芝麻萌发工艺条件及抗氧化成分含量变化研究

（1. 山东科技职业学院，山东潍坊 261053；2. 瑞福油脂股份有限公司，山东潍坊 261057）

摘要：以芝麻为原料，VE、芝麻木酚素为评价指标，采用单因素实验、正交实验及相关性分析方法，对芝麻最佳萌发工艺条件及萌发过程中芝麻主要抗氧化成分含量变化进行研究。结果表明，芝麻最佳萌发工艺条件为芝麻∶水=50∶50 g/g、萌发温度35 ℃、萌发时间8 h。工艺优化后芝麻木酚素含量达到748.83 mg/100 g，较优化前提高了5.39%；芝麻木酚素和VE含量呈正相关，工艺优化后VE含量达到546.3 mg/kg，较优化前提高了4.50%。

芝麻（sesame）又名胡麻，具有很高的营养价值，可用于榨油和直接食用，也可作香料、医药和化工原料。芝麻富含维生素、矿物质、卵磷脂、木酚素等天然抗氧化类物质[1-2]，木酚素和VE使芝麻具有很好的抗氧化性[3-5]，木酚素中50%左右是芝麻素，其余还包括芝麻酚、芝麻林素、芝麻素酚等。近年有报道称芝麻萌发后其芝麻木酚素和VE含量会发生改变[6-11]，但芝麻在不同萌发条件下其主要抗氧化成分含量的变化情况并未有详细的研究报道。本实验以抗氧化成分VE、芝麻木酚素含量为评价指标，研究芝麻萌发的最佳工艺条件，为科学利用芝麻资源，提高芝麻加工产品（如芝麻油、芝麻酱等）的抗氧化性提供一定参考。

1 材料与方法

1.1 材料

1.2 试剂

无水乙醇、乙腈、甲醇、正己烷、异丙醇（均为色谱纯）：霍尼韦尔贸易（上海）有限公司；a–生育酚、b–生育酚、g–生育酚、d–生育酚、芝麻酚、芝麻素、芝麻林素：美国 Sigma 公司。

1.3 仪器

赛默飞高效液相色谱仪ThermoDGP– 3600SD，荧光检测器FLD，二极管阵列检测器DAD，色谱柱：C18柱、氨基柱，电热鼓风干燥器101–1A，SHZ–D循环水式多用真空泵。

1.4 测定方法

参考GB 5009.82—2016《食品安全国家标准食品中维生素A、D、E的测定》

样品处理：称取2~5 g样品(精准至0.01 g)，用索氏提取仪提取其中的植物油脂，将含油脂的提取溶剂转移至250 mL蒸发瓶内，40 ℃水浴中减压蒸馏浓缩至干，取下蒸发瓶，用10 mL流动相将油脂转移至25 mL容量瓶中，加入0.1 g 2,6–二叔丁基对甲酚（BHT），超声或涡旋振荡溶解后，用流动相定容至刻度，摇匀。过孔径为0.22 μm 有机系滤头于棕色进样瓶中，待进样。

色谱条件（正相色谱）：色谱柱，氨基柱；柱温，30 ℃；检测器，荧光检测器（激发波长Ex：298 nm，检测波长Em：325 nm）；流动相，V正己烷∶V异丙醇=99∶1；进样量，10 μL。

参考NY/T 1595—2008《芝麻中芝麻素含量的测定高效液相色谱法》[12–13]。

样品处理：称2 g样品（精确至0.000 1 g），KOH–乙醇溶液（1 mol/L）50 mL，添加少许沸石，温度升至90 ℃皂化1.5 h。乙醚洗脱3次：皂化液中加入100 mL蒸馏水，再加100 mL乙醚，分液漏斗中洗脱三次后合并乙醚液。水洗3次：40 mL蒸馏水洗脱3次。碱洗1次：40 mL 0.5 mol/L KOH水溶液碱洗一次。水洗3次：水洗至酚酞不变色（3次），旋转蒸发（40 ℃）后用甲醇（色谱纯）定容至50 mL。

色谱条件：色谱柱，C18柱；柱温，30 ℃；流动相，V甲醇∶V水=7∶3；检测器，二极管阵列检测器（DAD）；检测波长，芝麻酚300 nm、芝麻素和芝麻林素290 nm；进样量，10 μL。

1.5 实验方法

芝麻→精选→水洗→沥干→调节料液比→控制温度→萌发→萌发芝麻籽粒。

在萌发温度为35 ℃、萌发时间为8 h的条件下，研究料液比对芝麻中抗氧化物质含量的影响，设定芝麻与水的比例分别为50∶20、50∶30、50∶40、50∶50、50∶60、50∶70、50∶80 g/g。

在料液比50∶40 g/g、萌发时间8 h的条件下，研究萌发温度对芝麻中抗氧化物质含量的影响，设定萌发温度分别为20、25、30、35、40、45、50 ℃。

在料液比50∶40 g/g、萌发温度30 ℃的条件下，研究萌发时间对芝麻中抗氧化物质含量的影响，设定萌发时间分别为2、4、6、8、10、12 h。

为了确定芝麻萌发最佳工艺条件，以料液比、萌发温度、萌发时间为因素，以芝麻木酚素含量作为评价指标，进行三因素三水平L9(33)正交实验，各因素水平安排详见表1。

表1 芝麻萌工艺正交实验因素水平

正交实验以芝麻木酚素为评价指标，为了确定芝麻木酚素含量和VE含量之间的关系，通过Origin8.5 SR4.0数据分析软件进行线性拟合（Linear Fit），研究不同萌发工艺下芝麻中芝麻木酚素和VE的含量，建立芝麻木酚素和VE含量的对应关系。

