以棉籽油為基料油的煎炸專用調和油煎炸品質的研究

楊佳寧,陳海濤,田文秀,揭金潮,蘭向東,張亞楠,姚 佳,*,孫曉榮

(1.北京市糧食科學研究院,北京 101101;2.京糧(河北)油脂實業有限公司,河北石家莊 050000;3.北京工商大學食品安全大數據技術北京市重點實驗室,北京 100048)

油炸食品以其獨特的香味、酥脆的口感和良好的風味深受人們的喜愛,是我國常見的傳統食品之一。近年來,煎炸食物種類多樣、口感適宜、方便購買攜帶,在餐飲業內得到了廣泛普及[1]。目前,常用于煎炸的大豆油、棕櫚油、花生油、棉籽油和菜籽油等多種植物油,其脂肪酸組成及特殊成分物質的含量差異,在煎炸過程中表現出的穩定性、起酥性及煎炸食品的營養性和感官特性也不同[2]。隨著生活水平的提高,消費者在關注口感風味的同時更加注重營養健康與安全。含飽和脂肪酸多的油脂的煎炸起酥性好、穩定性高,但過量攝入飽和脂肪酸會對健康造成不良影響;不飽和脂肪酸含量高的油脂,煎炸食品的營養健康性好,但在煎炸過程中,尤其是反復煎炸時,更容易發生氧化、水解、聚合和分解等反應,產生的有害物質會直接影響煎炸食品的品質和營養[3]。因此,研究煎炸過程中油脂品質變化情況,開發出脂肪酸組成合理、煎炸穩定性好、煎炸食物營養健康的專用煎炸油,對提高食品安全和保證消費者健康具有重要意義。

棉籽油是常用的煎炸油之一,其主要脂肪酸是棕櫚酸(22%)、油酸(18%)和亞油酸(56%),此外還含有少量的硬脂酸和亞麻酸。棉籽油的主要甘三酯組分為S2U(約占23%)、SU2(約占50%)和U3(約占27%),其晶型為β′型。棉籽油的脂肪酸組成和甘三酯組成使得具有天然的抗氧化能力和很好的起酥性能[4]。在美國很多食品由棉籽油煎炸而成,用棉籽色拉油煎炸的食品(如土豆片、玉米片)其風味比棕桐油和氫化大豆油煎炸的食品要好,且煎炸食品的貨架壽命要長。Du等[5]研究表明,通過高效液相色譜法測定油脂原有的成分物質,在深度煎炸之后,花生油失去了55%的生育酚,而棉籽油仍保持在原有水平上,具有較強的耐炸性,因此土豆片和玉米片煎炸用油大部分采用棉籽色拉油。在我國河北、新疆地區廣泛使用棉籽油作為一種煎炸用油,一方面棉籽油煎炸食品的色澤、風味和起酥性都較其他油脂更好,且符合當地的食用習慣,另一方面棉籽油較為穩定的煎炸特性賦予煎炸食品營養健康的特性且價格適宜[6]。

為了滿足河北地區的煎炸需求和地方口味,本研究在國內外有關煎炸油研究成果和現有的油脂研發的基礎上,利用棉籽油良好的穩定性和起酥性,同時添加菜籽油調味,大豆油調色,棕櫚油進一步增強煎炸穩定性,制成風味獨特、營養均衡的煎炸專用調和油,并考察在煎炸過程中油脂感官指標、理化指標的變化情況,并對研發的煎炸油產品進行品質評價,以期為后續產品的研發和市場推廣提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

三級棉籽油、一級大豆油、三級壓榨菜籽油、24度棕櫚油 京糧(河北)油脂實業有限公司;薯條 內蒙古藍威斯頓薯業;氫氧化鉀、氫氧化鈉、異丙醇、碘化鉀、三氯甲烷、乙酸、硫代硫酸鈉、甲醇、乙腈、正己烷、石油醚、乙醚、氯化鈉、95% 乙醇、酚酞 分析純,中儀普泰(北京)商貿有限公司。

EF-82電炸鍋 英聯斯特餐飲設備有限公司;testo270油品質快速檢測儀 德國德圖公司;ACS型電子計價秤 中國凱豐集團有限公司;羅維朋比色計 英國LOVIBOND;1220高效液相色譜儀、7820氣相色譜儀 美國安捷倫科技公司;BC/BD-220SE電冰柜 青島海爾股份有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 煎炸專用調和油的調配 準備棉籽油、大豆油、菜籽油和棕櫚油4種植物油。以棉籽油為基油,根據4種油脂的脂肪酸組成特點,參考“中國居民膳食脂肪(酸)參考攝入量”[7]滿足單不飽和脂肪酸/多不飽和脂肪酸≈4.0∶0.6最佳攝入比例,將4種油脂進行復配,最終得到試驗用的煎炸調和油。

