烘烤条件对芝麻香油显色反应呈色特征的影响

2014-05-03黄纪念杜静芳李梦琴

食品与机械 2014年3期

芦鑫黄纪念杜静芳孙强李梦琴

LU Xin 1，2 HUANG Ji－nian 1，2 DU Jing－fang 3 SUN Qiang 1，2 LI Meng－qin 3

（1.河南省农业科学院农副产品加工研究所，河南郑州 450002；2.河南省农产品生物活性物质工程技术研究中心，河南郑州 450002；3.河南农业大学食品科学技术学院，河南郑州 450002）

（1.Institute of Agricultural Processing，Henan Academy of Agricultural Sciences，Zhengzhou，Henan 450002，China；2.Henan Engineering Research Centre of Bioactive Substances in Agricultural Products，Zhengzhou，Henan 450002，China；3.Henan Agricultural University Food Science and Technology Academy，Zhengzhou，Henan 450002，China）

芝麻香油具有营养丰富、风味独特浓郁等优点，是深受中国居民喜爱的风味调和油。由于芝麻香油市场需求旺盛且价格高于普通食用油，因此将廉价食用油掺入芝麻香油或采用香精勾兑普通植物油制作芝麻香油的违法行为屡禁不止，严重扰乱市场正常竞争秩序，损害了消费者的权益。为了保护消费者权益，建立快速、准确、可靠、科学的芝麻香油掺假检测方法极有必要［1］。

目前，检测芝麻香油掺假的主要方法有色谱分析、光谱法、感官评价、显色反应等方法。其中色谱分析法采用评估甘三酯、脂肪酸组成来进行鉴别，结果准确，但操作繁琐、处理时间长，且成本高［2，3］。光谱法中包括红外光谱和紫外光谱法，其利用油脂在红外、紫外波段中的特征吸收，通过数学统计建立定量检测模型，从而应用于防伪鉴别，这种方法虽然快速简便，但受仪器限制且不同来源样品对结果会产生干扰［4－6］。感官评价法虽然快速，但结果受主观性影响，且操作人员需要专业培训，也不宜推广。芝麻香油显色法检测掺伪是利用芝麻油中特征成分芝麻酚、芝麻素等木脂素化合物和显色及发生特异性反应，产生特征性颜色化合物，根据其颜色深浅来判断芝麻香油的纯度。其中显色反应法具有操作简便、快速、结果较可靠，且不需昂贵仪器设备。但目前显色结果判断多采用肉眼辨别，因此受主观影响较大，但该方法具有简单快捷、成本低廉、受仪器限制小的特点，所以易于推广，具有广阔的应用前景［7，8］。孙伟等［9］利用芝麻素与浓硫酸反应生成橘红色化合物，确定芝麻油的含量，但溶剂氯仿易挥发，需及时更换标准样品，且氯仿毒性较大，对操作人的健康构成威胁。因此，有人尝试采用其他溶剂来溶解油样。如郭宁等［10］采用三氟乙酸分别对芝麻香油、二级棉籽油、三级棉籽油、一级菜籽油、菜籽毛油显色，反应进行10 min后，其显示的颜色依次为黄绿、黄橙、暗红橙、红紫、暗红橙色，颜色差别显著，可以用于芝麻香油掺伪检测。本研究拟在此基础上开发出显色速度快，不同油种颜色差异更明显的三氯乙酸显色法。

研究［11］表明芝麻香油的烘烤工艺与方式会影响最终产品的品质。由于中国芝麻香油生产的工艺不统一，所以市面上芝麻香油的产品品质存在差异。目前，尚未有生产工艺影响芝麻香油显色反应的报道。同时，显色反应的研究中多采用波长扫描、语言描述，缺乏直观与量化，需要引入新的颜色描述方式。本研究拟将RGB色彩模式引入芝麻香油的显色反应中；分析烘烤时间、烘烤温度对芝麻香油显色后的呈色特征的影响以揭示加工工艺对三氯乙酸显色反应的影响，为进一步推进三氯乙酸显色反应应用于芝麻香油掺假检测提供试验数据支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

芝麻香油：本实验室自制；芝麻经过清理除杂后，采用电加热转筒烤炉加热，加热温度分别采用150，160，170℃，烘烤时间分别取10，15，20，25，30，35 min，而后采用螺旋压榨机进行压榨制油，获得的芝麻香油通过板框过滤机除去油脚，而后4℃静置30 d，即得到试验原料。

