基于脱脂芝麻渣酶解液美拉德反应制备浓香型调和芝麻油的研究

李菁　何述栋　霍晓兵　战希凡　孙汉巨　严岩　马友水

摘要：脱脂芝麻渣经碱性蛋白酶处理获得酶解液，将其与芝麻油混合进行美拉德生香源反应，制备浓香型芝麻油风味产物，之后与自制芝麻油调配制备浓香型调和芝麻油。以感官评分为指标，研究了酶解时间、美拉德反应温度、美拉德反应时间、料油比和调配比5个因素。确定最佳工艺条件为脱脂芝麻渣酶解时间3 h，美拉德反应温度120 ℃，美拉德反应时间40 min，料油比10∶1，调配比1∶12，制得的浓香型调和芝麻油的风味最佳。

关键词：芝麻渣；脱脂；酶解；美拉德反应；芝麻油

中图分类号：TS225.11文献标志码：A 文章编号：1000-9973（2024）01-0089-05

Preparation of Strong-Flavor Blended Sesame Oil by Maillard Reaction Based on Enzymatic Hydrolysate of Defatted Sesame Residue

LI JingHE Shu-dong2*， HUO Xiao-bingZHAN Xi-fanSUN Han-juYAN Yan3， MA You-shui3

Abstract： The enzymatic hydrolysate is obtained after defatted sesame residue is treated with alkaline protease， which is mixed with sesame oil for Maillard aroma generation reaction to prepare strong-flavor sesame oil flavor products， and then it is mixed with self-made sesame oil to prepare strong-flavor blended sesame oil. With sensory score as the index， five factors namely enzymatic hydrolysis time， Maillard reaction temperature， Maillard reaction time， material-oil ratio and blending ratio are studied. The optimum process conditions are determined as enzymatic hydrolysis time of 3 h， Maillard reaction temperature of 120 ℃， Maillard reaction time of 40 min， material-oil ratio of 10∶1 and blending ratio of 1∶12. The obtained strong-flavor blended sesame oil has the best flavor.

Key words： sesame residue; defat; enzymatic hydrolysis; Maillard reaction; sesame oil

芝麻是我國主要油料作物之一，含油量平均为50％～55％，有油料作物“皇后”之称，富含人体必需脂肪酸——亚油酸和油酸（各含40％～45％），是WHO公布的三大最佳食用油之一[1-2]。目前，芝麻油的加工方式主要有水代法、压榨法和浸出法。水代法获得的芝麻油风味更浓郁，香油品质佳，在焙炒过程中有特殊的有益物质产生，且工艺设备简单，易于操作，但出油率偏低，副产物芝麻渣常被用作动物饲料或直接丢弃[3-6]。压榨法和浸出法虽然出油率提高，但易产生焦糊味或颜色发暗发浊，高温可产生苯并芘致癌物，化学试剂易导致蛋白质变性[7-9]。因此，水代法仍然较常用，而对其副产物芝麻渣进行加工利用的研究却鲜见报道。

美拉德反应是氨基化合物与羰基化合物之间发生的一系列复杂反应[10-12]，可用于制备浓香型油脂[13-14]。王斌等[15]研究了参与美拉德反应的不同饼粕、不同形态酶解液对产品感官评分产生的影响，发现芝麻粕酶解液是制备浓香型芝麻油的最佳反应底物。刘春晓等[16]以芝麻粕酶解液为反应底物，加入还原糖和甘油，研究了美拉德生香源反应制备浓香型芝麻油的最优工艺条件。另有文献报道[17]，干芝麻渣中含有39%～43%的蛋白质和15%左右的碳水化合物，可作为美拉德生香源反应的良好底物。本文以水代法芝麻油加工副产物芝麻渣为原料，经脱脂酶解后，通过美拉德反应制备浓香型芝麻油反应产物，并将最优条件下制备的浓香型芝麻油产物与普通芝麻油进行配比，制成品质优良、稳定的浓香型调配芝麻油产品，以期为浓香型芝麻油的工业化生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

芝麻渣：安徽凤阳御膳油脂有限公司；碱性蛋白酶（优质食品级）：浙江一诺生物科技有限公司；芝麻油：实验室自制；正己烷、氢氧化钠、氢氧化钾、乙醇、酚酞、盐酸、乙醚（均为化学纯）：国药集团化学试剂有限公司。

