谢岩黎，赵文红，孙淑敏，屈凌波(河南工业大学粮油食品学院/国家小麦玉米国家工程实验室，郑州450001)



芝麻油风味成分和营养功能研究进展

谢岩黎，赵文红，孙淑敏，屈凌波
(河南工业大学粮油食品学院/国家小麦玉米国家工程实验室，郑州450001)

摘要:综述芝麻油的组成成分、风味物质和营养功能等研究进展，旨在促进芝麻油风味物质的深入研究，以提升芝麻种植加工的经济效益，加快芝麻油产业发展，为我国芝麻油料资源的产品开发和市场开拓提供科学依据。

关键词:芝麻油;特种成分;风味物质;营养功能

芝麻是世界上最重要的油料作物之一，主要种植在亚洲和非洲。据世界粮农组织2007年的统计数据，世界芝麻产量370万t，亚洲和非洲产量分别为240万t和115万t，分别占64%和31%。印度、缅甸和中国是主要的芝麻生产商，产量贡献分别为74万、66万、61万t，中国在世界芝麻的种植和产量具有重要的地位［1］。芝麻通过溶剂萃取后精炼或焙烤后压榨制得芝麻油，焙烤芝麻油具有特殊的香味用于调味，在亚洲国家广泛食用。芝麻油含有大量木脂素类化合物(1 034 mg/L)、天然维生素E (44mg/L)和植物甾醇等生物活性物质［2］，能保护生物膜的功能，并提高脂蛋白的抗氧化性，特别是对细胞氧化过程起着重要作用。高含量的亚油酸和亚麻酸是芝麻油的另一个优点。与橄榄油相比，芝麻油同样具有较好的营养成分和保健功能，然而在市面上芝麻油的价格远远低于橄榄油，本文从组成成分、风味物质、营养保健功能等方面对芝麻油的研究进展进行综述，旨在充分利用芝麻资源，促进芝麻油风味物质的深入研究，以提升芝麻种植加工的经济效益，加快芝麻油产业发展，为我国芝麻油料资源的产品开发和国际市场开拓提供科学依据。

1　芝麻油的组成成分

1.1芝麻油的脂肪酸组成

芝麻油脂肪酸的组成中饱和脂肪酸含量为12%～19%、不饱和脂肪酸含量为81%～89%，其中单不饱和脂肪37%～40%、多不饱和脂肪酸31%～51%。Beatrice［3，4］等人通过100m×0.25mm的GC毛细管柱来测定芝麻油中脂类中脂肪酸组成，其中亚油酸含量为45.05%～48.64%、油酸含量为36.64%～39.64% (表1)，多不饱和脂肪酸比例高于橄榄油。刘晓颖［5］等人用气相色谱—质谱联用法分析鉴定芝麻油主要脂肪酸的种类，发现芝麻油中除主要脂肪酸组成外尚含有花生四烯酸。芝麻油中除主要脂肪酸外尚含有十一烷酸、二十二烷酸及少量的共轭亚油酸(CLA)的存在。CLA是多不饱和脂肪酸中的一族特殊的成员，其共轭双健易被氧化，氧化速率与二十二碳六烯酸类似，具有与花生四烯酸类似的抗氧化性能。

表1　芝麻油主要脂肪酸组成

1.2芝麻中的木酚素类化合物

木脂素是芝麻籽中主要的抗氧化物质，总含量高达1.5%～3.0%，与芝麻油的氧化稳定性有极大的关系［6］。木脂素是一类主要通过p－羟基苯乙烯单体的氧化耦合而成的，在植物中广泛分布的小分子量次生代谢产物。在数百种植物的木质部、根、叶、花和果实中均发现有此类物质。近年来，人们发现芝麻种子中木脂素包括脂溶性的木脂素和含有配糖体的水溶性木脂素。脂溶性的木脂素有芝麻素、芝麻林素、芝麻酚、芝麻素酚、芝麻林素酚、P1、松脂醇及sesangolin (表2) ;水溶性的木脂素则是和1～3个葡萄糖相连形成的极性较强的糖苷，如sesaminol glucosides、sesamolinol glucosides、pinoresinol glucosodes及P1glucosides等［7］。

