低温制取芝麻油的研究进展

粮油食品科技第20卷2012年第6期

油脂加工

低温制取芝麻油的研究进展

刘日斌，汪学德

(河南工业大学粮油食品学院，河南郑州450001)

要:综述了低温制取芝麻油的工艺方法;低温萃取既能提取品质优良的芝麻油，又能得到蛋白

低变性的芝麻粕，保证了芝麻油充分利用和芝麻蛋白的综合利用;低温萃取方法主要包括:低温压榨、超临界萃取、亚临界萃取及碱提法等。从低温压榨、超临界萃取、亚临界萃取三种不同生产工艺介绍芝麻油的制取及其对芝麻油和芝麻蛋白的影响。

关键词:芝麻油;芝麻蛋白;低温压榨;超临界流体萃取;亚临界流体萃取摘

+

中图分类号:TS225．11

文献标识码:A文章编号:1007－7561(2012)06－0041－04

Researchprogressonextractionofsesameoilatlowtemperature

LIURi－bin，WANGXue－de

(CollegeofFoodScienceandEngineering，HenanUniversityofTechnology，ZhengzhouHenan450001)Abstract:Theprocessofextractingsesameoilatlowtemperatureswasresearched．Thetechniquenoton-lyextractedgoodqualitysesameoil，butalsoobtainedsesamemealwithactivityprotein，toensurethecomprehensiveutilizationofsesameoilandsesameprotein．Thelowtemperatureextractionmethodsin-clude:low－temperaturesqueezingandsupercriticalextraction，subcriticalextractionandalkaliextrac-tionandsoon．Thethreedifferentextractions(low－temperaturesqueezing，supercriticalextractionandsubcriticalextraction)andtheirinfluenceonsesameoilandsesameproteinweremainlyintroduced．Keywords:sesameoil;sesameprotein;low－temperaturesqueezing;supercriticalfluidextraction;subcriticalfluidextraction

芝麻(Sesamumindicum)属脂麻科，芝麻属，是一年生草本植物胡麻的种籽。芝麻是我国主要优质油料作物之一。芝麻籽粒含油一般在50%以上，加工出油率45%左右，在主要几种油料作物中是含油量最高的作物

［1］

萃取、微波萃取、亚临界萃取等。水代法制得的小磨香油是一种脂香味独特而浓郁的高级调味油，而且油内含脂溶性不皂化物较多，抗氧性强，然而水代法生产劳动强度大，出油率低，麻渣水分含量过高，蛋白质严重变性等弊端;溶剂浸出法存在风味不佳、工艺复杂、投资大、成本高、有溶剂残留等问题;普通压榨法则需要经高温蒸炒，易造成蛋白质严重变性，以及热不稳定成分部分被破坏、损失，另外容易导致致癌物质苯并芘超标。研究芝麻不经高温蒸炒，低温下进行压榨或萃取取油的工艺，在获取品质优良芝麻油的同时，得到蛋白质活性高的芝麻粕。本文主要对低温压榨、超临界萃取和亚临界萃取等三种低温制油方法进行介绍。11．1

低温压榨芝麻油的制取低温压榨基本原理

低温压榨就是加工的油料不经过传统热榨工艺的蒸炒处理，在低于65℃的温度下借助机械力将油脂从原料中挤压出来的压榨工艺

［3］

。芝麻油品质优良，含有丰富的油

酸、亚油酸、花生四烯酸，对降低胆固醇、软化血管，防治因血管硬化引起的疾病非常有益。同时，还含有芝麻酚、芝麻素、维生素E等抗氧化物质，具有明显的延缓衰老的作用，因此，芝麻油素有“油中之王”之称

［2］

。芝麻油以它丰富的营养和独特的风味

深受世界各国人民的喜爱，由于饮食习惯的不同及对芝麻油品质的要求不同，因此发展出各种不同的芝麻油生产工艺。传统的方法有:水代法、高温压榨法(包括螺旋压榨和液压压榨)、溶剂浸出法。新研究的方法有:酶法、超临界CO2萃取、碱提法、超声波

收稿日期:2012－09－29

基金项目:现代农业产业技术体系建设专项资金资助(CARS－15－

1－10)

