芝麻在储藏过程中的生物化学变化

◎马梦苹，张来林

（河南工业大学粮油食品学院，河南 郑州 450001）

芝麻在储藏过程中的生物化学变化

◎马梦苹，张来林

（河南工业大学粮油食品学院，河南 郑州 450001）

在储藏过程中，芝麻所含3大营养物质皆发生了相应的生物化学变化。其中，糖类物质在有氧呼吸和无氧呼吸作用下被氧化分解生成二氧化碳、水及乙醇等；脂类物质经酶促反应和非酶促反应作用生成过氧化物、甘油和游离脂肪酸等；蛋白质类物质在不同的酸度条件下分解生成氨基酸或进一步分解生成氨、硫化氢和胺类物质等。

芝麻；储藏过程；生物化学变化

我国一直以来就有“芝麻王国”之称， 众多科研工作者对扩大芝麻的应用范围、提升芝麻的应用价值进行了深入研究，其中包括芝麻中的香味成分及功能性成分的提取及检测、芝麻蛋白的提取及其功能性研究、香油的加工工艺流程及品质改进、香油的掺伪检测技术等[1]。然而，对于芝麻储藏方面的研究比较少。所以，探讨在储藏过程中芝麻籽粒发生的生物化学变化，可为芝麻的科学储藏提供更多的理论基础。

芝麻主要成分及含量见表1，可见芝麻含有丰富的油脂和蛋白质[2,3]。随着储藏时间的延长，芝麻籽粒自身的生理功能衰退，内部的酶活力下降，芝麻种子生活力减弱。究其根源，是由于芝麻籽粒中糖类、脂类、蛋白质等物质在芝麻储藏过程中发生了一系列的生物化学变化。

1 糖类

新收获的芝麻种子脱离了植株，依然是活的有机体，在储藏期间利用它们自身的营养物质仍在继续进行生命活动，而呼吸作用是维持其生命活动的基础[4]。芝麻作为一种油料，其籽粒的呼吸作用分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。呼吸作用主要发生在胚部，以碳水化合物（即糖类物质）的消耗为基础，以有氧呼吸为主。

表1 黑、白芝麻原料组成成分及含量

有氧呼吸是芝麻籽粒在游离氧充足的条件下，通过一系列酶的催化作用，碳水化合物彻底氧化分解成CO2和H2O，并且释放能量的过程。其总反应式为:

其产生的能量大约有40%储存在ATP中，其余的能量则以热能散发出来，这也是粮堆发热的原因之一。

芝麻在密封储存的条件下，会形成缺氧环境。芝麻籽粒在无氧或缺氧的条件下会进行另一种呼吸作用，称为无氧呼吸。此种呼吸作用属于不完全氧化反应，会产生乙醇，也叫酒精发酵，其反应式为:

除了密闭条件之外，在通风不好的情况下，粮堆内部也是以无氧呼吸为主[5]。无氧呼吸最终产生的酒精会使植物细胞受到毒害，此外，也加速了对糖类物质的进一步消耗。

因此，在芝麻储藏过程中，要采取各种措施将有氧呼吸和无氧呼吸控制在最低水平，减少芝麻籽粒所含糖类物质的损耗。

2 脂类

在储藏过程中，芝麻所含脂类会发生氧化与水解两种变化。

脂类被氧化可以产生过氧化物，不饱和脂肪酸被氧化后产生羰基化合物，如醛类、酮类等物质。脂类氧化又叫氧化酸败，其可分为酶促氧化和非酶促氧化。芝麻中脂类的酶促氧化作用是脂氧合酶作用的，其反应式如下:

脂氧合酶集中在胚部，有些成分可以被脂氧合酶催化的共氧化反应所氧化，特别是亲油物质、敏感化合物，包括色素、脂溶性维生素（VA、VE）、不饱和脂肪酸及蛋白质中的巯基。

脂类水解就是指脂类被脂肪酶水解产生甘油和游离的脂肪酸，尤其是当芝麻发生霉变后，霉菌内的脂肪水解酶有很强的催化作用，芝麻中的脂类物质很容易被分解[5]。脂类水解是脂类的非酶促氧化反应，其与酶促氧化反应的初始产物相同，即脂肪酸氢过氧化物，但是两个过程有本质的区别，非酶促反应的催化剂主要是金属离子。

