浸泡及萌芽处理对芝麻酱流变特性影响的研究

仇记红，侯利霞

(河南工业大学 粮油食品学院，郑州 450001)

芝麻是我国重要的传统油料作物之一，具有较高的食用和药用价值。芝麻酱是由芝麻经过浸泡淘洗(约15～20 min)后焙炒磨制而成，含有丰富的蛋白质、钙及人体所必需的脂肪酸等营养物质，具有特殊的浓郁香味，是深受消费者喜欢的调味品。

流变学特性研究，如粘度、粒径等，对芝麻等酱体产品的质地及稳定性十分重要，测定食品的流变性对于鉴别、控制食品的质量，设计、改善有关加工设备具有重要意义。近年来，一些文章已经报道了关于芝麻酱流变学特性的研究[1-3]，可以对产品的加工、生产、储存等提供一定的依据和参考。萌芽可使种子的主要组分发生变化，从而改善其营养价值[4]。发芽过程中，体系中的蛋白质、粗脂肪和水分通常相互作用，比如蔬菜酱。蛋白质形成一种稳定的乳状液可以有助于改善食物的口感及糊状物特性的定量评估，如延展性和流动性，可用于流体产品开发和机械化过程[5,6]。芥末酱、芝麻酱、开心果酱及花生酱的相关研究表明，除了组分含量及制备方法外，流变性质还取决于温度，时间和施加的剪切速率等因素[7]。因此，这些性质不仅可用于比较产品的良好指示剂，而且还有利于特定食品材料的工艺参数的改善[8]。Agrahar-Murugkar D等研究了发芽会对大豆酱的流变性能产生影响[9]，但是浸泡及萌芽处理对芝麻酱组成及流变学特性的影响，尚未见报道。

本课题通过分析测定不同浸泡和萌芽处理对芝麻酱的基本组分及流变学特性的影响，以期为芝麻酱工业生产和人们日常使用提供一定数据支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

取自河南郑州农科院种植产业区的白芝麻(豫芝11号)，浸泡和萌芽处理后磨制成芝麻酱，编号分别为0-0，2-0，2-9，2-19，2-29，1/3-36，2-36，5-36(注：2-9表示浸泡2 h～萌芽9 h的芝麻酱样品，其他样品同上)；正道纯芝麻酱、四季宝柔滑花生酱(本地丹尼斯超市购买)。

实验所用试剂均为分析纯。

1.2 主要试验仪器

FOSS 8400 全自动凯氏定氮仪 丹麦 FOSS公司；GC-7890A 气相色谱仪 安捷伦公司；Rheostress 60哈克流变仪 德国Haake公司；BT-9300H 激光粒度仪 丹东市百特仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 样品制备

称取1 kg左右芝麻过筛除杂，将经过挑选的芝麻用蒸馏水清洗3次，然后于蒸馏水中分别浸泡1/3，2，5 h(蒸馏水∶芝麻(V/m)为2∶1，28 ℃)，每隔30 min搅动1次。将浸泡后的芝麻均匀平铺于纱布始终被清水浸润的托盘中，放于28 ℃恒温恒湿箱中进行萌发，每隔2 h补充一定量水分，并及时去掉发霉腐败种子，萌发一定时间的芝麻，烘至水分为20%～25%，烘炒每批约40 min，然后迅速扬烟冷却3次，用胶体磨磨制，装瓶。得浸泡-萌芽时间分别为0-0，2-0，2-9，2-19，2-29，1/3-36，2-36，5-36的芝麻酱样品。

1.3.2 芝麻酱基本成分的测定

水分含量测定：参照 GB 5009.3-2010《食品中水分的测定》；

粗脂肪含量测定：参照 GB/T 5512-2008《粮油检验 粮食中粗脂肪含量测定》；

粗蛋白含量测定：参照GB/T 5009.5-2016《食品中蛋白质的测定》。

1.3.3 芝麻酱脂肪酸含量的测定

脂肪酸含量的测定：参照《油料油脂检验与分析》[10]。

1.3.4 粒径的测定

取1 g左右充分搅拌均匀的芝麻酱样品于50 mL烧杯中，加入几滴正己烷分散样品，然后往烧杯中加入50 mL蒸馏水分散芝麻酱颗粒，采用激光粒度测定仪测定芝麻酱的粒径大小和分布。