1987年出生，作者简介:刘日斌，男，福建龙岩人，在读研究生．

:，，1962，，．通讯作者汪学德男年出生硕士教授

。在冷榨过程中

瑒瑡

油脂加工

油料种籽主要发生物理变化，如物料变形、油脂分离等。根据机械外力不同的方法，冷榨可以用液压压榨法或者用螺旋压榨法均可。1．2

低温压榨工艺流程

［4］

粮油食品科技第20卷2012年第6期

值有所偏高。冷榨芝麻油中的芝麻素含量明显高于热榨芝麻油，而芝麻酚含量明显偏低，生育酚含量相近，冷榨芝麻油比热榨芝麻油的氧化诱导时间短9h左右，说明其氧化稳定性没有热榨芝麻油好。液压冷榨芝麻饼粗脂肪能降到16．63%，粗蛋白达到了54．09%，蛋白质溶解度NSI值为23．50%。另外，冷榨工艺对芝麻蛋白的氨基酸破坏作用很小，能显著提高其食用价值和营养价值;钟雪玲等人

［4］

芝麻→清选除杂→水洗脱皮→热风干燥→榨油机冷榨→沉淀精制→冷榨芝麻油

↓

冷榨芝麻饼→脱脂→粉碎→食用芝麻蛋白粉

油料低温压榨技术是近年来才开始发展的新的压榨技术，目前工业上应用较少，还处于起步阶段。它主要有以下优点

［4－7］

以白

芝麻为原料，通过湿法脱皮，再经过低于80℃条件下进行螺旋压榨，并以入榨水分、温度、压榨次数、榨轴转速4因素研究了单因素实验和正交试验，确定了最佳压榨实验条件:压榨次数5次、入榨水分9%、压榨温度65℃、榨轴转速30r/min。得到脱皮冷榨芝麻饼的残油为14．73%，冷榨饼的蛋白质NSI值为7．39%。

目前，芝麻冷榨工艺技术已在国内个别芝麻加工企业工业生产中得到初步应用，产品主要出口到东南亚的一些国家，随着对冷榨芝麻产品的进一步深入开发和国内消费市场对冷榨芝麻产品的认知到位，芝麻冷榨工艺技术在中国芝麻油加工业将有很好的应用前景。2

超临界流体萃取芝麻油

超临界流体是指物质的温度和压力都超过了其临界温度Tc和临界压力Pc的流体，超临界流体萃取技术是指以超临界流体作为萃取介质利用其高渗透和高溶解能力来提取分离混合物的过程。一般以CO2作为超临界流体。2．1

超临界流体萃取基本原理

超临界流体萃取分离过程是利用萃取剂的溶解能力与密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体物质溶解能力的影响而进行的。在超临界状态下，流体与待分离物接触，使其有选择性地把极性不同、沸点不同和分子质量大小不同的成分分别萃取出来。然后借助减压、升温的方法使超临界流体转化成气体，被萃取

［9］

物质自动析出，从而达到分离提纯的目的。

:(1)芝麻蛋白变性程度低，

色泽浅，风味清香，便于生产高活性优质芝麻蛋白;(2)产品冷榨油是绿色、无污染的食用油脂产品，富含脂溶性营养成分和天然风味;(3)芝麻油色泽浅、酸价底，另外诱导时间长，氧化稳定性好;(4)工艺简单，不存在脱胶、脱色、脱酸等精炼过程;(5)对环境影响较小，避免了精炼过程中酸、碱、白土等化学品的消耗，皂脚、水洗废水等反应废产物对环境的污染，以及在精炼过程中的能量消耗。但是，冷榨法制油还处于起步阶段，还存在不少不足之处:(1)风味物质较少，没有水代法的好;(2)冷榨饼残油高。一般而言，冷榨饼的残油约为12%～20%，为

［7］

热榨饼的2～3倍;(3)能耗比高，没有经过蒸炒，

压榨温度低，出油难，需要高强度的压榨;(4)规模小，由于榨机设备的限制，不可能像浸出那样大规模生产。

冷榨工艺起初是在20世纪80年代末德国研究人员开始用于菜籽油脱皮冷榨，之后在其他油料制取工艺中不断得到发展。魏东等人

［5］

以脱皮白芝

以芝麻的水分含量、芝麻粉碎的颗粒度、麻为原料，

压榨温度、时间和压力为单因素进行试验，研究不同因素对油脂提取率的影响，并在此条件下选择芝麻粉碎粒度、压榨温度、压榨时间、压力4因素设计正交试验，确定了最佳冷榨条件:粒度20目、压榨温度50℃、压榨时间60min、压力40MPa。在此条件下得到芝麻油的提取率为43．46%，并发现芝麻蛋白变性小、色泽浅;刘玉兰等人

