烘焙对加速储存过程中白芝麻和黑芝麻化学成分的影响

本研究系统考察了160-200℃烘烤对黑白芝麻种子在加速储存（0-20天）的化学成分及感官影响。结果显示，高温烘烤（>160℃）使酸价（AV）和过氧化物值（PV）最高，维生素E显著降低（p<0.05）。挥发性物质（吡嗪、酚类）减少，储存15天后坚果、烟熏及焦糖香气减弱，绿色香气增强。该研究为烘烤芝麻种子储存品质控制提供依据。

刘浩|高树光|孙明哲|杨美琪|曹怀阳|张克新|洪敏淑|崔瑞福|秦赵|刘华敏|王雪雅|李志杰

中国河南省工业大学小麦与玉米深加工国家工程技术研究中心，郑州450001

摘要

烤芝麻因其独特的风味而备受推崇；然而，其品质会受到烘焙温度和储存条件的影响。本研究考察了在0、5、10、15和20天加速储存期间，烘焙（160°C–200°C）对黑白芝麻化学成分的影响。结果表明，黑白芝麻的趋势一致。具体而言，在烘焙温度超过160°C的情况下，储存20天后酸值和过氧化物值最高，而生育酚含量显著下降（p<0.05）。吡嗪和酚类化合物是两种最丰富的挥发性物质，其含量在加速储存过程中显著减少。储存15天后，坚果味、烟熏味和焦糖味的强度显著减弱（p<0.05），而青草味的强度显著增强（p<0.05）。这些发现为保持烤芝麻的品质提供了重要见解。

引言

在中国市场上，商业芝麻种子主要分为两大类：白芝麻和黑芝麻。两者都富含油脂、蛋白质、碳水化合物以及生物活性物质，如酚类、黄酮类、木脂素（例如芝麻素、芝麻林素和芝麻酚）和生育酚（Abdiani等人，2024年；Feng等人，2025年）。烤芝麻被广泛用于各种烹饪中，用途多样，从榨油和制作酱料到作为烘焙食品的原料（Xu等人，2024年）。芝麻含有超过80%的不饱和脂肪酸，主要是油酸和亚油酸，具有降低胆固醇、抗炎和神经保护的作用（Jaffar等人，2025年）。然而，这些脂肪酸在烘焙和储存过程中容易氧化（Park等人，2023年）。脂质氧化是食品工业中的一个主要问题，因为它与不良健康效应相关，例如增加心血管疾病和癌症的风险（Nader等人，2021年）。控制引发或促进脂质氧化的因素是防止脂质氧化及产品质量下降的关键策略。常用的控制因素与加工方法和储存条件有关（Huang等人，2023年）。例如，Mohamed Ahmed等人（2021年）发现烘焙参数（如烘焙温度和时间）显著影响了芝麻的理化品质（酸值[AV]、过氧化物值[PV]和生育酚含量）。在储存方面，López等人（2022年）发现，在不同温度（25°C、45°C和60°C）下加速储存14天后，高油酸含量的花生表现出明显的酸败现象。Franklin等人（2017年）发现，深烤杏仁（152°C烤15分钟）在12个月的加速储存期间，其PV、AV和共轭二烯含量高于浅烤杏仁（115°C烤60分钟）。脂质氧化产物，如游离脂肪酸和氢过氧化物，会导致食品品质下降（Y. Zhang等人，2021年）。这些产物不仅在储存过程中促进脂质氧化，还会生成醛类和酮类等次级氧化产物，从而产生不愉快的味道（Ribeiro等人，2022年）。此外，脂质氧化还会导致亲脂性生物活性化合物的流失，如α-生育酚、植物甾醇和不饱和脂肪酸（Sun等人，2022年）。

最近关于烤芝麻及其产品的研究集中在烘焙条件和方法对营养价值和风味的影响上（Feng等人，2025年；Yang等人，2025年）。例如，有研究探讨了热处理对从烤芝麻中提取的芝麻油的氧化稳定性和脂质成分的影响（Xiang等人，2025年），以及不同储存期间生产的芝麻酱的感官特性（Yang等人，2024年）。然而，储存过程中烤芝麻的化学成分和感官特性的变化仍不明确。本研究系统地考察了在0–20天加速储存期间烤黑白芝麻的化学和感官特性。在加速储存的五个时间点（0、5、10、15和20天）测量了芝麻的酸值、过氧化物值、脂肪酸组成以及生育酚和木脂素含量。采用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱（HS-SPME/GC–MS）技术评估挥发性化合物的变化，并通过感官评估确定储存过程中的风味变化。本研究为保持烤芝麻在储存过程中的品质和理想风味提供了全面而有用的信息。

材料

2023年10月，从中国驻马店采集了两种芝麻品种（白芝麻Zhuzhi-22和黑芝麻Zhuzhi-10）。醋酸、氯仿、碘化钾、硫代硫酸钠、氢氧化钾、甲苯、异丙醇、甲醇、2,2,4-三甲基戊烷、三氟化硼和石油醚（30°C–60°C）均购自天津Kermel化学试剂有限公司。所有上述试剂均为分析级。

芝麻样品的酸值（AV）和过氧化物值（PV）

如图1A和C所示，酸值随烘焙温度的升高而增加。原始白芝麻种子（WR-0）的酸值相对较低（0.26 mg KOH/g），而原始黑芝麻种子（BR-0）的酸值较高（4.03 mg KOH/g）。Lv和Wu（2021年）报告称，通过溶剂提取的黑芝麻油的酸值显著高于通过热处理提取的芝麻油。这些结果可归因于有机酸和脂氧合酶的存在。

结论

本研究表明，在20天的加速储存期间，烘焙温度影响了黑白芝麻的化学成分。在较高温度（180°C和200°C）下烘焙芝麻会导致酸值和过氧化物值升高，而生育酚和不饱和脂肪酸含量降低。此外，高温烘焙还会产生大量的挥发性化合物。20天的加速储存进一步显著增加了酸值和过氧化物值。

CRediT作者贡献声明

刘浩：撰写初稿、进行研究、数据整理。 高树光：方法学设计。 孙明哲：软件操作、进行研究、数据整理。 杨美琪：进行研究、数据整理。 曹怀阳：软件操作。 张克新：软件操作。 洪敏淑：数据整理。 崔瑞福：数据整理。 秦赵：撰写、审稿与编辑、监督、资金申请。 刘华敏：监督、项目管理。 王雪雅：资源协调。 李志杰：资源协调。

伦理声明

本研究由一组专业培训的专家进行，遵循1964年赫尔辛基宣言及其后续修订版中的原则。研究过程中未涉及人类的心理、生理或行为反应，风险评估确认参与者没有风险。所有参与者均签署了知情同意书。参与研究的成员收到了详细说明研究性质的信息表。

未引用参考文献

Qin等人，2024年

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本工作得到了河南省工业大学小麦与玉米深加工国家工程技术研究中心开放项目计划（NL2024006）、河南省工业大学青年教师培养计划（21421227）、国家自然科学基金（32202196）、河南省高校重点科研项目（编号24A550002）以及本科生创新创业培训的支持。