微波烘烤與傳統蒸炒工藝對黑花生油品質和風味的影響

鄭 斌, 張曼曼, 張珂萌, 項芷鈺, 彭冰冰, 魏君玲, 李永峰, 仲夢涵, 袁 建, 邢常瑞

(南京財經大學食品科學與工程學院；江蘇省現代糧食流通與安全協同創新中心1，南京 210023)(山東綠地食品有限公司2，臨沂 276600)

花生(ArachishypogaeaLinn)，是我國重要的油料作物之一，其產量占2018年油料總產量的近一半[1]?；ㄉ拖阄稘庥?，食用歷史長[2]，是人們常見的食用油。黑花生含有鈣、鉀、銅、鋅、鐵、硒、錳和8種維生素，黑花生相對于普通花生，其花生衣的花青素含量更高[3,4]，硒含量更高[5]。

花生油有冷榨和熱榨2種生產方式。冷榨法通常不使用烘烤或炒制，在溫度不超過60 ℃條件下直接壓榨出油[6]。熱榨法先使用高溫(100 ℃以上)處理花生，通常使用蒸炒、烘烤的方式，而后進行壓榨出油，在高溫處理的過程中發生的美拉德反應，會產生更多的風味物質[6,7]?？傮w風味上，熱榨花生油表現為烘烤堅果香味，冷榨花生油呈現清香或青草味[7]?；ㄉ纳L環境濕度大、容易受到微生物污染，熱榨生產工藝中存在加熱，因此檢測花生油中的黃曲霉毒素B1和苯并[a]芘等指標是花生油安全品質檢測的關鍵。黃曲霉毒素B1是一種毒性極強的真菌毒素，可能導致癌癥、出生缺陷等疾病[8]，同時它具有一定的耐熱性[9]；而苯并[a]芘是世界衛生組織確定的3大致癌物質之一，它是多環芳烴中致癌性最強的一種[10]；鋅元素是一種人體必需的營養物質，是諸多生理生化反應所必需的[11]，但過量的攝入會導致諸如腹瀉、頭暈等反應，更常見的會導致其他營養元素的流失，比如銅元素和鐵元素[12]。

蒸炒、烘烤不僅能使原料在溫度和水分作用下，微觀形態、化學組成和物理狀態等發生變化，提高壓榨出油量，改善油脂和餅粕的質量[13]，而且是熱榨工藝中花生油風味形成的關鍵步驟。傳統工藝直接使用高溫加熱方式，溫度高，時間長，耗能大，會出現營養物質流失、花生油穩定性差、榨油后的花生餅難利用的問題[14,15]。微波是一種將電磁能轉化為熱能的技術，原理是在高頻交變電磁場下，介質中的偶極子以每秒數億次的速度重排，在克服分子熱運動和分子間相互作用時產生熱能，使得介質升溫[16]。微波加熱技術相較于傳統加熱技術，省去了由外至內的熱傳導過程，直接從物料內部加熱，同時更加快速，有效降低能耗[16]?，F階段研究表明，微波烘烤花生油具有產油率高，營養物質保留率高，穩定性強和風味豐富[17,18]等優點。

本研究選用了沂蒙特色黑花生，在現有蒸炒工藝的基礎上，通過改進加熱方式，引入微波加熱工藝，對比了2種不同的加熱方式對黑花生油品質和風味的影響，測定了原料花生仁和成品花生油中的黃曲霉毒素B1、苯并[a]芘及鋅元素等安全和質量指標及油中揮發性風味物質的組成，以期為微波烘烤工藝替代傳統蒸烤工藝生產高品質花生油提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料與儀器

1.1.1 材料、試劑與儀器

黑皮花生(黑豐一號，產地河北；黑寶一號，產地河南；黑珍珠，產地莒南)。甲醇、氯化鈉、硝酸、乙腈、丙酮、二氯甲烷、正己烷。正己烷和丙酮為色譜純，其余為分析純。

1.1.2 儀器與設備

YZYX140CJGX 型小型榨油機，泰姆普特W70型蒸鍋，泰姆普特78SD型微波爐，Agilent 1220型液相色譜儀，Agilent 7890B—5977B型氣-質聯用儀，Agilent 200型原子吸收光譜儀。

1.2 方法

1.2.1 黑花生油制取(微波烘烤和蒸炒方法)

黑花生油微波生產工藝的流程為:

原料花生→去殼→去石、去磁→分級篩選→恒溫儲藏→計劃投料→振動風選→智能色選→水洗處理→自主研發工藝→晾干處理→微波智能烘烤→脫皮處理→小榨工藝→低溫冷卻→沉淀滴濾→入庫

清理花生仁(帶皮)后使用泰姆普特W70蒸鍋蒸花生仁20 min(壓力設置為1.5 MPa)，使用泰姆普特78SD微波爐進行微波烘烤，微波中火烘烤(≥70 kW)整?；ㄉ?5 min后使用榨油機進行榨油，獲得毛油；最后將榨取的毛油用濾紙滴濾1次、2次，分別獲得一濾油和二濾油。