1.3.5 质构的测定

将搅拌均匀的样品于50 mL的烧杯中进行质构分析，测定其粘度、稠度、粘附性、硬度4项指标的变化，分析不同萌芽时间对芝麻酱物性指标的变化，分析其对口感的影响大小，本次实验对芝麻酱质构分析所用探头为P25，探头直径25 mm，此探头适用于如酱体和糊状食品的压缩测试。

1.3.6 静态流变特性测定

流变特征参数：采用Rheostress 60哈克流变仪，选择TMP35 Ti型号的转子(抛光型，直径为35 mm)，间距为1 mm的不锈钢平行板测量系统。

剪切速率对表观粘度的影响：温度为5，25，35，70 ℃，剪切速率设置为0.01～500 s-1，测试时长为900 s，以线性取点方式采集数据，记录样品表观粘度随剪切速率的变化情况。

触变环模式：设定控制速率模式。剪切速率为0.01～100 s-1，测试时长为120 s；剪切速率为100～0.01 s-1，测试时长为120 s；记录整个过程的表观粘度随剪切速率的变化。

1.3.7 动态粘弹性

在进行动态流变性测试时，需要在线性粘弹区域内进行，才能不破坏样品的结构。将待测定的样品进行流变学测试，确定其形变量。

频率扫描：固定流变仪温度为25 ℃，扫描频率为0.1～10 Hz，记录样品在频率扫描过程中储能模量G′、损耗模量 G″和损失正切 tanδ (tanδ= G″/G′) 随扫描频率的变化规律。

1.3.8 数据分析

本试验中流变测试的数据均采用软件HAAKE Rheowin Data Manager 4.63.000进行分析处理，基本组分及稳定性数据均采用Origin 8.0、SPSS 16.0、Excel 2003等进行数据分析。

2 结果和讨论

2.1 浸泡和萌芽处理对芝麻酱基本成分的影响

经过不同浸泡与萌芽处理的芝麻，一些主要成分会发生不同程度的变化以合成新物质，为芝麻萌芽提供营养物质。将不同萌芽期的芝麻经过焙烤、磨制得到芝麻酱，主要组分见表1。

表1 浸泡和萌芽处理对芝麻酱基本成分含量的影响 %

注：表中的数据为3次重复的平均值±标准差，同列平均值右上角标注字母不同表示差异显著(P<0.05)，字母相同表示差异不显著(P>0.05)。

由表1可知，经浸泡-萌芽处理的芝麻酱中粗脂肪含量差异显著(P<0.05)，当浸泡时间一致时，随萌芽时间的增长，粗脂肪含量呈逐渐降低趋势(P<0.05)。

经浸泡-萌芽处理的芝麻酱中蛋白质含量变化显著(P<0.05)，粗蛋白含量在浸泡1/3 h、萌芽36 h时取得最大值(22.47%)，比对照增加了14.35%，推测原因可能是脂肪、蛋白质分别在萌芽过程中形成的脂肪酶、蛋白酶的作用下发生分解成能源或其他小分子作为新芽的成分，之后随萌芽时间的延长，通过乙醛酸途径合成氨基酸蛋白质。而经浸泡-萌芽处理的芝麻酱水分含量略高于对照组芝麻酱(P<0.05)，浸泡时间一定时，随萌芽时间的延长，水分含量无显著性差异(P>0.05)。不同萌芽处理的芝麻酱基本成分之间存在差异，这与芝麻种子来源中的成分含量有关[11,12]。