1.2.2 薯條的煎炸 以調配的調和油和棉籽油(對照)為煎炸用油進行薯條煎炸實驗。將約30 L油注入煎炸鍋內,將油加熱升溫至(180±5) ℃,將薯條放入油鍋內煎炸,至薯條漂浮至油表面,外部金黃酥脆,內部松軟綿密時撈起。約4 min煎炸250 g 薯條,以每小時1 kg的速度不間斷連續煎炸。煎炸完畢后,用油品質快速測定儀(testo 270)測定總極性組分數值,當達到國標GB/T 5009.202-2016限量27%時停止煎炸實驗,期間不添加新油。每2 h取油樣品同時在煎炸終點處取樣并編號,將樣品冷卻至室溫后放入冰箱儲存留樣檢測。

1.2.3 油樣指標的測定 脂肪酸采用《GB/T 5009.168-2016食品中脂肪酸的測定》的方法檢測;色澤采用GB/T 22460-2008《動植物油脂 羅維朋色澤的測定》的方法檢測;極性組分采用GB/T 5009.202-2016《食用油中極性組分(PC)的測定》的方法檢測;酸價采用GB/T 5009.229-2016《食品中酸價測定》的方法檢測;羰基價采用GB/T 5009.230-2016《食品中羰基價的測定》的方法檢測;苯并(α)芘(B(a)P)采用《GB/T 22509-2008動植物油脂 苯并(α)芘的測定》的方法檢測;過氧化值采用GB/T 5009.227-2016《食品中過氧化值測定》的方法檢測;丙烯酰胺含量采用GB/T 5009.204-2014《食品中丙烯酰胺的測定》。

1.2.4 薯條脂肪含量的測定 薯條脂肪含量的測定采用GB/T 5009.6-2016《食品中脂肪的測定》。

1.3 數據處理

煎炸過程中數據測定實驗均重復3次,實驗所得數據的處理和曲線繪制用利用Graph Pad Prism 8(V 8.0.0)內Data analysis方法完成。

2 結果與分析

2.1 煎炸專用調和油的調配

以棉籽油、大豆油、菜籽油和棕櫚油四種原料油的脂肪酸組成為基礎,根據“中國居民膳食脂肪(酸)參考攝入量”計算得出配方的比例為:棉籽油∶大豆油∶菜籽油∶棕櫚油=10∶5∶3∶2。各原料油和調配的煎炸油的脂肪酸組成見表1所示,調配的煎炸油脂肪酸組成合理。以該比例配制成的調和油進行后續品質測定實驗。

表1 不同植物油和調配煎炸油的脂肪酸組成(%)

2.2 三級棉籽油和煎炸調和油煎炸過程中色澤的變化

煎炸過程中油脂在持續高溫狀態下,空氣中的氧氣、薯條內水分與油脂的接觸會促進油脂中甘油三酯和游離脂肪酸的氧化降解,生成羰基化合物、酮基酸和環氧酸等物質[8],這些物質均會使油脂的色澤加深[9]。

由表2可知,三級棉籽油和調和油均隨著煎炸時間的延長,顏色逐漸加深。盡管色澤加深程度不同,但色澤可以作為一個最直觀的指標反映食用油的煎炸程度和有害物質的積累程度。綜合色澤變化為煎炸調和油<三級棉籽油。

表2 三級棉籽油和煎炸調和油在煎炸過程中的色澤變化

2.3 三級棉籽油和煎炸調和油煎炸過程中極性組分的變化

由于油脂在高溫環境和水分作用下,將發生氧化、聚合、裂解和水解等熱化學反應,生成羰基、羧基、酮基、醛基等比甘油三酯分子極性大的一些成分,稱為極性組分[10-11]。作為評價油脂深度煎炸壽命最靈敏的指標之一,極性組分逐漸累積至國標GB/T 5009.202-2016中極性組分限量27%時所用的時間,被本文定義為該種油脂的煎炸壽命。研究表明,油脂的煎炸時長與油脂的氧化穩定性正相關[12-13]。

由圖1可知,隨著煎炸時間的延長,三級棉籽油和煎炸調和油由于熱化學反應產生的極性組分含量逐漸增大。三級棉籽油在連續煎炸49 h后,極性組分由10.3%增加至27.0%;調配煎炸油極性組分增加的程度相對緩慢,在連續煎炸67 h后,極性組分由9.0%上升至27.0%。因此,與單一的三級棉籽油49 h的煎炸壽命相比,調配煎炸油的煎炸壽命延長了18 h,煎炸時長延長了36.7%。

圖1 三級棉籽油和煎炸調和油在煎炸過程中極性組分的變化

極性組分測定的國標方法為GB 5009.202-2016的柱層析法,該方法檢測結果精度較高,但是存在分析速度慢、耗時較多,儀器設備要求高,成本較高,費時費力等不足,同時無法實現快速、無損、無污染的檢測[12]。本次試驗使用油品質快速檢測儀器進行煎炸過程中極性組分的快速測定。如圖2所示,測定儀的快速測定法與國標的柱層析法測定結果的線性擬合R2達到了0.989,絕對誤差≤1%,相對誤差≤7%。可知,油品質快速測定儀測得極性組分的結果準確度高,據此進行煎炸油煎炸壽命的判定結果真實可信。

