充CO2 气调包装对芝麻原料品质的影响

周巾英，祝水兰，欧阳玲花，罗 晶，冯健雄

（江西省农业科学院农产品加工研究所，江西 南昌 330200）

0 引言

【研究意义】芝麻含油量较高，粒小皮薄，堆积空隙小，通透性差，易吸湿返潮[1]，储藏过程中易产生发热、生霉、变质等现象，是一种较难储藏的农产品。随着食品安全和卫生营养品质越来越受到重视，粮油储藏方式逐渐向绿色储粮方向发展[2]。因此，探索一种绿色、经济、安全有效的芝麻储藏方式具有重要意义。【前人研究进展】前人对芝麻的研究集中在种质资源[3]、遗传育种[4]、病害防控[5]、耕作栽培[6]、产品加工等方面[7-8]，有关储藏保鲜技术方面的研究报道较少[9-11]。朱庆贺等[9]研究表明，低含水量和低温储藏条件下能较好地保持芝麻的生理活性；孙强等[10]研究表明，气调密闭储藏技术能基本保持芝麻的原有品质；蒋春燕[12]研究表明，CO2气调储藏技术能延缓稻谷脂肪酸值和脂肪氧化酶活性升高，有利于保持稻谷的品质；祝水兰等[13]研究表明，花生种子气调储藏的效果优于常规储藏；周巾英[14]、幸胜平[15]等研究表明，气调储藏能较好地保持油菜籽的储藏品质，延缓其品质劣变。【本研究切入点】目前，芝麻的储藏大多采用编织袋装袋室内堆放的方式，在真空储藏、充氮储藏、充纯CO2储藏等方面也有研究报道[9-10]，但尚未见不同比例的CO2气调包装对芝麻储藏品质影响的相关研究报道。【拟解决的关键问题】采用不同比例的CO2充气储藏芝麻原料，研究储藏期间芝麻的酸价、过氧化值、碘值、粗脂肪含量和粗蛋白质含量的变化规律，旨在找到一种经济、有效、便捷的芝麻储藏方式，为实际应用提供科学数据和技术指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

芝麻原料（含水率5.37%），购于南昌市洪城大市场；铝箔包袋（厚度为 90～100 μm），江西省农业科学院农产品加工研究所；CO2气体（纯度99.99%）和空气，上海熙乐化工有限公司；石油醚（沸点30～60 ℃）、浓盐酸、苯酚、柠檬酸钠、氢氧化钠、乙醇、三氯甲烷、氢氧化钾、邻苯二甲酸、重铬酸钾、冰醋酸、碘化钾、磷酸盐等试剂均为分析纯，陇西化工股份有限公司；硫代硫酸钠（标准品），阿拉丁试剂有限公司。

1.2 试验仪器

QHZ-5 型气体混合设备，上海青葩食品机械设备有限公司；外抽式真空包装机，东莞市红州机电科技有限公司；HB43-S 型水分测定仪，梅特勒-托利多（瑞士）公司；XL-200A 型多功能高速粉碎机，上海润实电器有限公司；TP-214 型电子天平，北京赛多利斯仪器系统有限公司；B-260 型恒温水浴锅和RE52CS-1 型旋转蒸发器，上海亚荣生化仪器厂；KDY-9 820 型凯氏定氮仪，北京市通润源机电技术有限责任公司。

1.3 试验方法

1.3.1 储藏试验 将芝麻用铝箔袋包装，包装袋的厚度为90～100 μm，每袋约装1 000 g，采用抽真空包装机抽真空后充气的方式进行密闭室温储藏试验，充入的气体为不同比例的CO2与空气，10% CO2和90%空气（简称：C/A 1∶9）、20% CO2和80%空气（简称：C/A 2∶8）、30% CO2和70%空气（简称：C/A 3∶7），以此类推直至100% CO2（简称：C/A 10∶0）。对照组（简称：CK 组）为芝麻装袋后直接封口室温储藏，不抽真空不充气体。储藏试验为期1 年，从2017 年9 月开始，间隔2 个月取样1 次，共取样7 次，重复3 次。