［8］

2．2超临界流体萃取工艺流程

芝麻预处理(除杂、调质、干燥、粉碎、称重等)

以整籽脱皮白芝麻

和整籽带皮白芝麻为原料，采用液压法进行冷榨，对所得的芝麻油和芝麻饼进行品质分析，得出整籽冷榨芝麻油的色泽、过氧化值、酸价等指标均明显优于整籽热榨芝麻油及芝麻香油国家标准。脱皮冷榨芝麻油的酸价明显低于不脱皮冷榨芝麻油，但过氧化瑢瑒

压力、→装料密封→进CO2→控制工艺参数(温度、CO2流量等)→超临界流体萃取→分离超临界时间、

流体和被萃取物→收集提取物

↓

回收、循环超临界CO2流体

超临界CO2流体萃取是一种新型的萃取分离技

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油脂加工

70℃条件下，得出在27．6MPa、未加乙醇麻油得率，

时，芝麻油萃取得率为11．83%，而乙醇浓度为10%时，芝麻油萃取得率为89．40%，并得知乙醇浓度和温度对萃取效率影响特别大，而脂肪酸组成与正己烷萃取所得几乎没有区别。3

亚临界流体萃取芝麻油

亚临界流体萃取是继超临界流体萃取技术之后诞生的一种新技术，主要是为了弥补超临界萃取设备容积小、造价高、能耗大、不适合大规模工业生产的缺陷而产生的一种新型萃取技术。主要萃取剂包1，1，1，2－四氟乙烷、括水、四号溶剂等，在油脂运用中，一般以四号溶剂为代表。3．1

亚临界流体萃取技术原理

亚临界流体萃取技术原理和超临界流体萃取技术一样，都是利用压力和温度改变流体密度，进而影响目标物质在流体中的溶解能力，根据相似相溶的原理达到萃取的目的，再通过升温、减压蒸发的方法将流体与产物分离。只是流体不再是超临界流体，而是以亚临界流体形式存在，即在此条件下流体物质的温度高于其沸点但低于临界温度、压力低于其临界压力。3．2

亚临界流体萃取技术工艺流程

四号溶剂↓

芝麻原料→清理除杂→粉碎→称重→亚临界萃取→固液分离→

↓

低温粕←湿粕脱溶←湿粕

萃取混合油→混合油脱溶→毛油→物理精炼→芝麻油。

20世纪80年代初引进我国，术，由于它有其他萃取方法所没有的特殊优点

［10－13］

，所以无论在制药、食

品方面的研究，还是在生物工程等领域均得到很好的推广应用:(l)萃取能力强，提取率高;(2)超临界CO2流体的临界温度和操作温度较低，压力适中，能较好地防止热敏性物质被破坏;(3)选择能力强，改变压力和温度其中某一条件就能改变溶质的溶解能力，可以有选择地将多种物质分离，使有效成分充分富集;(4)超临界CO2的萃取时间短，同时完成提取与分离两步骤;(5)操作简单、参数容易控制，能保证有效成分和产品质量的稳定;(6)CO2便宜易得，可循环使用，降低了成本;(7)避免有机溶剂，环保，所得产品为天然绿色有机食品。但是由于萃取压力过高，设备难以制造的限制，目前多用于小型的高效成分离浓缩。

毛瑞家等人

［14］

，以黑芝麻和脱皮白芝麻为原

料，通过单因素试验和均匀试验相结合研究了芝麻油萃取工艺条件，并分析了相应毛油质量。得出在CO2流量18L/h、原料粒径范围20～40目条件下，超临界CO2萃取黑芝麻的最佳工艺条件为萃取压力25MPa、萃取温度50℃和萃取时间240min;超临界CO2萃取脱皮白芝麻的最佳工艺条件为萃取压力25．5MPa、萃取温度53℃和萃取时间240min。在最佳工艺条件下，油脂萃取率分别为87．7%和95．3%，R0．5，脱皮白芝麻油色泽Y12．1、酸值＜0．6(KOH)/(mg/g)，过氧化值2．7mmol/kg均优于黑芝麻油。超临界CO2流体萃取的芝麻毛油品质明显优于水代法、压榨法和浸出法制取油，但其芝麻油香味远不如水代法、高温压榨法所制取的芝麻油。谢春英等人

［15］

自1934年，美国的H·ROSENAL

［17］

H．P·

Trvithck利用丙烷和丁烷的混合物在试验室对油料进行了提取试验，证明了该混合溶液能从油料中提研究人员开始进行大量研究，取97%的油脂以来，发现亚临界萃取有许多优点