HH-2 数显恒温水浴锅 金坛市江南仪器厂；B5002 电子天平 上海良平仪器仪表有限公司；离心机 安徽中科中佳科学仪器有限公司；DF-101Z 集热式恒温加热磁力搅拌器 上海秋佐科学仪器有限公司；pH计 上海器宏科学仪器设备有限公司；DF15中药草粉碎机 温岭市林大机械有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 脱脂芝麻渣的制备

芝麻渣用正己烷浸泡脱脂，之后过滤除去正己烷溶液，剩下的滤渣置于通风橱中挥干，磨粉后过80目筛（孔径0.180 mm），制得脱脂芝麻渣备用[18]。

脱脂芝麻渣蛋白质含量为32.0 g/100 g，碳水化合物含量为18.48 g/100 g。

1.2.2 浓香芝麻油反应产物的制备

将脱脂芝麻渣按料液比1∶5加水溶解，在pH为8.0的条件下加入过量的碱性蛋白酶充分混合，置于50 ℃水浴锅中酶解反应一定时间获得酶解液。之后将酶解液与实验室自制芝麻油按一定的料油比混合，置于集热式恒温加热磁力搅拌器中油浴加热反应一定时间，再置于干燥器中冷却至室温，以5 000 r/min离心10 min，过滤得上层浓香型芝麻油反应产物。

1.2.3 不同酶解条件对浓香型芝麻油反应产物感官评分的影响

通过单因素试验分别研究不同酶解时间（2，2.5，3，3.5，4 h）、不同美拉德反应温度（110，120，130，140，150 ℃）、不同美拉德反应时间（10，20，30，40，50 min）和不同料油比（8∶1、9∶1、10∶1、11∶1、12∶1）对浓香型芝麻油反应产物感官评分的影响。

1.2.4 脱脂芝麻渣水解度的测定（pH-Stat法）[19—20]

取脱脂芝麻渣水解液2 mL于烧杯中，并测定其pH值，用1 mol/L的氢氧化钠溶液滴定，直至水解液的pH恢复到酶解前的pH，记录消耗的氢氧化钠溶液体积B。利用下式计算底物蛋白的水解度（DH）：

DH%=B×N×1α×Mp×Htot×100%。

式中：N表示滴定用NaOH标准溶液的浓度（mol/L）；B表示滴定用NaOH标准溶液的体积（mL）；α表示氨基的离解度，α=10（pH－pK）1+10（pH－pK），本试验中pK=7；Mp表示底物中蛋白质总含量（g）；Htot表示每克底物蛋白质含有的肽键毫摩尔数（mmol/g），本试验中Htot=8.38。

1.2.5 浓香芝麻油反应产物的理化指标测定

1.2.5.1 烟点的测定

采用GB/T 20795—2006中第二法——目视测定法进行测定。

1.2.5.2 色度的测定

使用3NH便携式色差仪对芝麻油的色泽进行测定。采用亨特（Hunter）色差公式表示，L*为亮度值，a*为绿度-红度值，b*为蓝度-黄度值。

1.2.5.3 皂化值的测定[21]

称取浓香型芝麻油反应产物0.5 g记作m，置于250 mL烧瓶中，加入0.1 mol/L氢氧化钾-乙醇溶液50 mL，沸水浴中回流30～60 min，至烧瓶内液体澄清即为脂肪皂化终点。之后冷却至室温，加入1%酚酞指示劑2滴，用0.1 mol/L HCl溶液滴定剩余的碱，记录盐酸用量V1。同时另做一空白试验，记录空白试验盐酸的用量V0。皂化值SV（mg/g）的计算公式如下：

SV=（V0－V1）×0.1×56.11m。

1.2.5.4 酸价的测定

称取浓香型芝麻油反应产物3 g于锥形瓶中，加入中性乙醚-乙醇混合溶液50 mL，摇动使试样溶解，再加入2滴酚酞指示剂，用0.1 mol/L氢氧化钾溶液滴定至出现微红色，且30 s不消失，记下消耗的碱液毫升数V，酸价X（mg KOH/g芝麻油）的计算公式如下：

X=V×0.1×56.11m。

1.2.5.5 水分及挥发物的测定[22]