1.3.2 芝麻油脂的提取 用粉碎机将芝麻原料粉碎，加入无水石油醚，石油醚与芝麻比例为1 mL∶5 g，磁力搅拌1 h，静置过夜浸提、过滤，滤液用旋转蒸发仪去除石油醚溶剂，即得到芝麻的油样。

1.3.3 测定方法 芝麻样品酸价采用GB 5009.229—2016《食品安全国家标准食品中酸价的测定》[16]方法；过氧化值采用GB 5009.227—2016《食品安全国家标准 食品中过氧化值的测定》[17]方法；粗脂肪值采用GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》[18]方法；粗蛋白质含量采用GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》[19]方法；碘值采用GB/T 5532—2008《动植物油脂 碘值的测定》[20]方法。

1.4 数据处理

所有数据采用Origin 软件作图，数据分析采用SPSS 分析软件进行Duncan’s 多重比较法（a=0.05）进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 CO2 气体比例对酸价的影响

在储藏过程中，脂肪易在脂肪酶作用下发生水解反应，生成游离脂肪酸，使酸价升高[21]。由表1可知，在一年储藏期内，芝麻的酸价随储藏时间延长，整体呈现逐渐上升的趋势。在储藏时间相同的情况下，不同配比的CO2气体样品组之间的酸价变化不大。储藏6 个月，芝麻的酸价由原样的0.195 0 meq·kg-1升 高 至0.700 0 meq·kg-1以 上；储 藏12 个月，CK 组的酸价与气调组的酸价存在明显差异，且袋内CO2气体比例超过50%的各处理间，酸价变化无显著差异（P＞0.05）。通常粮油作物中游离脂肪酸含量与其自身的脂肪含量、水分、储藏温度、储藏方式和储藏时间有关[21]。本研究采用的铝箔袋具有良好的阻水和阻气性能，包装袋内部与外界水分和空气交换较少[15]，袋内的芝麻水分含量变化不大。从表1 看出，各气调组和对照组芝麻样品的酸价在储藏4～6 个月期间，即1～3 月份时，均表现出显著增加，平均增加236.77%，之后呈平稳微增的趋势。这可能与1～3 月份总体上气温变化较大有关，随着储藏环境温度的升高，酸价上升较快；之后环境温度虽有变化，但总体趋于平稳，故酸价上升缓慢。

表1 不同CO2 气体比例下芝麻酸价的变化Table 1 Acid value of stored sesame in bags with different CO2 concentrations

2.2 CO2 气体比例对过氧化值的影响

芝麻含有80%以上的不饱和脂肪酸，在加工、储藏及使用过程中极易氧化劣变，产生一些过氧化物，如醛类、酮类等物质，造成油脂的氧化酸败。过氧化值主要用于评价油脂中过氧化物的含量，是油脂氧化初期衡量油脂氧化程度的重要指标，主要与储藏温度、氧气含量等有关[22-23]。本试验结果表明，在一年储藏期内芝麻的过氧化值随储藏时间延长而逐渐升高（表2）。对照组的芝麻过氧化值升高最多，由 原 样 的1.694 0 meq·kg-1升 高 至2.614 0 meq·kg-1，增加54.31%；气调组的芝麻过氧化值变化情况与充入的CO2气体比例有关，CO2比例越高，芝麻过氧化值升高越缓慢；CO2比例越低，芝麻过氧化值升高越快。表2 表明，充入纯CO2气体的芝麻样品的过氧化值与初始值的差异较小，由1.694 0 meq·kg-1升高至1.858 0 meq·kg-1，增幅为9.68%。在整个储藏期中，CK 组与气调组芝麻的过氧化值存在明显差异，且随着储藏时间和CO2气体比例的增加，各气调组间的过氧化值差异越来越不显著。

2.3 CO2 气体比例对碘值的影响

碘值是衡量油脂不饱和度的重要指标之一，主要与油脂的不饱和度有关，油脂的不饱和度越高，其碘值越大。从表3 可以看出，在一年储藏期内，随着储藏时间的延长，各气调组的芝麻碘值变化不大，呈现略微下降趋势，基本上在每百克104～112 g范围内波动，各气调组的芝麻碘值差异不显著。说明CO2气体比例对芝麻碘值的影响不大。

