酶处理芝麻酱的低温制备：品质提升与危害消减

《Food Chemistry: X》：Low-temperature preparation of enzyme-treated sesame paste: Quality enhancement and hazard mitigation

　　

本研究评估了复合酶处理对芝麻酱理化性质的影响。系统表征了芝麻酱的品质属性，包括质构特性、杂环胺（heterocyclic amines）含量、稳定性、挥发性化合物及微观结构特征。结果表明，经复合酶处理后，样品的氨基酸和多糖含量显著降低；同时，总色差和挥发性化合物含量随美拉德反应程度增加而升高。值得注意的是，纤维素酶-木瓜蛋白酶复合物的酶预处理可在较低温度下促进热反应，产生与高温加工产品颜色、风味和稳定性相似的芝麻酱，同时减少杂环芳香胺（heterocyclic aromatic amines, HAAs）的形成。这些结果表明，通过酶处理促进美拉德反应可以生产稳定、高品质的芝麻酱。该策略为优质芝麻酱产品的工业化生产提供了新的见解和方法。

**论文解读：酶处理芝麻酱的低温制备——品质提升与危害消减**

芝麻酱具有较高的营养价值，富含蛋白质、矿物质、不饱和脂肪酸和膳食纤维，在全球尤其是亚洲、非洲、欧洲和南美洲广泛消费。然而，芝麻酱是一种高度浓缩的胶体悬浮体系，富含蛋白质的亲水性固体颗粒分散于连续油相中，在储存过程中易发生相分离，导致品质不稳定和油脂氧化，严重影响消费者接受度，制约了高品质芝麻酱产品的商业发展。传统上，芝麻酱的生产依赖高温焙烤芝麻籽，通过美拉德反应赋予产品特征风味和稳定性，同时改善质构和体系稳定性。但剧烈的热处理会导致品质劣变，并诱导生成杂环芳香胺（heterocyclic aromatic amines, HAAs）等有害物质，带来安全隐患。因此，亟需开发一种既能保持产品品质又能减少热诱导有毒物生成的新策略。

酶处理因条件温和、效率高、可控性强，近年来在食品品质提升和风味调控领域备受关注。酶解可将芝麻中的大分子多糖和蛋白质降解为还原糖和游离氨基酸，这些美拉德反应前体可在相对较低的温度下促进反应。芝麻粕是芝麻油生产的主要副产物，富含蛋白质（30%–50%）和碳水化合物（15%–28%），是优质的美拉德反应底物，但目前多用作低附加值动物饲料。研究人员据此设想，利用酶解芝麻粕作为前体，在较低温度下制备高品质、低危害的芝麻酱。该研究采用三种复合酶（纤维素酶-木瓜蛋白酶、半纤维素酶-木瓜蛋白酶、果胶酶-木瓜蛋白酶）处理脱脂芝麻粕，并在120、150、180 °C下焙烤，与冷压芝麻油按1:1（w/w）混合制得12种芝麻酱样品，系统考察了酶处理与焙烤温度对产品品质及HAAs形成的影响。相关成果发表于《Food Chemistry: X》。

在技术方法上，研究人员以白芝麻（河南省农业科学院提供）为原料，经脱皮、粉碎、石油醚脱脂及80%乙醇洗涤去除游离糖和游离氨基酸后，制备脱脂芝麻粕。三种复合酶分别在pH 5.0柠檬酸缓冲液中、50 °C下酶解3小时，随后97 °C加热10分钟灭酶，冷冻干燥。所得酶解芝麻粕在不同温度下焙烤30分钟，与冷压芝麻油混合制酱。样品分析采用氨基酸自动分析仪测定氨基酸组成；高效液相色谱-荧光检测器（HPLC-FLD）定量norharman和harman；顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用（HS-SPME-GC-MS）分析挥发性化合物；色差计测量色泽；激光粒度仪测定粒径分布；流变仪评估静态与动态流变特性；质构仪测定质构参数；激光共聚焦扫描显微镜（CLSM）观察微观结构。

**3.1 芝麻粕的基本成分和HAAs含量**
通过基本成分分析和HPLC检测发现，相同焙烤温度下，酶处理样品的蛋白质和粗多糖含量显著低于未处理样品，且随焙烤温度升高，四组样品的蛋白质和粗多糖含量均显著下降（P < 0.05）。其中CP180（纤维素酶-木瓜蛋白酶处理，180 °C焙烤）的蛋白质和粗多糖含量最低，表明该复合酶有效降解了大分子物质，并使其在高温下作为美拉德反应前体被大量消耗。脂肪含量则随温度升高而相对增加。HAAs方面，120 °C和150 °C下各样品norharman和harman含量均较低（分别为0.45–4.44 ng/mL和0.02–0.95 ng/mL），而180 °C下酶处理样品的HAAs含量显著高于未处理样品（P < 0.05），说明高温下前体物质大量促进HAAs生成。