按照GB 5009.236—2016中空气烘箱法进行测定。

1.2.6 浓香型调和芝麻油的调配试验

将浓香型芝麻油的风味产物与实验室自制芝麻油分别按1∶6、1∶8、1∶10、1∶12、1∶14复配，进行感官评价。

1.2.7 浓香型芝麻油的感官评价

由具有食品专业背景的10名评价员对浓香型芝麻油产品进行感官评价，识别、鉴定芝麻油样品的芝麻风味、焦糊味、香味持久性与色泽。所有感官测试均在室温下进行3次。采取指标打分方式进行评价，对每个参数的感官分析结果取平均值，同时根据各参数的权重，对试验样品进行综合评分，芝麻油感官评价表见表1。

1.3 数据处理

所有试验至少重复3次，试验数据采用平均值表示，采用Excel 2019 进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 酶解时间对脱脂芝麻渣蛋白质水解度的影响

碱性蛋白酶的酶解时间对脱脂芝麻渣蛋白质水解度的影响见图1。

由图1可知，随着酶解时间的延长，脱脂芝麻渣的蛋白质水解度逐渐升高，达到18%左右，说明酶解时间的增加有利于蛋白质的水解，碱性蛋白酶与脱脂芝麻渣充分接触，使更多的蛋白质水解成氨基酸[23]。当酶解时间大于3.5 h时，水解度的变化趋势不明显。说明当酶解时间为3.5 h时，脱脂芝麻渣的蛋白质水解度趋于平衡。但最佳的酶解时间还需结合美拉德生香源反应制备的浓香型芝麻油反应产物的品质决定。

2.2 酶解时间对浓香型芝麻油风味反应产物感官评分的影响

酶解时间对美拉德生香源反应制备的浓香型芝麻油风味反应产物感官评分的影响见图2。

由图2可知，随着酶解时间的增加，浓香型芝麻油产品的芝麻风味评分先增大后减小，当酶解时间为3 h时，芝麻风味最佳；香味持久性评分随着时间的延长先升高后降低，当酶解时间为2.5 h时，香味持久性最好；色泽评分随着酶解时间的增加先升高后降低，当酶解时间为3 h时，色泽最优；焦糊味是影响浓香型芝麻油产品的不利因素，因此焦糊味越低越好，随着酶解时间的增加，焦糊味均增大，当酶解时间为3 h时，焦糊味较小；综合评分方面，随着酶解时间的延长，综合评分先升高后降低，当酶解时间为3 h时，浓香型芝麻油的综合评分最高。因此，综合分析，选择3 h为最佳的酶解时间。

2.3 美拉德反应温度对浓香型芝麻油风味反应产物感官评分的影响

美拉德反应温度对美拉德生香源反应制备的浓香型芝麻油风味反应产物感官评分的影响见图3。

美拉德反应温度是影响美拉德生香源反应的主要因素之一，温度的高低直接影响美拉德产物的种类和反应体系的色泽及风味[24]。由图3可知，随着反应温度的升高，浓香型芝麻油的芝麻风味评分先增大后减小，当反应温度为120 ℃时，芝麻风味最佳；香味持久性评分呈现波动式变化，当反应温度为120 ℃时评分为3.0，与140 ℃时的评分3.25较接近；色泽评分随着反应温度的升高逐渐减小，当反应温度为110～130 ℃时评分较高，为4.0，当反应温度为150 ℃时评分最低，为2.0；当反应温度为120 ℃时，焦糊味最小；结合综合评分，当反应温度为120 ℃时，整体评分最高（>4.0）。因此，选择120 ℃为最佳的美拉德反应温度。

2.4 美拉德反应时间对浓香型芝麻油风味反应产物感官评分的影响

美拉德反应时间对美拉德生香源反应制备的浓香型芝麻油风味反应产物感官评分的影响见图4。

美拉德反应时间是影响美拉德生香源反应的又一重要因素，在一定温度条件下，反应时间越长，美拉德反应越充分，生成的风味物质也更丰富[25-27]。由图4可知，浓香型芝麻油的芝麻风味评分随着反应时间的延长先增大后减小，当反应时间为30 min时，芝麻风味评分最高，40 min时评分次之；香味持久性评分整体呈先降低后升高的趋势，当反应时间为40 min时，香味持久性评分最高；焦糊味评分随着反应时间的增加而减小，说明随着反应时间的延长，生成了更多焦糊味的风味物质，反应时间为10 min时焦糊味最轻；综合评分方面，随着反应时间的延长，综合评分先增大后减小，当反应时间为40 min时，综合评分最高。因此，选择40 min为最佳的美拉德反应时间。