2.2 浸泡和萌芽处理对芝麻酱脂肪酸组成的影响

萌芽芝麻酱中脂肪酸含量发生变化，具体结果见表2。

表2 不同浸泡和萌芽处理对芝麻酱主要脂肪酸组成及含量的影响 %

由表2可知，芝麻酱中主要的脂肪酸为油酸和亚油酸，二者总计含量在样品2-19时取得最大值，为85.58%，其次为棕榈酸、硬脂酸、亚麻酸和花生酸含量。研究表明：油酸和亚油酸不仅可以预防心脑血管疾病，还可以降低人体血液中胆固醇的含量[13]，因此，萌芽芝麻酱具有重要的功能作用。研究发现，对照组芝麻酱中花生酸含量为0.55%，经过浸泡和萌芽处理的芝麻酱中没有检测到花生酸的存在。

2.3 浸泡和萌芽处理对芝麻酱粒径的影响

对不同萌芽条件下芝麻酱的粒径进行检测分析，结果见表3。

表3 不同萌芽处理芝麻酱的中位径和粒径区间变化情况

由表3可知，经浸泡-萌芽的芝麻酱中位径大小均低于对照组(24.74 μm)，不同浸泡-萌芽处理的芝麻酱样品在0～2.5 μm，2.5～40 μm，>40 μm的粒径区间具体分布见表3，萌芽后芝麻酱在0～2.5 μm粒径区间含量均高于对照组含量，且呈现先减后增趋势；在2.5～40 μm粒径区间内含量变化不明显，此时样品粒径分布含量取得最大值；而粒径>40 μm粒径区间含量均低于对照组，且呈先增后减趋势。结果表明：一定的浸泡和萌芽时间有助于芝麻酱粒径的降低。

2.4 浸泡和萌芽处理对芝麻酱质构的影响

本实验利用质构仪对芝麻酱的质构进行了测定，其中包括稠度、硬度、粘聚性、粘度。质构的测定结果见表4。

表4 不同萌芽处理芝麻酱样品的质构测定结果

由表4可知，样品的稠度、硬度、粘聚性和粘度呈现一定的变化。粘聚性和粘度指标值的大小，主要体现为探头在回升过程中样品对其向下作用力的强度，若样品越粘稠，则其值越小。结果表明：芝麻酱样品在硬度、稠度、粘聚性和表观粘度4个质构指标上的差异性较大。萌芽后的芝麻酱的稠度、硬度、粘聚性、粘度变化范围分别为(74.43±0.31)～(152.01±1.33) g·s，(12.75±0.06)～(27.08±0.27) g，(-5.53±0.06)～(-26.62±0.81) g，(-4.22±1.09)～(-43.69±2.98) g·s，样品2-29的稠度和硬度取得最大值，这会使芝麻酱体系的硬度及稳定性得以提高[14]。萌芽后的芝麻酱样品在4个性能方面高于对照组(2-0除外)，这说明萌芽后的芝麻酱具有更好的质构特性。因此，在实际生产中，萌芽后的芝麻酱产品，在一定程度上可以改善其质构性质，增强其硬度及稳定性，并使口感达到最佳。

2.5 浸泡和萌芽处理对芝麻酱流变学特性的影响

2.5.1 静态流变学分析

不同温度下剪切速率与表观粘度之间的关系见图1。

图1 不同温度下剪切速率对表观粘度的影响

在5，25，35，70 ℃的条件下，剪切速率在0～500 s-1时，随剪切速率增加，表观粘度降低，说明不同温度下的芝麻酱样品是具有剪切稀化特性的非牛顿流体。 5 ℃条件下测定的芝麻酱样品表观粘度初始值高于25，35，70 ℃。随剪切速率增加，样品表观粘度下降的原因可能是由于样品空间结构紧密，当受到剪切作用力时，空间网状结构遭到破坏，会削弱分子间的相互作用，表现为粘度下降，而后随着剪切速率的增加，表观粘度趋于稳定[15]。由图1可知，测定温度25 ℃时，芝麻酱样品结构未遭到破坏，流动曲线较好，易于分析，因此，选择在25 ℃下进行其他样品的流变学测试。