**3.2 氨基酸组成分析**
氨基酸自动分析结果表明，酶处理和焙烤温度均显著影响总氨基酸含量（P < 0.05）。NE120总氨基酸含量最高（45.72 mg/100 mg），CP180最低（39.01 mg/100 mg）。同一酶处理组内，总氨基酸含量随温度升高而显著降低；同一温度下，CP和HP组总氨基酸含量显著低于NE组。赖氨酸损失尤为突出，与NE120相比，CP180和HP180的赖氨酸含量分别降低36.9%和41.8%，这与赖氨酸侧链活泼的ε-氨基易参与美拉德及糖氧化反应有关。

**3.3 挥发性成分和主成分分析**
GC-MS共鉴定出163种挥发性化合物，醛类和杂环化合物是主要类别。醛类含量随温度升高呈先增后降趋势，而杂环化合物（如吡嗪、呋喃）含量随温度升高持续增加。酶处理样品，尤其是纤维素酶-木瓜蛋白酶处理组，其醛类和杂环化合物含量高于未处理样品。主成分分析（principal component analysis, PCA）显示，前两个主成分解释了75.2%的总方差，酶处理在较低温度下（如150 °C）的挥发性特征与未处理样品在较高温度下（如180 °C）的挥发性特征相似，证明酶处理可降低达到相同风味特征所需的焙烤温度。

**3.4 芝麻酱的颜色**
色差计测量显示，未处理样品具有较高的L*值，酶处理样品和高温焙烤均使L*值显著降低（P < 0.05），a*和b*值则随温度升高先增后降。总色差ΔE在相同温度下以酶处理样品更高，尤其是CPP180。酶解增加了还原糖和含氨基化合物的可用性，促进了美拉德反应，从而生成更深色的产物。

**3.5 质构特性**
质构仪测定表明，相同焙烤温度下，未处理样品的硬度、稠度、粘度和内聚性均高于酶处理样品；但高温焙烤可提高所有样品的质构参数。CPP180在酶处理组中具有最高的质构值。酶降解蛋白质和结构多糖破坏了细胞壁结构，而高温则促进蛋白质三维结构展开和交联，增强体系网络。

**3.6 粒径分析**
激光粒度仪结果显示，所有样品呈多峰分布。随焙烤温度升高，粒径分布曲线左移；相同温度下，CPP样品粒径最小，NEP最大。D10、D50和D90从NEP120的16.8、144.5、300.7 μm降至CPP180的7.2、40.7、147.4 μm。酶解和高温共同促进大分子降解，减小颗粒尺寸，有利于改善口感和延长货架期。

**3.7 稳定性分析**
离心油脂分离率测定和28天储存实验表明，焙烤温度升高和酶处理均可显著降低油脂分离率。CPP180的离心油脂分离率最低（9.66%），最稳定。小粒径使油相和固相界面相互作用增强，同时美拉德反应形成的多糖-蛋白质缀合物能有效吸附于界面，减少油分离。

**3.8 流变特性**
静态流变测试显示，相同焙烤条件下，未处理样品的剪切应力高于酶处理样品；相同酶处理下，剪切应力随温度升高而增加。幂律方程拟合良好（R2 > 0.98），NEP180的稠度系数最高，HPP120最低。动态振荡测试中，所有样品的储能模量（G'）均小于损耗模量（G"），表现为液态行为。酶处理和高温促进了蛋白质-多糖交联网络的形成，使G'和G"升高，有助于维持半固态强度。

**3.9 微观结构**
CLSM观察显示，未处理样品的蛋白质呈分散状态，而酶处理样品蛋白质在焙烤后发生展开和交联。CPP180的绿色区域（蛋白质）更广泛，蛋白质-多糖交联更明显，这与稳定性分析结果一致，表明酶处理促进了蛋白质和多糖之间的热反应，增强了体系内聚力。

综上，研究人员证实了酶处理（尤其是纤维素酶-木瓜蛋白酶复合酶）可通过促进美拉德反应，在较低焙烤温度下获得与高温处理相当的颜色、风味、质构和稳定性，同时显著抑制HAAs形成。该研究为芝麻酱的绿色低碳加工提供了理论依据和技术参考，对推动高品质芝麻酱产品的工业化生产具有重要意义。