［18－19］

采用单因素法研究了超临界CO2流体

萃取黑芝麻和脱皮白芝麻的萃取条件对萃取结果的影响，得到最佳萃取条件:萃取压力30MPa，萃取萃取时间90min。芝麻油收率为温度50℃，

33．01%，并用气相色谱法测定了芝麻素的含量，收率为0．44%。由此可知超临界CO2萃取芝麻油，可有效富集油中芝麻素。另外，超临界CO2萃取白芝麻油的收率大于黑芝麻油的收率。超临界萃取技术在萃取油脂的同时，还可以利用脂肪酸、油中聚合物与甘油酯沸点的不同，完成后续脱胶过程，并部分起到脱酸、脱色、脱臭效果，大大简化了后续精炼

［16］

工艺。ASLIZEYNEPODABASI等人通过不同温

:(1)常温浸出，

低温脱溶，粕中的蛋白质等有效成分几乎不变性，粕残油、残溶低;(2)萃取油脂色泽浅，卵磷脂含量90℃低，油中残溶小，精炼率将提高;(3)不需蒸汽，热水即可，能耗低;(4)亚临界流体四号溶剂来源广，价格低;(5)设备密闭性好，能很好的循环利用溶剂，节能、环保;(6)产能大、可进行工业化大规模生产;(7)是生产贵重油料、化工精油和色素的理想工艺。不足之处有:(1)仍然属于有机溶剂萃取，存在一些毒性，萃取出的油脂不是理想的绿色食品;(2)一次性固定投资成本大，不亚于六号溶剂浸出;(3)耗电大，耗电大约在62kW·h/t，但是少于六

瑒瑣

度、压力和乙醇浓度三因素研究超临界CO2萃取芝

油脂加工

号溶剂浸出能耗。

［20］

1961年，日本学者，安田耕作等人用液化丁

粮油食品科技第20卷2012年第6期

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烷对大豆生坯进行了浸出研究，证明了浸出粕中水溶性蛋白保存率达到85%以上。M．P．Corso等人

［21］

将芝麻籽水分在35℃条件下烘干至含水

2．1%，再粉碎至0．72mm，进行超临界CO2萃取和亚临界丙烷萃取。在温度60℃，压力12MPa，萃取时间55min条件下，亚临界丙烷萃取得到芝麻油得率为34．1%，粕蛋白含量为34．0%，并且活性高，粕残油0．352%(低于超临界CO2萃取0．53%左右);氧化稳定性和超临界CO2的相似，均好于正己烷浸出。国内目前还没有关于亚临界流体萃取芝麻油的文章发表，只有关于大豆油、小麦胚芽油、葡萄籽油、大米胚芽油、叶黄素、辣椒红素等制取的研究，并已经应用于工业上，得到了很好的经济效益。四号溶剂浸出工艺在高含油料直接浸出和贵重油料浸出方面将会有较大的发展前途。随着国内消费市场对芝麻蛋白认知的加深及产品研发力度的加强，相信四号溶剂亚临界萃取芝麻油加工技术将会得到很好的运用。4

小结

目前的成熟的芝麻油加工工艺，水代法、高温热榨和六号溶剂浸出，都只注重芝麻油的得率、风味，而完全忽略了芝麻蛋白的利用。低温法制取芝麻油不但能够提取出想要的营养丰富的芝麻油，也能保证芝麻蛋白不变性，进而能充分利用芝麻蛋白。只是低温制取芝麻油技术还处于起步阶段，很多地方技术不成熟，存在缺陷。比如低温压榨出油低，耗电大;超临界CO2操作压力大，设备不好制作，很难实现大型工业化;亚临界萃取得到的芝麻油风味较差，技术还不成熟，并且仍属于有机溶剂萃取。近年还有些研究人员提出其他的低温提取方法，李娜等人

［22］

在固液比1∶8，pH8．5，温度50℃，时间89

min条件下，对脱皮芝麻进行碱提，芝麻油的提取率达到81%，芝麻油的色泽较浅，各项品质指标都比较好，均达到国家一级油标准，但实验中芝麻研磨比较困难、乳状液破乳困难，使提取率很难提高，目前还未能运用到工业生产。因此在加大设备研发制造的力度的同时，深入研究更好的低温提油工艺，达到资源的综合利用，这对促进芝麻产后加工业的发展，对促进我国经济的发展具有非常重要的现实意义。

(2):23－26．●

瑤瑒