不同样品剪切速率与表观黏度的关系见图2。

图2 不同样品剪切速率与表观粘度的关系

随着剪切速率的增加，所有样品的表观粘度均呈下降趋势。芝麻酱及花生酱是假塑性流体，即剪切稀化，这是由于剪切作用使酱体内部网络结构被破坏或发生重组，导致表观粘度逐渐降低[16,17]。萌芽芝麻酱样品0-0，2-0，2-9，2-19，2-29，及市售正道芝麻酱随剪切速率的增大，表观粘度趋于稳定，而当剪切速率在200 s-1时， 1/3-36，2-36，5-36及花生酱急剧下降，原因可能是较高的剪切速率使芝麻酱中蛋白质的结构发生改变，此外，经过较长萌芽时间的芝麻酱及市售花生酱由于脂肪含量差异，也可能使之表现粘度出现急剧下降变化[18]。

2.5.2 触变性

触变性是在受到外界作用力后，样品内部结构遭到破坏，但这种结构的破坏是可逆的，停止剪切后，样品迅速恢复至原来结构。像这种随剪切速率增加，剪切应力达到最大值，而后降低剪切速率恢复此过程，形成上下闭合的触变环，触变环面积代表了样品恢复原来结构的程度和时间长短。触变性测试分析也在一定程度上反映芝麻酱食用时的爽口柔和感[19,20]。

图3 不同萌芽时间芝麻酱样品的触变环

由图3可知，在整个剪切速率范围内所有样品均有不同程度的触变性及剪切变稀的假塑性。触变性流体的特征表现在，只要让物料静置足够的时间，该流体就能够重建凝胶结构[21]。触变性越小，对应其停止应力作用后重建粒子间破坏的构造越快，流变学稳定性越高，在生产应用中，意味着其能够阻止沉淀、垂挂等过程[22]。除0-0，2-0，2-19样品有较小的触变性外，其余样品均有较明显的触变环。对其触变环面积进行计算，见表5。

表5 不同萌芽时间芝麻酱样品的触变环面积

由表5可知，所有样品都有一定的触变环面积，说明样品具有一定的触变性。样品的触变性大小顺序为：2-0<0-0<2-19<正道芝麻酱<2-9<2-36<2-29<1/3-36<5-36<花生酱，说明样品2-0具有最高的流变学稳定性，样品5-36和花生酱具有最低的流变学稳定性，这可能与分散相的体积和油滴之间的引力强度以及样品中的等颗粒状物质有关；萌芽芝麻酱2-0，0-0，2-9的触变环面积较小，分别为112.2，120.3，287.7 Pa/s，结果表明其较易恢复原来的结构，且口感更加爽口柔和；样品5-36，1/3-36和花生酱的触变环面积分别为2388，1746 Pa/s，高于其他芝麻酱样品，说明这2个芝麻酱样品恢复原来结构较困难，所需要的时间较长；花生酱的触变环面积为8507 Pa/s，说明花生酱比芝麻酱难以恢复原来的结构，这可能与脂肪含量的多少呈现正比例关系，脂肪含量越高，材料在遭受变形后，能量恢复能力越强[23]。

2.5.3 动态模量

储能模量(G′)和耗能模量(G″)是评价食品原料、产品质量及预测加工性能的重要参数，贮藏模量反映了材料贮存能量的能力，损失模量反映了材料释放能量的能力，损失正切定义为损失模量与贮藏模量的比率，即tanδ (tanδ= G″/G′) 损失正切(tanδ)对检验样品呈现固体(弹性)或液体(粘性)的特性具有非常直观的作用。若储能模量高于耗能模量，样品表现出凝胶特性，为粘弹性固体；若储能模量小于耗能模量，样品表现出流体的性质，为粘弹性液体[24,25]。