表2　芝麻油中脂溶性木脂素化合物的结构与含量

芝麻素作为油溶性的木脂素，其含量差异可能与芝麻的品种、当地的气候及土壤种类差异有关，变化范围在60.14～69.10mg/100g之间［8］。未焙炒压榨的芝麻油用酸性白土脱色中，部分芝麻素通过异构形成芝麻素的立体异构体表芝麻素，其含量为0.28%左右。芝麻素在体内主要是通过细胞色素P-450作用进行代谢。有研究表明，表芝麻素对大鼠肝细胞过氧化物酶的活性增加的比芝麻素高1.4～3倍，对酶基因表达的倍数比芝麻素高1.5～14倍，在对降低肝中脂肪合成酶的活性和基因表达上无显著差别［9］，芝麻林素在不同加热条件下转变为芝麻酚、芝麻酚二聚体和芝麻林酚，从而具有较强的抗氧化性能。芝麻酚是在220℃焙炒芝麻油中含量可达977.6mg/kg，是使芝麻油稳定的主要成分之一，但在脱臭过程中较易除去。在芝麻油中，芝麻酚也以二体形式存在，抗氧化活性比单体强。芝麻素在酸性条件下容易水解，转化为松脂醇，具有较强的抗氧化性。

2　芝麻油的风味特性

风味是评价植物油质量的重要指标之一，历来受到油脂研究者的重视。风味物质可分为滋味物质(非挥发性物质)和香味物质(挥发性物质)两类，其中挥发性风味成分对芝麻油整体风味起着重要作用，滋味成分则直接影响味感和偏好。

2.1挥发性成分

有关芝麻油风味研究国内报道较多，大量的文献资料和实验表明，芝麻香油特征香味成分是芝麻中的蛋白质、含氮化合物和自身的糖等加热发生美拉德反应、焦糖化反应的产物，芝麻油香味由基本香味和特征香味组成，不是某一种物质的贡献，而是多种挥发性化合物共同作用的结果［10］。目前鉴定出芝麻油中的挥发性成分有200多种，可归纳为吡嗪、吡咯、吡啶、噻唑、噻吩、呋喃等杂环类以及含硫化合物、醛、酮、醇、酸、酯、酚、烃类等，其中以吡嗪类、噻唑类、呋喃类、吡咯类为芝麻油中香味成分的主要物质［11］。吡嗪类化合物主要呈现烧烤味、坚果味，是芝麻油香味的主要成分;呋喃类化合物对芝麻油香气产生重要的影响，给予产品一种令人愉快的甜味、果香及焦糖香气，硫醇、硫醚类化合物具有肉香、海鲜味、咖啡昧、洋葱味及热带水果香等香味特征，虽然含量低，但其香味阈值较低，因此对芝麻油整体风味的贡献很大，主要是由含硫氨基酸和硫胺素的热降解产生。酚类化合物呈现烟熏香和焦香，对芝麻油香气丰满起作用，而酸类、醛类、酮类、酯类、醇类和烃类化合物由于本身的风味弱且含量较低，对芝麻油香味的贡献较小［12］。

此外，赵芳芳［13］采用HS-GC×GC/TOF MS研究了芝麻油中20种常见冷榨植物油中的挥发性风味物质，结果表明，芝麻油中鉴定出的挥发物总数为219种。芝麻油和橄榄油中共鉴定出18种共性挥发性成分，其中醛类化合物在橄榄油和芝麻油中相对含量均较高，该成分是在油脂氧化过程中由烷氧自由基分解形成的，呈现出水果香味、脂肪香味以及具有刺激性的气味，对油脂风味起着重要作用［14］。芝麻油呋喃类等杂环化合物含量明显高于橄榄油，橄榄油中1-戊烯-3-醇和壬醛含量则明显高于芝麻油。芝麻油区别于橄榄油的特征性挥发物成分为胡椒醛、2－丙烯酸甲酯，具有特异性香气。

