《Food Chemistry: X》：Isothermal-microwave pretreatment enhances the quality and oxidative stability of cold-pressed oil from short-term germinated sesame seeds
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为解决冷榨芝麻油因缺乏高温处理而氧化稳定性不足的难题，本研究创新性地将等温微波预处理（80 °C, 0–60 min）应用于短期萌发的芝麻籽。结果表明，中等时长（10–30 min）的预处理不仅提高了出油率，还显著提升了油中β-生育酚、γ-生育酚、芝麻林素及总酚含量，增强了自由基清除能力和氧化稳定性，并获得了更优的煎炸稳定性。这为生产高品质、高稳定性的冷榨芝麻油提供了一种绿色新策略。
芝麻，这种古老的油料作物，以其独特的香气和丰富的营养备受青睐。市面上常见的芝麻油多为热榨油，通过130–200 °C的高温焙烤赋予其浓郁的香味，但高温也可能影响蛋白质品质，且主要用作调味，限制了其作为烹饪油的广泛应用。相比之下，冷榨法在低温下压榨提取，能更好地保留芝麻中的天然营养成分，如维生素E（生育酚）、芝麻素等，被视为一种更健康、更可持续的芝麻油生产路径。然而，冷榨油面临一个关键挑战：其氧化稳定性通常不如热榨油，容易在储存和加热过程中发生酸败，影响品质和货架期。
短期萌发（将种子浸泡并在28–30 °C下培养短于24小时）是一种已知能提升芝麻籽内抗氧化成分（如酚类物质）的生物处理方法，有望改善冷榨油的稳定性。但这种方法本身提升效果有限，且萌发时间过长会导致出油率显著下降。与此同时，传统的微波预处理虽能促进抗氧化成分迁移，但通常使用固定功率，容易导致物料温度超过110 °C，不符合冷榨工艺对低温（通常指低于80 °C）的要求。那么，有没有一种方法，既能利用微波处理的优势促进成分释放，又能精准控制温度不超标，从而协同提升萌发芝麻冷榨油的品质和稳定性呢？
为了回答这个问题，来自河南工业大学的研究团队在《Food Chemistry: X》上发表了一项研究。他们引入了一种名为“等温微波预处理”的绿色技术，将其应用于经过短期萌发的芝麻籽，再进行冷榨制油。这种技术的核心在于通过高精度红外温度传感器实时监控样品温度，并基于瞬时反馈自动调节微波功率，从而将样品温度精确维持在目标值（本研究设为80 °C）。研究人员系统探究了不同预处理时长（0至60分钟）对芝麻籽微观结构、出油率、油脂组成、内源性抗氧化剂含量、油的理化性质、自由基清除能力、氧化稳定性以及在实际煎炸场景下表现的影响。
本研究运用了多项关键技术方法进行分析。首先，通过透射电子显微镜（TEM）观察了不同预处理后芝麻籽细胞及油体的微观形态变化。其次，采用超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）进行了脂质组学分析，全面解析了芝麻籽和油中甘油酯、磷脂、游离脂肪酸等脂质分子的组成变化。再者，利用高效液相色谱（HPLC）和分光光度法等技术，定量测定了油中的关键内源性抗氧化成分，包括生育酚（β-和γ-生育酚）、芝麻素、芝麻林素及总酚含量。此外，通过Rancimat仪器测定氧化稳定性指数（OSI），并利用热重分析评估油的热稳定性。最后，通过模拟家庭煎炸实验，系统评价了油在反复加热过程中的脂肪酸组成变化、极性组分、杂环胺含量、化学性质（过氧化值、p-茴香胺值、碘值、酸值）及挥发性风味化合物的演变，并与市售大豆油和葵花籽油进行对比。
3.1. 等温微波预处理对种子形态和出油率的影响
透射电镜观察显示，未经处理的芝麻籽（SS-C）和仅经萌发未微波处理的籽粒（SS-GM0）细胞结构完整，油体呈规则圆形或椭圆形。随着等温微波预处理时间从5分钟增加到30分钟，芝麻籽内的油体形态逐渐变得不规则，细胞壁逐渐降解。预处理超过30分钟后，油体形态发生完全转变，细胞结构几乎被完全破坏。这种结构变化有利于油脂在压榨过程中的迁移。实验结果表明，中等时长（如15-30分钟）的预处理可获得比未处理组更高的出油率（81.06%–82.22% vs. 79.71%）。
3.2. 等温微波预处理对种子和油脂脂质组学的影响
脂质组学分析表明，萌发预处理（SS-GM0）降低了芝麻籽中甘油三酯（TG）的比例，增加了磷脂如磷脂酰胆碱（PC）和磷脂酰乙醇胺（PE）的比例。后续的等温微波预处理（SS-GM15）进一步降低了萌发籽粒中的TG比例，同时增加了溶血磷脂（如LPC、LPE）的比例。这些种子脂质组成的变化影响了冷榨芝麻油的脂质谱。与未处理油（CSO）和仅萌发油（CSO-GM0）相比，经15分钟等温微波处理的油（CSO-GM15）中特定甘油酯的相对丰度降低，而一些磷脂和游离脂肪酸（FFA）的比例增加。
3.3. 等温微波预处理对内源性抗氧化剂的影响