芝麻中含有生育酚、芝麻酚、芝麻素、芝麻林素等活性物质，都属于天然的抗氧化剂，对芝麻本身有一定的保护作用，一般在正常的储存条件下氧化变质的现象不明显。只要不发生氧化，水解也很难发生。一旦发生脂类氧化，就会产生难闻的哈喇味和酸败味。因此，闻气味是判断脂类是否氧化的有效方法。

3 蛋白质

蛋白质是细胞中含量最多的有机分子[6]，其含量用氮含量表示。氮含量又分为蛋白氮和非蛋白氮。非蛋白氮主要指氨基氮，而蛋白氮，即真蛋白(trueProtein，TP)是指除去非蛋白质氮以外的蛋白态氮所计算得到的蛋白。芝麻在储藏过程中氨基氮含量上升，真蛋白氮含量下降，但含氮总量基本保持不变[5]。芝麻籽粒中蛋白质的变化，与pH值的高低有密切关系，当pH值小于4.2时，部分蛋白质因植物细胞酶的作用分解成氨基酸，且较稳定，并不造成损失，但当pH值大于4.2时，由于腐败菌的活动，氨基酸便被分解成氨、硫化氢和胺类物质，使蛋白质品质下降。当梭菌占主导地位时，氨基酸改变甚多，主要包括3种反应，即脱氨基作用、脱羧酸作用和氧化-还原偶联反应，其结果是生成胺、二氧化碳、酮酸和脂肪酸[7]。

综上所述，芝麻在储藏过程中，其所含三大营养物质皆发生了相应的生物化学变化。其中，糖类物质在有氧呼吸和无氧呼吸作用下被氧化分解生成二氧化碳、水及乙醇等;脂类物质经酶促反应和非酶促反应作用生成过氧化物、甘油和游离脂肪酸等;蛋白质类物质在不同的酸度条件下分解生成氨基酸或进一步分解生成氨、硫化氢和胺类物质等。因此，在储藏保管芝麻时，要控制粮堆的氧气浓度、温度及霉变情况，尽量减少芝麻营养物质的损失。

[1]梁少华，毕艳兰，汪学德，等.国内芝麻加工应用研究现状[J].中国油脂，2010，35（12）:4-5.

[2]刘玉兰，陈刘杨，汪学德，等.不同压榨工艺对芝麻油和芝麻饼品质的影响[J].农业工程学报，2011（6）: 382-386.

[3]刘玉兰，陈刘杨，汪学德，等.芝麻品种和制油工艺对芝麻油品质的影响[J].油脂加工，2010，35（2）: 6-10.

[4]詹继悟.粮食和油料种子在储藏期间的呼吸作用[J].粮食科技与经济，1998（4）:29-31.

[5]王若兰.粮油储藏学[M].北京:中国轻工业出版社，2009:47-55.

[6]蔡静平.粮油食品微生物[M].北京:中国轻工业出版社，2002:111-114.

[7]李岩东，戴丽梅.饲料青贮过程中的生物化学变化[J].饲料与添加剂，2012（3）:70.

Biochemical Changes of Sesame in Storage

Ma Mengping, Zhang Lailin
（College of Cereal and Oil Food, Henan University of Technology, Henan Zhengzhou 450001, China）

The sesame contains three major nutrients: sugar, lipid, protein. The corresponding biochemical changes have taken place in the process of sesame storage. The sugar material is broken down carbon dioxide, water and ethanol, etc. under aerobic and anaerobic respiration by oxidative generates. Lip-id material generates peroxide, glycerol and free fatty acids, etc. by enzymatic reaction and hydrolysis reaction. Protein material decomposes amino acids or further decomposition of ammonia, hydrogen sulfide and amine, etc. under the condition of different acidity.

Sesame seed; Storage process; Biochemical changes

S565.3

马梦苹（1991-），女，河南鹤壁人，硕士研究生，主要研究方向：粮油储藏技术与仓储管理。