2.2挥发性成分的影响因素

芝麻油的挥发性成分同样也受到品种、地域环境及制油工艺和储藏条件等因素的影响。唐晓丹等12等研究发现，浓香型芝麻油中乙酸、甲基吡嗪、2－甲氧基苯酚和5H-5-甲醇-6，7-二氢环戊并吡嗪含量均高于不香型和淡香型芝麻油，这4种风味成分相对含量的高低与芝麻油风味的浓淡具有重要相关性。杨冉等［15］比较不同芝麻品种和不同制油工艺对芝麻油风味成分的影响。结果表明:压榨法芝麻油中冰醋酸和己醛含量高于水代法芝麻油，而5-甲基-2-呋喃甲醛、2-甲氧基-苯酚和1- (5-甲基-2-吡嗪基) -1-乙酮含量低于水代法芝麻油。压榨法白芝麻油中的甲基吡嗪，水代法黑芝麻油中的2，6-二甲基-4-吡啶胺都比其他类别的芝麻油高，而压榨法黑芝麻油中的2，5-二甲基吡嗪含量比其他3类芝麻油低。制油工艺对芝麻油的风味成分影响尤为重要，秦早［13］研究了不同工艺条件(制油工艺、炒制温度、香型和储存时间)对芝麻油主要风味物质的影响。结果表明:水代法生产的芝麻油的风味物质含量明显高于螺旋压搾法和液压压搾法芝麻油;温度的控制对于芝麻油的风味具有重要意义，过低的温度不利于芝麻油风味物质的生成，过高的温度也会破坏芝麻油风味成分;风味物质的含量高低与芝麻油风味的浓淡具有重要相关性;芝麻油中分子量小、极性低的物质随着储存时间的增加，其含量逐渐减少，而分子量大、极性高的物质比较稳定(图1)。Park等［14］分析了不同制油条件下芝麻油的挥发性风味成分，发现焙烤温度在213～247℃之间，总挥发性物质含量和吡嗪的含量变化比较明显(P＜0.05)，吡嗪是芝麻油中主要的风味成分。通过主成分分析，焙烤温度比焙烤时间对芝麻油风味成分的影响更大。213、230℃和247℃下焙烤芝麻种子得到的芝麻油明显不同于其他温度的芝麻油。

图1　SPME-GC-MS分析得到的芝麻油风味成分的标准指纹图谱［16］

3　芝麻油的营养学功能

氧化应激可能被视为自由基的产生和抗氧化防御系统之间的失衡。芝麻中含有丰富的木脂素类化合物，是一种有潜力的抗氧化剂的食物来源［17］。

3.1芝麻油的机体抗氧化功能

Hsu等［18］人观察肠外芝麻油对脂多糖诱导的肝氧化应激的影响，研究表明，芝麻油降低脂质过氧化和羟基自由基，增加超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性，因此，肠外香油可以降低氧化应激水平、降低大鼠内毒素中毒后肝脏障碍。Prasanthi等人［19］探讨了芝麻油对探讨氰戊菊酯(Fen)人工合成的拟除虫菊酯引起的氧化应激的影响，研究表明，芝麻油饮食显著地降低FEN诱导的肝组织的氧化应激。在FEN +1 000组，LPO、GSH状态，蛋白质羰基含量、肝脏和其他组织中的抗氧化防御系统达到了正常水平，表明芝麻油饮食能抵消因FEN诱导产生的氧化损伤。Hussien等［20］人研究了芝麻油对氯氰菊酯诱导脑毒性的保护作用，结果表明，芝麻油能抑制由氯氰菊酯诱导脑毒性，这和降低氧化应激和保护抗氧化的酶密切相关。

由大脑中动脉闭塞(MCAO)诱导的大鼠脑缺血损伤模型，对膳食中的芝麻油的神经保护作用进行评价，在MCAO组(阴性对照组)，观察到抗氧化酶的活性降低、非酶抗氧化剂的浓度降低，脂质过氧化程度增加，大鼠20%的芝麻油饮食改善MCAO + SO组的抗氧化状态，神经行为活动的结果也支持了研究的生化数据，结果表明，芝麻油通过其抗氧化作用保护了大鼠脑缺血造成的损害［21］。Hsu等人［22］探讨了芝麻酚对次氮基三乙酸铁(Fe-NTA)的诱导的小鼠急性肾损伤预防性保护作用，得出芝麻酚保护小鼠通过抑制活性过氧化物的产生引起的相关急性肾损伤，对Fe-NTA诱导的氧化应激进行保护。

3.2芝麻油对低密度脂蛋白氧化保护功能

低密度脂蛋白氧化修饰是动脉粥样硬化形成中重要的因素，也是一个旨在减缓疾病进展的干预目标。芝麻素酚是一种比α-生育酚和药物probucol更有效降低由2，2'－偶氮二异丁基脒二盐酸盐(AAPH)产生的过氧化氢自由基。利用免疫组织化学方法的测定脂质过氧化的二级产品，芝麻素酚完全抑制4-羟基壬烯醛(4-HNE)和丙二醛(MDA)的形成，并具有剂量依赖关系。药物普罗布考和α-生育酚在相同的浓度表现出较小的抑制作用，研究表明，芝麻素酚是一种有效的抗氧化剂，能保护低密度脂蛋白免于被氧化［23］。Marzook等人［24］研究了芝麻油对慢性暴露于由移动电话的蜂窝塔产生电磁辐射(EMR)的影响，与对照组相比，暴露组SOD和CAT活性显著降低，在芝麻油摄入组活性显著增高且存在剂量关系，并且脂蛋白组分的被逆转，在高密度脂蛋白(运输胆固醇从外周组织到肝脏)显著提高，低密度脂蛋白(运送胆固醇的外周组织)下降明显。