(a)储能模量

(b)耗能模量

(c )损失正切值

图4中(a)，(b)，(c)是9种不同萌芽时间的芝麻酱产品及市售花生酱的频率扫描图——储能模量、耗能模量和损失正切值随频率变化的关系图，在0.1～10 Hz的频率范围内，不同萌芽时间的芝麻酱及花生酱样品的储能模量和耗能模量均随着频率增加而增加，且G′均高于G″，是典型的弱凝胶行为，表现出粘弹性固体的性质；由图4(a)可知，在相同的频率下，花生酱和5-36，2-29的G′最大，即粘度较大，恢复形变的能力越弱[26]，与触变性所得实验结果一致。由图4(c)可知，样品的 tanδ值均小于 1。tanδ值的大小反映了样品中油径的大小，tanδ值越小，表明油径越小，样品的弱凝胶特性越明显。在0.1～10 Hz范围内，不同萌芽时间芝麻酱产品含油率、粒径大小等有所不同，萌芽后的芝麻酱储能模量和耗能模量也会不同。萌芽芝麻酱1/3-36，2-36的G'值和tanδ值最高，说明芝麻酱1/3-36，2-36的弱凝胶特性较低。

3 结论

综上所述，不同萌芽处理的芝麻酱基本成分和流变学特性存在差异。经浸泡-萌芽处理的芝麻酱中粗脂肪含量、蛋白质含量差异显著(P<0.05)，当浸泡时间一致时，随萌芽时间的增长，粗脂肪含量呈逐渐降低趋势(P<0.05)，粗蛋白含量在浸泡1/3 h、萌芽36 h时取得最大值(22.47%)，比对照增加了14.35%，而经浸泡-萌芽处理的芝麻酱水分含量略高于对照组芝麻酱(P<0.05)，浸泡时间一定时，随萌芽时间延长，水分含量无显著性差异(P>0.05)。研究发现，对照组芝麻酱中花生酸含量为0.55%，经过浸泡和萌芽处理的芝麻酱中没有检测到花生酸的存在。

浸泡和萌芽处理有助于芝麻酱粒径的降低，使芝麻酱体系的硬度及稳定性得以提高(2-29效果最佳)，萌芽后的芝麻酱具有更好的质构特性。因此，在实际生产中，萌芽后的芝麻酱产品，在一定程度上可以改善其质构性质，增强其硬度及稳定性，并使口感达到最佳。

通过静态和动态流变学性质测定，结果表明：不同温度下的萌芽芝麻酱是具有剪切稀化特性的非牛顿流体。样品2-0具有最高的流变学稳定性，而5-36和花生酱具有最低的流变学稳定性，萌芽芝麻酱0-0，2-0，2-9较易恢复原来的结构，且口感更加爽口柔和；样品5-36和1/3-36的触变环面积高于其他芝麻酱样品，说明这2个芝麻酱样品恢复原来结构较困难，且花生酱比芝麻酱更加难以恢复原来的结构，不同萌芽时间的芝麻酱及花生酱样品的储能模量和耗能模量均随着频率增加而增加，且G′均高于G″，是典型的弱凝胶行为，表现出粘弹性固体的性质；萌芽芝麻酱1/3-36，2-36的G′值和tanδ值最高，其弱凝胶特性较低。

参考文献：

[1]王建中，周晓莉．防止花生酱油酱分离的试验与研究[J]．四川粮油科技，1994(3):10-12．

[2]尚小磊,侯利霞.芝麻酱稳定性研究现状[J].中国调味品,2012,37(10):1-3.

[3]Abu-Jdayil B,Al-Malah K,Asoud H.Rheological characterization of milled sesame (tehineh)[J].Food Hydrocolloids,2002,16(1):55-61.

[4]Murugkar D A,Krishna J.Effect of sprouting on nutritional and functional characteristics of soybean[J].Journal of Food Science & Technology,2009,46(3):240-243.

[5]Arslan E,Yener M E,Esin A.Rheological characterization of tahin/pekmez (sesame paste/concentrated grape juice) blends[J].Journal of Food Engineering,2005,69(2):167-172.