通过优化实验，确定芝麻萌发最佳工艺参数，分析工艺优化前后VE、芝麻木酚素的含量变化情况。

2 结果与分析

2.1 料液比对芝麻中抗氧化物质的影响

由图1可见，随着加水量的增加，VE和芝麻木酚素的含量均呈现先升高后降低的趋势，加水量过多，芝麻木酚素溶解流失。当料液比为50∶40 g/g时，芝麻中的抗氧化物质含量达到最高。因此，料液比控制在50∶40 g/g比较适宜。

图1 料液比对芝麻中VE和芝麻木酚素的影响

2.2 萌发温度对芝麻中抗氧化物质的影响

由图2可见，萌发温度较低时，芝麻中抗氧化成分含量较低，可能是由于低温培育不利于芝麻中抗氧化成分的生成。当温度高于40 ℃时，芝麻木酚素含量出现明显下降，分析原因可能是温度过高，加速了芝麻中的氧化还原反应。当萌发温度在30~35 ℃时，芝麻中的抗氧化成分含量较高。在萌发温度为30 ℃时VE和芝麻木酚素含量达到最高。因此，确定萌发温度为30 ℃。

图2 萌发温度对芝麻中VE和芝麻木酚素的影响

2.3 萌发时间对芝麻中抗氧化物质的影响

由图3可见，随着萌发时间的延长，芝麻中抗氧化成分含量先逐渐升高，当反应至8 h时芝麻木酚素和VE含量均达到最大；当萌发时间超过8 h后，芝麻木酚素含量开始下降，再继续延长反应时间对于芝麻中抗氧化物质的富集并没有太大意义。综合考虑抗氧化物质的含量和能耗两方面因素，确定萌发时间为8 h。

图3 萌发时间对芝麻中VE和芝麻木酚素的影响

2.4 芝麻萌发工艺正交实验结果

通过正交实验，分析三种主要因素对芝麻木酚素含量的影响，结果见表2。因素的主次顺序依次为萌发温度（因素B）、料液比（因素A）、萌发时间（因素C）。主要因素应取最好的水平，而次要因素则可根据成本、时间、收益等方面的统筹考虑选取适当的水平。由此得到各因素的最佳搭配为A2B2C2，即料液比为50∶50 g/g，萌发温度为35 ℃，萌发时间为8 h。按此条件的实验在正交表的9次实验中并没有出现，通过做补充实验，得到该条件下芝麻木酚素的含量达到748.83 mg/100 g，大于正交实验结果中的最高值741.73 mg/100 g，说明利用正交实验优化芝麻萌发工艺是可行的。

表2 L9(33)正交实验结果

图4 芝麻木酚素与VE含量相关性分析

2.5 芝麻中芝麻木酚素与VE相关性分析

对芝麻中活性抗氧化物质含量进行分析，研究不同萌发工艺下芝麻中芝麻木酚素和VE的含量，建立芝麻木酚素和VE含量的对应关系，结果见图4，图中散点表示不同工艺条件下VE含量和芝麻木酚素的含量，通过Origin8.5 SR4.0数据分析软件对图中散点进行线性拟合，拟合方差分析结果见表3。由表可知，相关系数为0.67，表明芝麻木酚素含量和VE含量呈正相关。芝麻中特有的抗氧化成分芝麻木酚素具有较高的抗氧化活性，能够优先与活性氧原子结合，有效阻碍VE的氧化分解。因此，提高芝麻中木酚素的含量有利于VE含量的提高。

表3 芝麻木酚素与VE含量相关性分析

2.6 优化工艺条件对抗氧化物质含量的影响

通过优化实验，确定萌发工艺参数为料液比50∶50 g/g，萌发温度为35 ℃，萌发时间为8 h。从表4可以看出，工艺优化后测得的芝麻木酚素的含量为748.83 mg/100 g，较萌发工艺改进前提高了5.39%；VE含量达到546.3 mg/kg，较萌发工艺改进前提高了4.50%。该工艺下VE流失率由原来的9.94%降为5.89%。

表4 优化工艺条件对抗氧化物质含量的影响

3 结论

通过单因素实验和正交实验优化芝麻萌发工艺，优化后工艺参数为：料液比为芝麻∶水=50∶50 g/g，萌发温度35 ℃，萌发时间8 h。工艺优化后芝麻木酚素含量达到748.83 mg/100 g，较优化前提高了5.39%。实验结果表明，芝麻中芝麻木酚素和VE含量呈正相关。工艺优化后VE含量达到546.3 mg/kg，较优化前提高了4.50%。

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PANG Jing-jing1, WANG Lei2, PANG Jing-sheng2, YANG Zhong-xin2, ZHAO Li-ning2, QIE Wen-bin2

(1. Shandong Vocational College of Science and Technology, Weifang Shandong 261053; 2. Ruifu Sesame Oil Co., LTD., Weifang Shandong 261057)

Abstract:The optimal germination conditions of sesame and the change of main antioxidant composition in sesame during germination were researched with Vitamin E and sesame lignan as evaluation indexes by single-factor, orthogonal array design and correlation analysis methods.The results showed that the optimal germination conditions of sesame was: the ratio of sesame to water was 50∶50 g/g, temperature 35 ℃，and germination time 8 h. Under the optimized conditions, the content of sesame lignan reached to 748.83 mg/100 g, which increased by 5.39% compared with before.Correlation analysis showed that sesame lignan was positively correlated with Vitamin E. The content of Vitamin E reached to 546.3 mg/kg, which increased by 4.50% compared with before.