傳統蒸炒方法選取最優的工藝條件，蒸炒時間為75 min，壓力為3 MPa替換微波智能烘烤環節。

1.2.2 黃曲霉毒素B1含量測定

黃曲霉毒素B1含量測定參照 GB 5009.22—2016方法，使用Agilent 1220型液相色譜儀進行測定。

1.2.3 苯并[a]芘含量測定

苯并[a]芘含量測定參照GB 5009.27—2016方法，使用Agilent 1220型液相色譜儀進行測定。

1.2.4 鋅含量測定

鋅含量測定參照GB 5009.14—2017方法，使用Agilent 200系列型原子吸收光譜儀進行測定。

1.2.5 特征風味物質分析

采取頂空固相微萃取法萃取油中揮發性成分，使用Agilent 7980A—5975C型氣質聯用儀進行測量。取5 g(6 mL)樣品置于15 mL頂空瓶中，將老化后的50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭插入樣品瓶頂空部分，50 ℃吸附30 min后的插入氣相色譜進樣口，250 ℃解吸3 min，啟動儀器采集數據。

氣相色譜條件：DB—5MS彈性石英毛細管柱(30 m×0.25 mm, 0.25 μm)；載氣He流量：恒流0.8 mL/min，不分流，恒壓35 kPa；升溫程序：起始溫度40 ℃，初始時間4 min，6 ℃/min升溫至80 ℃后，以10 ℃/min升溫至230 ℃，保留7 min。

質譜條件：使用電子電離源，進樣孔溫度250 ℃。離子源溫度200 ℃，接口溫度250 ℃，電子能量70 eV，燈絲發射電流200 μA，探測器電壓350 V。

使用NIST譜庫進行物質匹配，風味評價參照黃克霞等[14]的方法。

2 結果和討論

2.1 微波加熱對花生中黃曲霉毒素B1含量的影響

本實驗研究了單獨的微波條件下對花生仁中黃曲霉毒素的影響，黃曲霉毒素B1測定方法參照 GB 5009.22—2016方法，標準曲線見圖2a，通過控制蒸制時間和壓力及微波強度和時間，研究花生仁中黃曲霉毒素B1的變化，結果見表1。選取3個品種的黑花生仁，經過20 min蒸制(1.5 MPa)和15 min微波中火烘烤處理，可以看出微波烘烤前后黃曲霉毒素B1含量出現少量的減少，減少量分別為0.27、0.03、0.03 μg/kg。結果表明，微波烘烤對黃曲霉毒素B1含量影響不明顯。

表1 微波烘烤前后黑花生仁中黃曲霉毒素B1含量變化/μg/kg

黃曲霉毒素具有一定的耐熱性，在Raters等[9]的研究中，180 ℃才足以完全去除黃曲霉毒素B1，而在密閉的傳送金屬空腔內微波加熱，可能會出現微波輻射方向不均勻的現象，實際生產中發現傳送帶的邊緣區域少量的花生表皮被烤焦，這一部分花生被加熱的溫度更高，而其中的黃曲霉毒素可能因為更高的溫度出現了少量的降解。

圖1 黃曲霉毒素B1、苯并[a]芘和鋅標準曲線

2.2 微波加熱和傳統蒸炒對花生及花生油中苯并[a]芘含量的影響

苯并[a]芘是油脂高溫處理過程中產生的一類致癌物質。本實驗對比了傳統蒸炒和微波烘烤2種加熱方式對花生仁及油的影響。需要注意的是，微波加熱的不均勻性對傳送帶邊緣的花生仁具有較高的烘烤溫度，導致表皮焦糊，甚至傷及內仁；而處于傳送帶中心的大部分花生仁并無焦糊現象。因此，微波加熱取樣以未焦糊的花生仁為主，苯并[a]芘測定方法參照GB 5009.22—2016方法，標準曲線見圖2b。從表2可知，帶皮黑花生仁在蒸炒后苯并[a]芘含量為0.59～1.12 μg/kg，而微波烘烤花生仁的苯并[a]芘含量為0.35～0.46 μg/kg，可見如果除去微波傳送帶邊緣的焦糊花生仁，微波加熱的花生仁苯并[a]芘含量低于傳統蒸炒方式。對于油中的苯并[a]芘含量檢測發現，微波加熱工藝的2批實驗結果的平均值為1.60 μg/kg，高于傳統蒸炒制備花生仁中的1.14 μg/kg?？梢?，微波不均勻性導致的花生仁的焦糊現象，如果不進行剔除處理，可能會導致油中的苯并[a]芘偏高。

表2 傳統蒸炒和微波烘烤對花生仁和油中苯并[a]芘含量的影響/μg/kg

2.3 微波加熱和傳統蒸炒對花生及花生油中鋅含量的影響

與普通花生相比，黑花生的鋅含量高，以鋅為代表性元素，研究黑花生油制備過程中的元素遷移和變化，結果見表3。鋅含量測定參照GB 5009.14—2017方法，標準曲線見圖2c。以生帶皮黑花生仁原料和經過二濾的黑花生油最終成品為研究對象，可以看出蒸炒方法和微波烘烤原料鋅含量接近，蒸炒方法原料鋅含量略高；而從最終油品中鋅含量看出微波烘烤工藝具有更高的鋅元素保留效果，蒸炒工藝對鋅的留存率為0.149%，而微波加熱工藝對鋅的留存率為0.689%。由此可見，微波工藝具有比傳統蒸炒更高的元素保留效果。

