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芝麻是人类已知的最古老的油料作物之一，含油量约为50%，经炒籽后压榨可得香气浓郁的芝麻香油。芝麻油富含不饱和脂肪酸油酸和亚油酸，以及芝麻酚、芝麻素、芝麻林素和生育酚等天然抗氧化成分，具有降血脂、防止动脉粥样硬化、抗衰老等功效。传统的热风烤籽能耗高、效率低、加热温度高且不均匀，易造成芝麻油中生育酚等营养物质的热损失，同时可能会产生杂环胺和多环芳烃等致癌物质。此外，长时间的高温会造成芝麻粕蛋白严重变性，导致产品仅能作为饲料或肥料低价售出，严重影响了全芝麻籽的综合利用价值。
河南工业大学粮油食品学院的赵宇航、尹文婷*、汪学德*等人全面深入地研究微波预处理作为一种新型产香技术，对芝麻油香气、感官、营养和安全品质的综合影响，以期为微波预处理技术在芝麻油生产中的应用提供一定理论基础。
1、微波预处理对芝麻籽表面结构的影响
不同微波功率下处理6 min后芝麻籽表面结构如图1所示。未处理芝麻籽表面结构排列整齐、完整无破损；当微波功率增大到360 W时芝麻籽表面开始出现明显的破损和孔洞；随着微波功率的持续增大，表面破损程度逐渐增加，这可能是因为芝麻籽吸收的能量增大，水分流 失增加，导致表面干燥、破损程度增加。
2、微波预处理对芝麻籽温度、水分、NSI和出油率的影响
如图2A、B所示，随着微波功率的增大，芝麻籽温度升高，水分质量分数降低。微波加热主要通过芝麻籽中极性水分子的振动，初始芝麻籽中水分质量分数较高，吸收的微波能量也较高，因此前期温度上升较快；随着微波功率的增大，芝麻籽中水分质量分数降低，芝 麻籽吸收的能量降低，因此芝麻籽升温速度减缓。
如图2C所示，生芝麻粕的NSI为11.7%，随着微波功率的增大，脱脂芝麻粕的NSI逐渐增加（P＜0.05），在540 W时达到最大（18.07%），继续增大功率后NSI降低（P＜0.05）。研究发现，NSI的提高有助于改善蛋白质的吸水性、吸油性、乳化性和起泡性等功能。因此，适度的微波预处理可以提高芝麻粕的NSI，从而增加芝麻粕蛋白的加工和利用价值。
如图2 D所示，微波预处理芝麻籽的出油率（30.02%～31.93%）显著高于生芝麻籽（24.89%）（P＜0.05）。
3、微波预处理对脱脂芝麻粕的总糖和氨基酸质量分数的影响
随着微波功率的增大，脱脂芝麻籽的总糖质量分数从8.98%下降至4.19%（图3），氨基酸质量分数从43.47%（540 W）下降到31.91%（900 W）（P＜0.05）（表1），表明更多的糖和氨基酸可能参与了美拉德反 应和焦糖化反应。其中，900 W微波预处理6 min后，半胱氨酸和赖氨酸的损失率最高，分别降低55.56%和49.61%，其次为丝氨酸和精氨酸，分别降低30.93%和29.87%，表明它们可能是美拉德反应的主要氨基酸底物。
4、微波预处理对芝麻油色泽、酸价、过氧化值、氧化诱导时间的影响
随着微波功率的增大，芝麻油的红值和黄值均显著升高（P＜0.05）（图4A）。芝麻油的酸价随微波功率的增大呈现先降低后升高的趋势（P＜0.05）（图4B）。与冷榨芝麻油（0 W）相比，微波预处理显著降低了芝麻油的过氧化值（P＜0.05）（图4C）。芝麻油的过氧化值随着微波功率的增大无显著变化，在900 W时出现小幅回升。此外，微波 预处理显著延长了芝麻油的氧化诱导时间，即增强了氧化稳定性（P＜0.05）（图4D）。
5、微波预处理对芝麻油中生育酚含量的影响
如图5所示，冷榨芝麻油中γ-生育酚含量为392.18 mg/kg，随着微波功率的增大，在720 W时达到最高（462.92 mg/kg），继续增大功率后γ-生育酚含量下降（P＜0.05）。
6、微波预处理对芝麻油中木脂素含量的影响
如表2所示，微波预处理对芝麻油中芝麻素含量没有显著影响；增大微波预处理的功率显著提高了芝麻油中芝麻酚含量（P＜0.05），由360 W条件下的13.01 mg/100 g增加至900 W条件下的15.78 mg/100 g，同时显著降低了芝麻林素含量（P＜0.05）。
7、微波预处理对芝麻油中杂环胺和多环芳烃含量的影响