石油醚（沸程为60～90℃）、三氯乙酸、氯仿、过氧化苯甲酰、氢氧化钾等：分析纯，国药集团化学试剂有限公司；

数码相机：Coolpix S3200型，日本尼康集团公司；

电子天平：XS205型，瑞士梅特勒—托利多公司；

漩涡混合器：XW－80A型，上海青浦沪西仪器厂；

恒温水浴锅：HH－S2型，金坛市华特实验仪器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 芝麻香油显色反应操作取0.5 m L芝麻香油样品转移入10 m L的具塞比色管中，随后加入3 m L 40% （m／V）三氯乙酸石油醚溶液，置于涡流振荡器上振荡5 s，迅速加入0.5 m L 12.05% （m／V）过氧化苯甲酰氯仿溶液，振荡10 s，将比色管置于数码相机前30 cm处，开始计时，每隔1 min拍摄照片一张，连续拍摄7 min，拍摄条件：光圈指数f 5.6，快门时间1／100，整个操作过程环境温度维持在25℃。完成试验后，数码相片采用Photoshop CS 5软件进行分析芝麻香油颜色，香油颜色采用RGB色彩模式来表示。RGB是通过对R（红）、G （绿）、B （蓝）3个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色的。某个分量数值较小，则其该分量代表的颜色亮度较低。试验中芝麻香油的烘烤温度、烘烤时间和反应时间的编码见表1。

表1 芝麻香油烘烤条件、显色反应时间对应水平表Table 1 The levels for the roasting conditions and reaction time of roasted sesame oil

1.2.2 数据处理除特殊说明外，所有试验平行测定6次，结果以均值!标准差表示。方差分析与相关性分析采用IBM SPSS 19.0进行计算，P＜0.05为显著，P＜0.01为高度显著。图中相同小写字母表示采用Duncan算法在0.05水平无显著差异。

2 结果与讨论

由表2可知，芝麻香油显色反应后，其颜色特征以蓝、绿为主，红值较低。这与肉眼观察到的情况相符，即颜色迅速变成蓝色，随后逐渐变成蓝绿色。采用方差分析烘烤时间、烘烤温度和反应时间对RGB影响，具体结果见表3～5。

由表3～5可知，建立的R、G、B 的模型高度显著（P＜0.01），这表明试验构建的模型可以客观准确的反映实际情况。由于R2和调整R2均大于0.75，这表明通过试验模型计算的数据与实际值拟合度高。由于反应时间和烘烤工艺对R、G、B都是高度显著影响因素（P＜0.01），所以下面依次具体分析反应时间和烘烤工艺对RGB的影响。

2.1 芝麻香油RGB随显色时间变化趋势

为了直观反映单个因素的影响，采用剔除其他因素影响的边际均值进行比较。由图1可知，伴随着显色反应的进行，芝麻香油的R值逐渐增加，R边际均值从最初的0.89上升到7.72。芝麻香油G随着反应进行显著下降，从41.67下降到14.43。观察不同的显色时间可以发现，伴随着反应时间进行，样品间的G差异减小，这是由于显色时间的影响要远大于烘烤时间与烘烤温度，随着显色时间的延长，显色时间的影响掩盖了烘烤温度与烘烤时间的影响（表2、4）。与G变化相似，样品间的B也随着反应时间的进行迅速下降，从69.92下降到15.02，并且不同样品间B 的差异逐渐缩小，这也是由于反应时间是第一显著影响因素，其影响远大于烘烤温度、烘烤时间引起的。

2.2 烘烤条件对芝麻香油显色反应RGB的影响

分析烘烤条件对R的影响发现，烘烤时间对R边际均值影响较为复杂，样品的R在烘烤25 min处有个峰值，最高峰出现在35min，烘烤时间使R边际均值在4.38～5.49之

间变化（图2）。伴随着烘烤温度从150℃升到160℃，样品R边际均值值显著降低，但烘烤温度继续升高，导致边际均值显著增加，由烘烤温度从150～170℃变化会导致R边际均值在4.40～5.11之间变化。

表2 烘烤条件和反应时间对显色反应特征的影响Table 2 Effects ofroasting conditions and reaction time on the character of color reaction

表3 烘烤条件和显色反应时间对R的方差分析表Table 3 The variance analysis of roasting conditions and reaction time in R

该模型的相关系数为0.80（校正相关系数为0.79）。

因素 III型平方和自由度均方 F值显著性校正模型 5 162.25 13 397.10 230.70 0.00截距 17 209.59 1 17 209.59 9 998.36 0.00烘烤温度 62.511 2 31.26 18.16 0.00烘烤时间 114.80 5 22.96 13.34 0.00反应时间 4 984.94 6 830.82 482.69 0.00误差 1 277.16总计 23 649.00校正总计 6 439.41