表3 傳統蒸炒和微波烘烤對花生仁和油中鋅含量的影響/mg/kg

2.4 微波加熱和傳統蒸炒風味物質組成的影響

花生油的風味來自許多不同種類的揮發性成分，其中主要風味成分有吡嗪類、呋喃類、吡啶類、酚類和醛類。熱榨花生油的風味整體具有強烈的烘烤和堅果味香氣[7,19]，冷榨花生油風味以青草味為主[19]。吡嗪類化合物氣味表現為的烤香和堅果味，是表現熱榨花生油風味最重要的物質[20]，有2-甲基吡嗪，2,5-二甲基吡嗪和2,6-二甲基吡嗪等，呋喃類化合物表現為焦糖味、甜味和水果味，吡啶類化合物表現為清香和堅果味，美拉德反應是產生這3類小分子風味物質的主要途徑[21]，而醛類表現為青草味、油漆味和酸敗味[14]是冷榨花生油最主要的風味物質。使用氣質聯用法，通過NIST庫進行物質比對，結合使用峰面積歸一化法計算物質的相對含量，表4是油中檢出的揮發性風味物質及其相對質量分數，其中黑豐一號、黑寶一號和黑珍珠為微波烘烤工藝生產的黑花生油，普通黑花生油為傳統蒸炒工藝生產，揮發性風味物質總共25種，其中吡嗪類9種，吡咯、吡啶類2種、醛類8種、其他化合物6種。

表4 檢出的風味物質歸一化相對質量分數/%

表5中是4類主要風味物質的歸納數據，在4種黑花生油中4類風味物質相對含量以吡嗪類物質最多，醛類其次，吡啶、吡咯類再次，呋喃類物質在4組黑花生油中都沒有檢出，微波烘烤和傳統蒸炒都是以吡嗪類物質為主，具有明顯的熱榨花生油特征，微波加熱工藝相對于傳統蒸炒吡嗪類物質占比更高，吡啶吡咯類占比更低。與周琦等[22]在微波烘烤花生香氣的結果相對比，本實驗中主要風味物質以2,6-二甲基吡嗪為主(60%以上)，而不是2,5-二甲基吡嗪這一風味閾值更低的物質，根據Liu等[23]的研究數據，2,6-二甲基吡嗪的風味閾值約為8 mg/L，2,5-二甲基吡嗪為2 mg/L。金璐等[21]對萌芽花生進行烘烤后獲得的結果與周琦等[22]類似，萌芽烘烤花生中吡嗪類物質以2,5-二甲基吡嗪(17%以上)為主。在闞啟鑫等[7]對不同壓榨工藝下花生油風味成分的變化的研究中，幾種熱榨花生油2類吡嗪物質的含量相仿且都很低(小于0.4%)，而呋喃類物質質量分數很高(60%以上)，而王李平等[24]對花生油揮發性風味物質的研究與本實驗相符，都沒有檢出2,5-二甲基吡嗪。這說明2,5-二甲基吡嗪很可能在花生到花生油加工的過程中易于損失，或者是由于揮發性物質測定方法上的差別導致結果的不同。

表5 主要風味物質在二濾油檢出物質中的質量分數/%

周琦等[22]研究表明，大白沙、魯花和四粒紅在微波烘烤后風味物質的含量出現差異，其中以苯乙醛為例，3個品種的質量分數分別是19.73%、21.34%、35.70%。而在Baker等[25]對不同基因型花生烘烤后吡嗪含量的研究中，其中的Florida MDR 98的吡嗪含量高于其余幾種花生。在本研究中微波烘烤生產的3種黑花生油中黑豐一號的醛類占比明顯高于其他2種。

根據4類主要揮發性物質的風味，對4種黑花生油風味進行推測，黑寶一號和黑珍珠2組油可能有更濃郁的烤香味，黑豐一號和普通黑花生2組油則有可能存在更多的青草味、油漆味，普通黑花生油清香味可能更為明顯。

3 結論

通過分析原料花生仁和傳統蒸炒和微波加熱方式制備的黑花生油的品質和風味，發現微波工藝不會降低花生油中的黃曲霉毒素B1、苯并[a]芘，但是對鋅元素具有更高的保留效果。微波烘烤的黑花生油揮發性風味物質組成也非常豐富，后續可以研究不同微波條件下花生油中吡嗪類、呋醛類等風味物質的變化規律。另外需要注意的是，微波加熱的不均勻性會導致在密閉的金屬腔體內傳送帶的邊緣花生產生焦糊現象，這部分花生如果不進行處理，在后續的花生油制備過程中導致油品品質降低。