2.5 料油比对浓香型芝麻油风味反应产物感官评分的影响

料油比对美拉德生香源反应制备的浓香型芝麻油风味反应产物感官评分的影响见图5。

由图5可知，浓香型芝麻油的芝麻风味评分随着料油比的增大先增大后减小，当料油比为1∶9～1∶10时，芝麻风味评分最高；香味持久性评分的变化趋势与芝麻风味评分的变化趋势相近，当料油比为1∶10时，浓香型芝麻油的香味持久性最好；色泽评分随着料油比的增大先上升后下降，料油比为9∶1时评分最高，其次为料油比1∶10；焦糊味评分呈波动式变化，料油比为1∶11时焦糊味较大，料油比为1∶9～1∶10时焦糊味较小；综合评分方面，随着料油比的增大，综合评分先逐渐增大而后减小，当料油比为1∶10时，综合评分最高。因此，选择1∶10为最佳的料油比。

2.6 浓香型芝麻油风味反应产物的理化指标

基于2.1～2.5的分析结果，选择各因素的最优条件制备浓香型芝麻油风味反应产物，对其理化指标进行测定，并与市售的小磨香油进行对比，具体结果见表2。

由表2可知，浓香型芝麻油风味反应产物的酸价为1.06 mg/g，水分及挥发物含量为0.04%，均远小于GB/T 8233—2018《芝麻油》中一级芝麻香油质量指标的相关要求，且其酸价、皂化值、水分及挥发物和烟点均优于市售小磨香油，并具有浓厚的芝麻油香味，色泽透明。这可能与美拉德反应使浓香型芝麻油风味反应产物中富含氮氧化物和含硫化合物有关，这两类化合物也是芝麻风味的主要来源，从而显著提升了芝麻香[28-29]。

2.7 浓香型芝麻油风味产物与芝麻油调配比例对调和油感官评分的影响

浓香型芝麻油风味产物与芝麻油调配比例对调和油感官评分的影响见图6。

将用美拉德生香源反应获得的浓香型芝麻油风味产物与普通芝麻油进行调配，以期获得浓香型调和芝麻油。由图6可知，随着调配比的增大，调和芝麻油的芝麻风味评分和香味持久性评分整体呈先上升后下降的趋势，当调配比为1∶12时，芝麻风味评分和香味持久性评分均最高；色泽评分和焦糊味评分均随着调配比的增大先上升后下降，当调配比为1∶12时，调和油的色泽最好，焦糊味较轻；综合评分方面，随着调配比的提高，综合评分先升高后降低，当调配比为1∶12时，综合评分最高。因此，综合分析，选择调配比1∶12为浓香型芝麻油风味反应产物与市售芝麻油的最佳调配比，在此条件下加工的浓香型调和芝麻油品质最好。

3 结论

以水代法副产物芝麻渣制得的脱脂芝麻渣为原料，经碱性蛋白酶处理获得一定水解度的酶解液，将其与精制芝麻油混合进行美拉德生香源反应制备浓香型芝麻油风味反应产物。研究了酶解时间、美拉德反应温度、美拉德反应时间和料油比对浓香型芝麻油风味反应产物感官评分的影响，确定最佳工艺条件为酶解时间3 h、美拉德反应温度120 ℃、美拉德反应时间40 min、料油比1∶10。在该条件下制備的浓香型芝麻油风味产物符合GB/T 8233—2018《芝麻油》中一级芝麻香油质量指标的相关要求，色泽透明，具有浓厚的芝麻香。并探究了浓香型芝麻油风味产物与普通芝麻油的最优配比，以感官评分为指标，浓香型芝麻油风味产物与普通芝麻油的最佳调配比为1∶12，在此条件下加工的浓香型调和芝麻油品质最好。

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收稿日期：2023-08-21

基金项目：2021年安徽省重点研究与开发计划项目（202104a06020016）；压榨芝麻油同源提香关键技术研究及产业化；2022年凤阳县“凤翔”人才团队项目；2022年滁州市第四批“113”产业创新团队

作者简介：李菁（1985—），女，湖北孝感人，实验师，硕士，研究方向：食品加工。

*通信作者：何述栋（1984—），男，山东肥城人，副教授，博士，研究方向：食品科学。