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美拉德生香源反應制備濃香芝麻油工藝優化

發布日期:2022-04-06 18:15來源:中國油脂作者:劉春曉,(lkmoo上點擊次數:


   芝麻油,又稱香油,因其香味濃郁、口感綿長,營養豐富并具有獨特的風味,深受消費者的喜愛[1-3]。芝麻油具有天然的烤芝麻香味[4-5],是重要的藥食兩用食物[6]。目前,芝麻油的加工主要采用傳統的生產工藝,如壓榨法、壓濾法、水代法等[7-8],但是傳統工藝生產芝麻油時產生香味的過程往往得不到穩定控制,高溫壓榨也容易產生致癌物苯并芘[9]。 美拉德反應是氨基化合物與羰基化合物之間發生的一系列復雜反應,通過控制原材料、溫度及加工方法可產生誘人的色澤、濃郁的芳香及醇厚的滋味[10-11]。在食品加工中,美拉德反應可用于制備濃香油脂[12-14]。利用美拉德生香源反應制備的芝麻油不僅具有濃郁的芝麻香味,而且可以克服傳統工藝生產芝麻油的缺點;同時以精煉芝麻油為原料,解決了傳統水代法制備濃香芝麻油得率低、勞動強度大、副產品浪費、污染環境等問題,是一種極具潛力的濃香芝麻油的加工方式[15-16]。 目前,對以美拉德生香源反應制備濃香芝麻油的研究較少,且主要采用單一底物的單一酶解液狀態,未見不同底物酶解成不同酶解液狀態對濃香芝麻油風味影響的報道。因此,本文以芝麻粕、芝麻餅、芝麻渣為底物進行酶解,探索不同底物、不同酶解液狀態對濃香芝麻油風味的影響,在此基礎上,以感官綜合評分為指標,通過單因素實驗和正交實驗優化濃香芝麻油制備工藝條件,以期為濃香芝麻油的工業生產提供參考。
     1材料與方法
     1.1實驗材料
     1.1.1原料與試劑 芝麻餅、芝麻粕、芝麻渣,瑞福油脂股份有限公司;精煉芝麻油、小磨香油,益海嘉里有限公司;冷榨芝麻油,山東香達人食品股份有限公司。 鹽酸、氫氧化鈉、正己烷、硼酸、濃硫酸、硫酸銅、硫酸鉀、雙色指示劑(溴甲酚綠-亞甲基紅指示劑)、3,5-二硝基水楊酸、碳酸鈉、95%乙醇、乙醚、乙酸、異辛烷、磷酸,均為分析純,國藥集團上?;瘜W試劑有限公司;Alcalase堿性蛋白酶,上海源葉生物科技有限公司。
     1.1.2儀器與設備 DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器,鞏義市英峪予華儀器廠;ZN-100A型粉碎機,上海恒平科學儀器有限公司;TD5A-WS離心機,湖南省凱達科學儀器有限公司;FE20 pH 計,梅特勒-托利多公司;HH型恒溫水浴鍋,上海博迅實業有限公司醫療設備廠;K9840自動凱氏定氮儀、SOX406脂肪測定儀,濟南海能儀器股份有限公司。
     1.2實驗方法
     1.2.1芝麻餅、芝麻粕、芝麻渣的組成成分分析 蛋白質含量的測定參照GB 5009.5—2016,粗脂肪含量的測定參照GB 5009.6—2016,粗纖維含量的測定參照GB 5009.88—2014,灰分含量的測定參照GB 5009.4—2016,水分含量的測定參照GB/T 10358—2008。
     1.2.2脫脂芝麻餅與脫脂芝麻渣的制備 將芝麻餅與芝麻渣分別于50 ℃烘箱烘8 h,粉碎機粉碎后,用正己烷浸泡脫脂,油層浸出后棄去上層正己烷,更換新的正己烷,直至上層正己烷澄清透明為止。在通風櫥中揮干正己烷,磨粉后過0.180 mm(80目)篩,制得脫脂芝麻餅與脫脂芝麻渣,備用。
     1.2.3濃香芝麻油的制備 分別將芝麻餅、芝麻粕、芝麻渣粉碎過0.180 mm(80目)篩,作為底物[17-18]。稱取100 g底物,按料液比1∶ 5加水溶解,在一定pH下加入3 000 U/g的Alcalase堿性蛋白酶,充分混合均勻,置于50 ℃的水浴鍋中酶解反應一定時間后,以4 000 r/min離心10 min,取不同狀態的酶解液20 g,加入一定的還原糖和甘油,以料油比1∶ 10加入精煉芝麻油混合,加熱至120 ℃,反應30 min后置于干燥器中冷卻至室溫,離心過濾得到濃香芝麻油。
     1.2.4感官評價體系的建立 由武漢輕工大學食品科學與工程學院的30名評估者對濃香芝麻油進行感官評價,評估者在評估前根據ISO 8586-1(2012)的準則接受培訓,并通過了篩選測試,以便熟悉芝麻油的感官屬性并提高其識別、鑒定芝麻油樣品的芝麻風味、焦糊味和香味持久性的能力。感觀評價時,要求評估者對每個樣品進行品嘗,并鑒定芝麻油樣品的風味,獨立打分。品嘗一個樣品后,評估人員應使用溫水漱口,以免影響下一個樣品的感官評估。所有感官測試均在室溫下進行3次。采取指標打分方式進行評價,對每個參數的感官分析結果取平均值,同時根據各參數權重,對實驗樣品進行綜合評分。濃香芝麻油感官評價標準見表1。