表2 不同CO2 气体比例下芝麻过氧化值的变化Table 2 Changes on peroxide value of sesame stored in bags with different CO2 concentrations

表3 不同二氧化碳气体比例下芝麻碘值的变化Table 3 Changes on iodine value of sesame stored in bags with different CO2 concentrations

2.4 CO2 气体比例对粗脂肪含量的影响

由图1 可知，在一年储藏期内，所有芝麻样品的粗脂肪含量都随着储藏时间的延长不同程度地降低，其中CK 组的粗脂肪含量降低最多，降幅3.05%。CO2气体比例越大，芝麻粗脂肪含量损失量越低，充入纯CO2气体的气调组的粗脂肪含量变化最小，从初始值的46.3 g·hg-1降至45.9 g·hg-1，降幅为0.91%，远低于CK 组。在整个储藏期，充入纯CO2样品组的粗脂肪含量与CK 组差异显著，CO2气体比例低于50%的样品组间差异不显著。

2.5 CO2 气体比例对粗蛋白含量的影响

图1 二氧化碳气体比例对芝麻粗脂肪含量的影响Fig.1 Changes on crude fat content of sesame stored in bags with different CO2 concentrations

由图2 可知，在一年储藏期内，芝麻粗蛋白含量均随着储藏时间的延长而逐渐降低，但CO2气体比例越高，芝麻粗蛋白含量下降越缓慢。CO2气体比例大于50%的样品组与CO2气体比例低于50%的样品组差异显著（P＜0.05）；CO2气体比例大于50%的样品组间存在一定的差异，但差异不显著；CO2气体比例小于50%的气调组之间存在较明显的差异。图2 表示，CK 组的粗蛋白含量降低最多，由初始值的17.9g·hg-1降低至15.2 g·hg-1，降低15.08%；其次是C/A 1∶9 组，降幅为13.18%；变化最少的是C/A 10∶0 组，降幅为1.56%。

图2 二氧化碳气体比例对芝麻粗蛋白含量的影响Fig.2 Changes on crude protein content of sesame stored in bags with different CO2 concentrations

3 讨论与结论

储藏环境温度、储藏时间和氧气浓度是影响芝麻储藏品质的主要因素。本研究结果表明，在相同储藏时间内，CO2气体比例不同，芝麻储藏品质的变化也不同，芝麻酸价整体呈上升趋势，但在第4～6 个月酸价增幅较大。这可能与水分含量和温度变化对酸价影响较大有关[22,24]，由于温度升高会加快油脂的氧化反应速度，增强脂肪酶活性，促进微生物活动，使得酸败过程加快，酸价升高。由于本研究的供试材料芝麻初始水分含量不高，以及包装袋的阻水性和阻气性能好。因此，相同处理芝麻酸价的变化与其水分含量和CO2气体比例无太大关系，而与储藏温度有较密切关系。随着储藏时间的延长，芝麻的过氧化值呈上升趋势，碘值变化不大，粗脂肪含量和粗蛋白含量均呈下降趋势；随着CO2气体比例的增高，酸价、过氧化值、粗脂肪含量、粗蛋白含量等的变化均趋向变缓，这可能与氧在油脂氧化酸败过程中的作用和储藏过程中作物的微生物、虫卵生长等因素有关。前人的研究结果[10-11,24]也表明，CO2含量越高，氧含量越低，油脂氧化酸败程度越低，微生物及虫卵产生几率越低，故降低氧含量能有效延缓油脂氧化反应，延缓脂肪的氧化酸败进程，延长安全储藏期限，保障油料作物的储藏品质。总之，气调储藏能有效延缓芝麻的氧化酸败进程，尤其是高浓度的CO2气体更能有效保持芝麻的原有品质。

本试验结果表明，气体成分对芝麻的储藏品质影响较大。包装袋内的CO2气体比例大于50%时，随储藏时间延长的芝麻酸价和过氧化值增加量延缓，粗脂肪和粗蛋白质含量降低也明显延缓，从而延缓其氧化酸败进程；在室温条件下采用纯CO2气体密闭储藏方式，一年内基本能保持芝麻的原有品质。