[6]Çiftçi Deniz,Talip K,Sadettin K,et al.Colloidal stability and rheological properties of sesame paste[J].Journal of Food Engineering,2008,87(3):428-435.

[7]Abujdayil B.Flow properties of sweetened sesame paste (halawa tehineh)[J].European Food Research & Technology,2004,219(3):265-272.

[8]Alpaslan M,Hayta M.Rheological and sensory properties of pekmez (grape molasses)/tahin (sesame paste) blends[J].Journal of Food Engineering,2002,54(1):89-93.

[9]Agrahar-Murugkar D,Kotwaliwale N,Kumar M,et al.Effect of sprouting on rheological properties of soy-butter[J].LWT- Food Science and Technology,2013,54(1):95-100.

[10]李桂华.油料油脂检验与分析[M].北京：化学工业出版社,2006:107-108.

[11]吴海虹,宋江峰,李大婧,等.发芽处理对蚕豆主要营养成分与抗营养因子的影响[J].食品科学,2012,33(9):110-113.

[12]Tae S H,Park S J,Lo Y M.Effects of germination on chemical composition and functional properties of sesame (SesamumindicumL.) seeds[J].Bioresource Technology,2009,100(4):1643-1647.

[13]Mattson F H,Grundy S M.Comparison of effects of dietary saturated,monounsaturated,and polyunsaturated fatty acids on plasma lipids and lipoproteins in man[J].Journal of Lipid Research,1985,26(2):194-202.

[14]王明,刘建伟,张国栋,等.面包质构特性测定方法的研究(Ⅵ)——面包硬度与感官评价的关系及压缩速度对面包硬度测定值的影响[J].粮食储藏,2013,42(2):28-31.

[15]雷莉,赵强,范婷,等.高压微射流处理对白木通籽分离蛋白结构及流变性质的影响[J].现代食品科技,2015,31(2):145-150.

[16]Muna S,Kima Y L,Kangb C G.Development of reduced-fat mayonnaise using 4α GTase-modifled rice starch and xanthan gum[J].International Journal of Biological Macromolecules,2009,44:400-407.

[17]王聪,樊燕,李兆杰,等.温度对南极磷虾虾酱流变特性和风味品质的影响[J].食品科学,2017,28(8):1-14.

[18]杨述,高昕,于甜,等.4种蛋黄酱的流变特性比较研究[J].食品科学,2011,32(15):121-125.

[19]Servais C,Jones R,Roberts I.The influence of particle size distribution on the processing of food[J].Journal of Food Engineering,2002,51(3):201-208.

[20]Altay F L,Ak M M.Effects of temperature,shear rate and constituents on rheological properties of tahin (sesame paste)[J].Journal of the Science of Food & Agriculture,2010,85(1):105-111.

[21]李里特.食品物性学[M].北京:中国农业出版社,1998.

[22]Laca A,Saenz M C,Paredes B,et al.Rheological properties,stability and sensory evaluation of low-cholesterol mayonnaises prepared using egg yolk granules as emulsifying agent[J].Journal of Food Engineering,2010,97:243-252.

[23]Ma L,Barbosa-canovas G V.Rheological characterization of mayonnaise.part II:flow and viscoelastic properties at different oil and xanthan gum concentrations[J].Journal of Food Engineering,1995,25:409-425.

[24]Liu H,Xu X M,Guo S D.Rheological,texture and sensory properties of low-fat mayonnaise with different fat mimetics[J].Food Science and Technology,2007,40(6):946-954.

[25]Santipanichwong R,Suphantharika N.Carotenoids as colorants in reduced-fat mayonnaise containing spent brewer's yeast β-glucan as a fat replacer[J].Food Hydrocolloids,2007,21:565-574.

[26]Tunick M H.Small-strain dynamic rheology of food protein networks[J].Journal of Agricultural & Food Chemistry,2011,59(5):1481.