷脱脂后，脱脂芝麻粕再用甲醇提取制备芝麻木脂素粗品。重结晶、柱色谱是分离纯化芝麻木脂素的常用方法。刘元法等［31］采用丙酮－异丙醇对芝麻素粗品进行重结晶，最终产品纯度为94%。硅胶柱和树脂是柱色谱纯化芝麻木脂素的常用方法［32，33］。

研究［34］表明，芝麻多肽具有显著的抗氧化活性，可以有效抑制猪油、亚油酸和Fe2＋诱发卵黄脂蛋白过氧化体系的氧化。为了有效的制备芝麻抗氧化肽，科研人员筛选了酶解芝麻蛋白的酶的种类与优化工艺参数。中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、胰蛋白酶等适宜制备芝麻抗氧化肽［35－37］。除了优化酶解温度、pH、时间等参数以外，酶法水解已经从单一酶法制备芝麻多肽向多酶复合水解和固定化酶技术方向发展［38］。

3 芝麻食品的发展方向

综上所述，结合居民消费需要与芝麻加工现状，中国芝麻食品的发展方向：①研发配套的芝麻食品加工机械，实现传统芝麻食品的现代化；②以功能性、方便为目标研发新型芝麻食品；③ 加强芝麻食品安全性评价的研究，提高产品品质。

目前，中国多数传统芝麻食品的加工还处于手工操作、缺乏科学指导的阶段，产品品质难以控制，少数违法商贩为牟取暴利故意以次充好、掺杂使假，这既损害消费者的合法权益，也扰乱了正常的芝麻食品市场竞争环境。因此，传统芝麻食品现代化是该行业发展的必由之路。通过研制与芝麻食品生产配套的机械设备，并建立科学严谨的生产操作规范，是实现传统芝麻食品生产现代化的重要研究内容。

随着中国经济的快速增长，中国居民的生活方式与膳食结构发生了显著变化。由于生活节奏加快，方便食品将成为中国食品发展必然趋势。由于不良饮食习惯和缺乏锻炼造成一些慢性疾病如高血压、糖尿病、高血脂的患病率上升，进行适当的膳食干预可以预防上述疾病的发生，因而，功能性食品也会有广阔的市场前景。因此，研究人员在开发芝麻食品时应突出方便性与功能性。

受限于科研力量薄弱，中国开展芝麻食品安全性评价较少。为了给消费者提供放心食品，研究芝麻食品在人体内的代谢、芝麻食品在前处理、生产、流通、销售、消费等环节的危害因子，以及通过合理的加工方式来消减这些危害，也是今后芝麻食品研究的重要内容。

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