如图6所示，冷榨芝麻油中未检测到Harman和Norharman；随着微波功率的增大，芝麻油中Harman和Norharman含量逐渐升高（P＜0.05）。在传统热风烤籽所得芝麻油中检测到杂环胺（Harman和Norharman）总量为729.54～841.36 ng/g。微波预处理所得芝麻油的Harman和Norharman总量为33.19～143.88 ng/g，显著低于热风烤籽芝麻油。
如图7所示，芝麻油中PAH4含量（苯并[a]蒽、䓛、苯并[b]荧蒽、苯并[a]芘含量总和）随着微波功率的增大而增加（P＜0.05），所得芝麻油的PAH4含量为0.40～9.03 ng/g，未超过欧盟食用油PAH4的限量标准（10 ng/g），且显著低于Ji Junmin等在传统烤箱烤籽（200 ℃、40 min）所得芝麻油中检出的PAH4含量（18.54 ng/g）。苯并[a]芘为已知的1类致癌物，在微波预处理所得芝麻油中苯并[a]芘含量（0～0.98 ng/g）未超过我国国家标准规定限量（10 ng/g）。
8、微波预处理对芝麻油风味感官品质的影响
如图8所示，生青味、木质味和土腥味在冷榨芝麻油中最强，烤芝麻味、坚果味、焦香味、烟熏味随着微波预处理功率的增大而逐渐增强。随着微波预处理功率的增大，芝麻油的甜香味强度先增加后降低。
9、微波预处理对芝麻油中香气活性成分的影响
在冷榨和5组微波预处理芝麻油中共检测到767种挥发性成分，共鉴定出91种香气活性物质（表3）。
杂环类香气物质
随着微波预处理功率的增大，杂环类物质的总含量逐渐升高（P＜0.05）（图9），使芝麻油的烤芝麻味、焦香味、坚果味、焦糊味、烟熏味和苦味等逐渐增强（图8）。这是因为微波预处理产生的热量使芝麻籽温度升高、水分质量分数降低，促进美拉德反应形成更多的杂环类物质。含氧的呋喃类气味物质（25～1 966 μg/kg）赋予芝麻油甜香和焦糖味等气味特征，它们是焦糖化反应或脂质氧化反应的产物。
羰基类香气物质
随着微波功率的增大，芝麻油中醛类（124～3 834 μg/kg）和酮类（未检出至986 μg/kg）的含量先升高后降低（P＜0.05）。醛类和酮类物质主要来源于脂质氧化或氨基酸Strecker降解产物。低功率下微波预处理使芝麻籽中脂肪酸氧化程度加剧，导致醛类和酮类等羰基类物质逐渐增加。随着微波功率持续增大，强反应活性的羰基化合物发生缩合反应或与其他氨基化合物进一步反应形成了杂环类物质。
苯酚类气味物质
4-乙烯基-2-甲氧基苯酚和2-甲氧基苯酚（烟熏味）可能来源于微波预处理过程中芝麻籽中羟基衍生物的脱羧反应或木脂素的降解，二者含量整体随微波功率的增大而增加（P＜0.05）（图9和表3），使芝麻油烟熏味逐渐增强。
结论
微波预处理对芝麻油的香气、感官、营养和安全品质均有显著影响。随着微波功率的增大，芝麻籽的出油率显著升高；芝麻油中杂环类香气物质含量增加，同时坚果味、焙烤味、烤芝麻味等风味增强。微波预处理提高了芝麻油中生育酚和芝麻酚的含量以及氧化稳定性。此外，适度增大微波功率能够提高芝麻粕蛋白的溶解性，有利于实现芝麻蛋白的高值化利用。但过高功率的微波预处理会引起生育酚和芝麻蛋白等营养物质的热损失，同时可能增加杂环胺和多环芳烃等有害物质的产生。综上所述，适度的微波预处理可以赋予芝麻油浓郁的风味，提高芝麻油的营养价值和氧化稳定性，有利于实现全芝麻的高值化利用，解决我国芝麻油副产品资源严重浪费的问题。微波作为一种高效、快速、绿色的新型产香技术在芝麻香油的加工和提高芝麻粕的利用价值方面具有明显的优势和良好的应用前景。
本文《微波预处理对芝麻油风味、营养和安全品质的影响》来源于《食品科学》2023年44卷第9期47-57页，作者： 赵宇航，尹文婷，汪学德，朱新亮，胡 鹏 。 DOI: 10.7506/spkx1002-6630-20220719-223 。点击下方 阅读原文 即可查看文章相关信息。
实习编辑：宁波大学食品与药学学院 俞逸岚；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网。
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