表4 烘烤条件和显色反应时间对G的方差分析表Table 4 The variance analysis of roasting conditions and reaction time in G

该模型的相关系数为0.88（校正相关系数为0.88）。

因素 III型平方和自由度均方 F值显著性校正模型 68 735.57 13 5 287.35 424.78 0.00截距 410 993.56 1 410 993.56 33 018.78 0.00烘烤温度 2 650.04 2 1 325.02 106.45 0.00烘烤时间 2 040.70 5 408.14 32.79 0.00反应时间 64 044.82 6 10 674.14 857.55 0.00误差 9 235.87总计 488 965.00校正总计 77 971.44

表5 烘烤条件和显色反应时间对B的方差分析表Table 5 The variance analysis of roasting conditions and reaction time in B

该模型的相关系数为0.91（校正相关系数为0.91）。

因素 III型平方和自由度均方 F值显著性校正模型 287 296.71 13 22 099.75 576.26 0.00截距 810 202.38 1 810 202.38 21 126.38 0.00烘烤温度 6 245.85 2 3 122.93 81.43 0.00烘烤时间 7 515.75 5 1 503.15 39.20 0.00反应时间 273 535.11 6 45 589.18 1 188.76 0.00误差 28 455.90总计 1 125 955.00校正总计 315 752.62

图1 芝麻香油RGB边际均值随反应时间变化图Figure 1 The marginal mean of RGB of roasted sesame oil vs reaction time

图2 烘烤条件对应显色反应RGB边际均值图Figure 2 The marginal mean of RGB of color reaction vs roasting conditions

由图2可知，伴随着烘烤时间的延长，芝麻香油显色的G边际均值逐渐下降，但25 min后有所上升，由烘烤时间引起的G 边际均值的变化在21.37～26.57；烘烤温度从150℃升到160℃，显色芝麻香油的G边际均值显著降低，但烘烤温度从160℃升到170℃时，G边际均值有所上升，由烘烤温度引起的G边际均值的变化在21.32～25.82。

分析B值变化时发现，随着烘烤时间的延长，芝麻香油显色的B边际均值逐渐下降，烘烤时间超过25 min后无显著变化，由烘烤时间引起的B边际均值的变化在29.33～38.70；烘烤温度升高会导致样品B显著下降，烘烤温度从150℃上升到170℃，B 边际均值从36.75下降到30.17。由于B随着烘烤温度上升或烘烤时间延长呈现明显下降趋势，因此可以利用芝麻香油显色后的B来推测芝麻香油烘烤的工艺参数。

3 结论

以往的显色法鉴别芝麻油掺假方法，是利用肉眼来辨别掺伪与否以及掺伪多寡，结果受主观因素影响较大，不利于显色法的推广与应用。本研究将RGB色彩模式引入芝麻油掺伪检测中，通过RGB将显色方法展现的颜色转变成了具体的数字，减少了语言描述、肉眼观察带来的误差，提高了显色法的准确性。同时发现，芝麻油显色后B值的变化幅度最大，G值变化次之，R值变化幅度最小且数值也最低，这也是肉眼观察芝麻香油显色反应过程中，以蓝绿变化为主的原因。在后续研究过程中，用RGB色彩模式来定量描述其他常见油脂的显色特征，就可以用于鉴别油脂掺假。

前人对于显色法的研究尚不深入，未分析加工条件和显色时间对显色结果的影响。本次研究中验证了烘烤温度、烘烤时间会影响芝麻香油显色反应呈现的颜色，推测是不同的烘烤条件会影响芝麻香油的脂肪酸和木质素组成，从而导致芝麻香油显色反应后显示的颜色存在差异［12，13］。但由F值可知，反应时间的影响要远大于烘烤时间和烘烤温度，这与随着反应时间延长，不同烘烤条件芝麻香油的RGB差异逐渐缩小相符（表2），因此若要排除工艺参数对芝麻香油三氯乙酸显色结果的干扰，应选择显色后7 min以上的颜色分析。若要推测芝麻香油的烘烤工艺可以通过分析短时间香油三氯乙酸显色来实现。

显色法鉴别香油掺伪是一个简便快速、易于推广的方法，通过数字化表达显色反应的颜色，可以改善该方法的准确性。为了提高显色法的精度，在今后的研究中，除了通过增加不同烘烤时间、烘烤温度的样品的显色颜色数据，建立芝麻香油显色颜色特征谱库，以提高芝麻香油掺伪检测精度以外，还要分析其他油脂性质如过氧化值、酸价等对油脂显色的影响，并优化显色反应的反应条件如反应温度与反应时间等。

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