3.3芝麻油的抗炎作用

非酒精性脂肪肝是最常见的慢性肝脏肝病，包括脂肪变性、非酒精性脂肪性肝炎和肝硬化，非酒精性脂肪肝与肝癌的风险增加相关。研究人员把C57BL/6J小鼠分为四组，Ⅰ组喂饲蛋氨酸和胆碱充足(MCS)的饲料28d，Ⅱ-Ⅳ组小鼠喂饲蛋氨酸胆碱缺乏(MCD)饲料28d诱导脂肪肝炎。从22～28d I组给予矿物油(2mL/kg)，Ⅲ和Ⅳ分别给予芝麻油1mL/kg和2mL/kg，第29d处死小鼠做肝脏组织学病理学研究。与正常组相比，谷草转氨酶、谷丙转氨酶、一氧化氮、丙二醛、肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-6、白细胞介素-1β、瘦素和转化生长因子β1 (TGF-β1ββ)所有指标在MCD喂养组均比较高，且MCD饮食喂养组小鼠由于脂肪变性造成严重肝损伤和坏死性炎症(图2) ;饲喂芝麻油组的小鼠(Ⅲ、Ⅳ组)与MCD (Ⅱ)组相比，脂肪细胞变性的程度依次降低(P＜0.05)，芝麻油抑制MCD喂养的小鼠产生的炎症细胞因子、瘦素和转化生长因子-β和氧化应激反应。组织学研究表明，芝麻油通过降低炎症细胞因子、瘦素和转化生长因子－β和低氧化应激，芝麻油降低了MCD饲喂造成的肝细胞的脂肪变性，对肝纤维化提供显着的保护作用［25］。

图2　芝麻油对MCD诱导的肝细胞脂肪变性的影响

4　结论

芝麻油中不饱和脂肪酸含量为81%～89%，其中单不饱和脂肪37%～40%;多不饱和脂肪酸31%～51%，其中亚油酸含量为45.05%～48.64%、油酸含量为36.64%～39.64%，多不饱和脂肪酸比例高于橄榄油。芝麻中主要的抗氧化物质是木脂素化合物，木脂素包括脂溶性的木脂素和含有配糖体的水溶性木脂素。脂溶性的木脂素有芝麻素、芝麻林素、芝麻酚、芝麻素酚、芝麻林素酚、P1、松脂醇及sesangolin;目前鉴定出芝麻油中的挥发性成分吡嗪类、噻唑类、呋喃类、吡咯类为芝麻油中香味成分的主要物质。橄榄油和芝麻油在加工和贮藏过中均表现出较高的稳定性，两者在营养成分、风味特点和加工贮藏稳定性上旗鼓相当。但是国外对橄榄油和芝麻油油料资源的认识和理解差距很远，我国应加快芝麻油料资源的开发，从营养学角度探索芝麻油资源的优势，让国内外更多的消费者更好地了解芝麻油，为我国油料资源的国际贸易提供科学依据。

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(责任编辑李婷婷)

Research Advancement of Composition，Flavor and Nutritional Function of Sesame Oil

XIE Yan-li，ZHAO Wen-hong，SUN Shu-min，QU Ling-bo
(School of Food Science and Technology，Henan University of Technology/National Engineering Laboratory for Wheat and Com，Zhengzhou 450001，China)

Abstract:The composition，flavor and nutritional function of sesame oil were reviewed to promote industry development and economic benefits of sesame oil and provide scientific basis for the prduct development and international trade of sesame oil resources in China．

Keywords:sesame oil; composition; flavor; nutritional function

通讯作者:屈凌波(1963—)，男，博士，教授，博士生导师，研究方向:粮油食品营养化学。

作者简介:谢岩黎(1971—)，女，博士，教授，研究方向:食品营养与安全。

基金项目:粮食公益行业科研专项(项目编号: 201313011-1) ;河南工业大学“省属高校基本科研业务费专项资金”(项目编号: 2014YWJC06)。