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 如果有其他異味,另外用文字進行描述。對感官評價結果進行分析時,首先考察芝麻風味的強度,以芝麻風味最強為最佳;其次考察香味持久性,香味越持久,說明提香工藝過程越徹底,風味油脂品質較好;最后考察熱反應產香過程中產生的焦糊味,由于高溫反應,可能產生少量焦糊味,焦糊味是濃香芝麻油風味的重要組成部分,因此必不可少,但過高的焦糊味會造成產品風味品質的下降,消費者可接受度較差,因此以焦糊味強度弱為宜。濃香芝麻油的其他風味以無異味為宜[16]。
    1.2.5芝麻油理化指標的測定 水分及揮發物的測定參照GB 5009.236—2016,過氧化值的測定參照GB 5009.227—2016,酸值的測定參照GB 5009.229—2016,碘值的測定參照GB/T 5532—2008,皂化值的測定參照GB/T 5534—2008,色澤的測定參照GB/T 22460—2008。

    2結果與分析
    2.1底物對濃香芝麻油感官評價的影響 芝麻餅、芝麻粕、芝麻渣的組成成分見表2。 由表2可知:芝麻粕的蛋白質、粗纖維含量最高,粗脂肪含量最低;而芝麻渣的蛋白質、粗纖維含量最低,粗脂肪含量最高。 按1.2.3方法,分別以芝麻餅、芝麻粕、芝麻渣為底物,在酶解pH 8.0,酶解時間3.0 h,以酶解上清液與酶解沉淀質量比1∶ 1為原料,還原糖添加量2.0%,甘油添加量1.0%條件下制備濃香芝麻油,對濃香芝麻油進行感官評價,結果如圖1所示。

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由圖1可知:以芝麻粕為底物制備的濃香芝麻油在芝麻風味、香味持久性上得分最高,綜合評分也最高; 以芝麻餅為底物制備的濃香芝麻油次之; 以芝麻渣為底物制備的濃香芝麻油在芝麻風味和香味持久性方面的得分最低 ,綜合評分也最低。 原因可能與芝麻粕中蛋白質含量最高有關[18]。 為了進一步探討底物粗脂肪含量對濃香芝麻油感官評價的影響,按1.2.2方法對芝麻餅與芝麻渣進行脫脂,用相同的工藝制備濃香芝麻油并進行感官評價。脫脂芝麻餅、脫脂芝麻渣組成成分見表3,感官評價得分見圖2。

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2.2酶解液狀態對濃香芝麻油感官評價的影響 按1.2.3方法,分別以芝麻餅、芝麻粕、芝麻渣為底物,在酶解pH 8.0,酶解時間3.0 h,分別以酶解上清液與酶解沉淀質量比1∶ 1、酶解上清液、酶解上清液與酶解沉淀質量比2∶ 1為原料,還原糖添加量2.0%,甘油添加量1.0%條件下制備濃香芝麻油,對濃香芝麻油進行感官評價,結果見圖3。

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由圖3可知,芝麻餅、芝麻粕和芝麻渣為底物時,均為以酶解上清液與酶解沉淀質量比1∶ 1為原料時制備的濃香芝麻油感官綜合評分最高,而以酶解上清液為原料時制備的濃香芝麻油在各項評分中最低。這可能是因為酶解上清液與酶解沉淀質量比為1∶ 1時,參與美拉德反應的芝麻多肽含量最高,其與還原糖的比例最佳。而純酶解上清液中芝麻多肽與還原糖含量較低,不利于美拉德反應的發生[19]。但對比發現,以酶解上清液制備的濃香芝麻油焦糊味得分最低,這可能是因為離心除去了固體雜質,使得反應更加均勻。綜合考慮,選擇芝麻粕酶解上清液與酶解沉淀質量比1∶ 1為原料,通過美拉德生香源反應制備濃香芝麻油。
   2.3濃香芝麻油制備的單因素實驗
   2.3.1酶解pH對濃香芝麻油感官評價的影響 以芝麻粕為底物,在酶解時間3.0 h、以酶解上清液與酶解沉淀質量比1∶ 1為原料、還原糖添加量2.0%、甘油添加量1.0%條件下制備濃香芝麻油,按1.2.4方法進行感官評價,得出各感官特性指標平均值,繪制雷達圖,考察酶解pH對濃香芝麻油感官評價的影響,結果見圖4。

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由圖4可知,隨著酶解pH 的增加,濃香芝麻油感官綜合評分先升高后降低,在酶解pH為8.0時,濃香芝麻油綜合評分最高,芝麻風味最為濃烈,香味持久性最強,焦糊味適中。因此,綜合評價以酶解pH 8.0為最佳。
   2.3.2還原糖添加量對濃香芝麻油感官評價的影響 以芝麻粕為底物,在酶解pH 8.0、酶解時間3.0 h、以酶解上清液與酶解沉淀質量比1∶ 1為原料、甘油添加量1.0%條件下制備濃香芝麻油,按1.2.4方法進行感官評價,得出各感官特性指標平均值,繪制雷達圖,考察還原糖添加量對濃香芝麻油感官評價的影響,結果見圖5。