中等时长的等温微波预处理（如15分钟）显著提高了冷榨油中多种内源性抗氧化剂的含量。与未处理的对照油（CSO）相比，CSO-GM15中的β-生育酚、γ-生育酚、芝麻林素和总酚含量分别提高了17.22%–35.14%、10.90%–17.28%、16.18%–25.60%和7.24%–26.19%。这是因为适度的预处理破坏了细胞结构，促进了这些抗氧化成分向油体迁移。然而，过长的预处理时间（>40分钟）则可能导致这些成分的氧化降解，使其在油中的含量下降。酚类化合物组成分析也发现，预处理促进了某些酚类物质（如反式阿魏酸）的迁移，但也可能导致另一些成分（如反式肉桂酸）因氧化或反应而减少。
3.4. 等温微波预处理对油脂理化性质的影响
所有油样的酸值和过氧化值均远低于食用油脂标准。萌发处理（CSO-GM0）提高了油的酸值，而等温微波预处理进一步轻微增加了酸值，但仍处于可接受范围。在过氧化值方面，中等时长的预处理（CSO-GM5至CSO-GM30）显著降低了油的过氧化值，表明其初级氧化产物更少。但预处理时间过长（>30分钟）则会导致过氧化值升高。油的褐变指数和黄度值在适度预处理后有所增加，可能与美拉德反应产物或色素的迁移有关，但长时间处理反而使黄度值下降。
3.5. 等温微波预处理对油脂自由基清除能力的影响
自由基清除能力测定（DPPH、ABTS、FRAP）表明，短期萌发提升了油的抗氧化能力（CSO-GM0）。在此基础上，中等时长的等温微波预处理（CSO-GM5至CSO-GM30）进一步增强了油的自由基清除活性，其IC50值（半数抑制浓度）更低，FRAP和ABTS+清除能力更高。这归因于预处理促进了抗氧化成分向油中的迁移。然而，预处理时间超过40分钟后，油的抗氧化能力显著下降，因为过长的微波暴露可能加速了氧化反应，消耗了种子中的抗氧化成分。
3.6. 芝麻油与常见烹饪油在模拟家庭煎炸中的性能比较
研究人员选取了表现最优的CSO-GM15（萌发后经15分钟等温微波处理）与未处理芝麻油（CSO）、仅萌发芝麻油（CSO-GM0）以及市售大豆油（SBO）和葵花籽油（SFO）进行长达12小时的模拟煎炸对比。
3.6.1. 脂肪酸组成
煎炸过程中，所有油的多不饱和脂肪酸（PUFA）比例均略有下降。煎炸12小时后，CSO-GM15的PUFA损失百分比（0.87%）显著低于CSO（1.15%）和CSO-GM0（1.88%），与SFO（0.83%）相当，表明其脂肪酸在高温下更稳定。
3.6.2. 极性组分和杂环胺含量
随着煎炸时间延长，所有油的极性组分含量均增加。煎炸12小时后，CSO-GM15的极性组分含量（9.70%）明显低于CSO（14.30%）、CSO-GM0（12.27%）和SFO（13.03%）。杂环胺（HCA）含量也呈现相同趋势，CSO-GM15在煎炸后的HCA含量最低（3.91 μg/kg），表明其能更有效地抑制高温下有害物质的生成。
3.6.3. 化学性质变化
在煎炸过程中，CSO-GM15的过氧化值、p-茴香胺值（反映次级氧化产物）和酸值的上升幅度均小于CSO和CSO-GM0，且其碘值下降更慢，说明其不饱和脂肪酸双键保留更好。这表明CSO-GM15具有更优的氧化稳定性和抗水解能力。
3.6.4. 氧化稳定性和热稳定性
氧化稳定性指数（OSI）测试显示，CSO-GM15的氧化诱导期最长（11.38小时），显著长于CSO（7.75小时）、CSO-GM0（9.57小时）、SBO（5.58小时）和SFO（4.32小时）。热重分析表明，CSO-GM15的热分解峰出现在更高的温度，且质量损失速率更慢，显示出更强的热稳定性。
3.6.5. 挥发性风味化合物
在煎炸过程中，CSO-GM15产生了与愉悦的烘烤和坚果香气相关的特征性挥发物（如(E)-2-庚烯醛、2-戊基呋喃），而在煎炸后期，其氧化产生的醛类（如己醛、庚醛）和不良风味物质（如4-壬酮）的积累量低于CSO和CSO-GM0，表明其风味稳定性更好。
本研究成功地将等温微波预处理与短期萌发相结合，用于提升冷榨芝麻油的品质和氧化稳定性。核心结论是：中等时长（如15-30分钟）的等温微波预处理能有效破坏芝麻籽的细胞结构，促进油脂和抗氧化成分（如生育酚、芝麻林素、总酚）向油相迁移，从而在提高出油率的同时，显著增强冷榨油的自由基清除能力、氧化稳定性和热稳定性。至关重要的是，该预处理将籽粒温度精确控制在80 °C以下，符合冷榨工艺的低温要求，避免了传统微波或焙炒带来的过热问题。
模拟煎炸实验进一步证明，经此联合工艺处理的芝麻油（CSO-GM15）在长时间高温烹炸下，其脂肪酸组成更稳定，极性组分和有害杂环胺的生成更少，化学性质变化更平缓，且保持了更好的风味特征，其综合性能优于未处理的冷榨芝麻油，甚至可与或优于常见的市售烹饪油（如葵花籽油、大豆油）。
这项研究的意义在于，它提出了一种创新的“绿色”加工策略。它不依赖高温或化学溶剂，而是通过生物（萌发）与物理（等温微波）方法的协同，在符合冷榨标准的前提下，实质性地攻克了冷榨芝麻油氧化稳定性不足的行业难题。所生产的高品质、高稳定性冷榨芝麻油，不仅适用于低温烹调，也有潜力拓展至家庭短时煎炸等更多应用场景，为芝麻加工产业的升级和产品附加值提升提供了新的技术路径和理论依据。当然，该技术的工业化放大、对不同芝麻品种的适用性以及在实际复杂烹饪环境（如烘焙、长时间煎炸、湿热烹调）中的表现，仍有待未来更深入的研究。