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由圖5可知,隨著還原糖添加量的增加,濃香芝麻油綜合評分先上升后降低,當還原糖添加量為2.5%時,綜合評分最高,這是因為美拉德反應在初級反應階段中主要反應物為含游離氨基的化合物和還原糖或羰基化合物[20-21]。芝麻風味和香味持久性與綜合評分變化趨勢一致,還原糖添加量為2.5%時,芝麻風味最為濃烈,香味持久性最強。焦糊味評分隨還原糖添加量的增加呈上升趨勢。因此,綜合評價以還原糖添加量2.5%為最佳。
   2.3.3甘油添加量對濃香芝麻油感官評價的影響 以芝麻粕為底物,在酶解pH 8.0、酶解時間3.0 h、以酶解上清液與酶解沉淀質量比1∶1為原料、還原糖添加量2.0%條件下制備濃香芝麻油,按1.2.4方法進行感官評價,得出各感官特性指標平均值,繪制雷達圖,考察甘油添加量對濃香芝麻油感官評價的影響,結果見圖6。

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由圖6可知,隨著甘油添加量的增加,濃香芝麻油綜合評分平緩下降,不添加甘油時制備的濃香芝麻油的綜合評分最高,芝麻風味最為濃烈,香味持久性最強,焦糊味適中。因此,綜合評價以不添加甘油為最佳。
     2.3.4酶解時間對濃香芝麻油感官評價的影響 以芝麻粕為底物,在酶解pH 8.0、以酶解上清液和酶解沉淀質量比1∶ 1為原料、還原糖添加量2.0%、甘油添加量1.0%條件下制備濃香芝麻油,按1.2.4方法進行感官評價,得出各感官特性指標平均值,繪制雷達圖,考察酶解時間對濃香芝麻油感官評價的影響,結果見圖7。

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由圖7可知,隨著酶解時間的延長,濃香芝麻油綜合評分呈先升高后降低的趨勢,當酶解時間為3.0 h時制備的濃香芝麻油的綜合評分最高,芝麻風味和香味持久性評分均最高,焦糊味適中。因此,綜合評價以酶解時間3.0 h為最佳。
  2.4濃香芝麻油制備的正交實驗 在單因素實驗的基礎上,以濃香芝麻油的感官綜合評分作為指標,選擇酶解pH、還原糖添加量、甘油添加量和酶解時間進行L9(34)正交實驗。正交實驗因素水平見表4,正交實驗設計及結果見表5

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由表5可知,4個因素對感官綜合評分影響的主次關系為C(甘油添加量)>A(酶解pH )>B(還原糖添加量)>D(酶解時間)。最優因素水平組合為A2B2C1D3,即酶解pH 8.0、還原糖添加量2.5%、不添加甘油、酶解時間3.0 h。在最優條件下進行驗證實驗,濃香芝麻油的感官綜合評分達5.5分。
     2.5濃香芝麻油質量分析 基于上述實驗結果,在以芝麻粕為底物、料液比1∶ 5、酶解時間3.0 h、酶解pH 8.0、以酶解上清液與酶解沉淀質量比1∶ 1為原料、還原糖添加量2.5%、不添加甘油、反應溫度120 ℃、反應時間30 min條件下制備濃香芝麻油,檢測濃香芝麻油理化指標,并與市售的冷榨芝麻油、精煉芝麻油、小磨香油進行對比,結果如表6所示。

由表6可知,濃香芝麻油水分及揮發物含量為0.04%,優于精煉芝麻油、冷榨芝麻油和小磨香油,酸值和過氧化值優于小磨香油,各項理化指標均符合GB/T 8233—2018一級成品芝麻油標準。濃香芝麻油顏色雖然較3種市售芝麻油的深,但芝麻風味更加濃郁,香味更加持久。
   3 結論 

以芝麻餅、芝麻粕、芝麻渣為底物,采用堿性蛋白酶進行酶解,得到不同狀態的酶解液,再加入精煉芝麻油,通過美拉德生香源反應制備濃香芝麻油。以感官綜合評分為指標,研究不同反應底物和酶解液狀態對濃香芝麻油感官評價的影響,并通過單因素實驗和正交實驗優化濃香芝麻油制備的工藝條件。結果表明,濃香芝麻油制備的最佳工藝條件為:以芝麻粕在pH 8.0的條件下酶解3.0 h后離心得到酶解上清液與酶解沉淀質量比1∶ 1為原料,添加2.5%的還原糖,不添加甘油,用美拉德生香源反應制備濃香芝麻油。在最佳工藝條件下,濃香芝麻油感官綜合評分達5.5分。所制備的濃香芝麻油理化指標均達到一級成品芝麻油國家標準,與市售芝麻油相比,芝麻風味更濃郁,香味持久性更強。
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