圖2 食用油品質快速測定儀和國標色譜柱法測定極性組分數值的相關分析

2.4 三級棉籽油和煎炸調和油煎炸過程中酸價的變化

酸價是衡量油脂肪的酸敗程度的重要衛生指標。酸價升高的主要原因為煎炸過程中,食物中水分及水蒸氣與煎炸油內的甘油三酯接觸,發生水解反應生成游離脂肪酸。另外,部分高溫及分解產生的醛、酮、酸等小分子,進一步被氧化產生的酸類物質,使油的酸價升高[14-15]。

圖3所示,在連續煎炸的過程中,兩種油的酸價均隨煎炸時間的延長而增加。其中煎炸調和油的酸價略高于三級棉籽油,由初始階段的0.18 mg/g至煎炸結束時的3.53 mg/g,未超出GB/T 2716-2018《植物油》中酸價≤5 mg/g的規定,表明調配的煎炸調和油滿足酸價的衛生指標,具有較好的穩定性。

圖3 三級棉籽油和煎炸調和油在煎炸過程中酸價的變化

2.5 三級棉籽油和煎炸調和油煎炸過程中羰基價的變化

羰基價反映了油脂中氧化產物含量和油的酸敗程度,與氧化產生的羰基、酮基及聚合物的含量直接相關[16]。圖4所示,隨著煎炸時間的延長,煎炸調和油的羰基價在煎炸過程中由9.42 meq/kg增加至36.0 meq/kg,比棉籽油的羰基價變化緩慢,且符合GB/T 2716-2018《植物油》中羰基價≤50 meq/kg 的規定。依據羰基價這一指標,煎炸調和油的煎炸穩定性明顯優于三級棉籽油。

圖4 三級棉籽油和煎炸調和油在煎炸過程中羰基價的變化

2.6 三級棉籽油和煎炸調和油煎炸過程中過氧化值的變化

過氧化值是衡量油脂初級氧化產物-氫過氧化物含量的指標。由圖5可知,三級棉籽油和煎炸調和油的過氧化值在煎炸過程中變動很大,呈無規律性。該現象的主要原因是氫過氧化物極不穩定,易分解產生醛、酮、酸類物質,因此過氧化值不能反映油脂的氧化程度,只能反映油脂的氧化速度[17]。整體而言,煎炸調和油的油脂氧化速度低于三級棉籽油,穩定性較高。

圖5 三級棉籽油和煎炸調和油在煎炸過程中過氧化值的變化

2.7 三級棉籽油和煎炸調和油煎炸過程中苯并芘和丙烯酰胺的變化

苯并(α)芘屬于多環芳烴類,是一種常見的高活性間接致癌物。油脂浸出溶劑中芳烴類物質在食用油的殘留以及高溫煎炸過程中熱化學反應均能導致油脂苯并芘物質的出現[18]。圖6所示,在煎炸過程中,苯并芘的含量隨煎炸時間的變化也呈現出無規律性。在本試驗條件下,煎炸調和油整體的苯并芘含量遠低于三級棉籽油,具有更高的食用安全性。丙烯酰胺在整個實驗過程中未檢出。

圖6 三級棉籽油和煎炸調和油在煎炸過程中苯并芘的變化

2.8 三級棉籽油和煎炸調和油煎炸過程中油條的脂肪含量的變化

煎炸過程中油脂在持續高溫狀態下,空氣中的氧氣、薯條內水分與油脂的接觸會促進油脂中甘油三酯和游離脂肪酸的氧化降解,生成羰基化合物、酮基酸和環氧酸等物質,這些物質在無氧狀態下與油分子聚合生成環狀化合物及高分子聚合物,使油的粘度上升,降低了油的傳熱系數,最終使食品的持油率上升,影響食品的質量和安全性[19]。

由圖7可知,三級棉籽油和調和油均隨著煎炸時間的延長,調配的煎炸油的薯條脂肪含量高于三級棉籽油煎炸后的薯條,但薯條顏色適中,呈金黃色,口感沒有明顯不適。

圖7 三級棉籽油和煎炸調和油在煎炸過程中薯條脂肪含量的變化

3 結論

選取棉籽油為基油,添加大豆油、菜籽油、棕櫚油等進行調和,配制專用煎炸調和油。該油脂肪酸組成合理,單不飽和脂肪酸/多不飽和脂肪酸約為4.0∶0.6,符合人體的營養需要。與河北地區煎炸用的三級棉籽油相比,煎炸調和油產生的泡沫、飛濺少,色澤變化較慢,可以連續煎炸67 h,煎炸時長延長了37%;該油在煎炸期間酸價由0.18 mg/g增加至3.53 mg/g,羰基價由9.42 meq/kg波動增加至36.0 meq/kg,過氧化值和苯并(α)芘數值較低,丙烯酰胺未檢出,各項指標均符合《食用植物油煎炸過程中的衛生標準》的要求,具有很強的煎炸穩定性;同時薯條色澤適中,口感酥脆,清新不油膩,但含油量較高,最高為18%。

本研究配制的煎炸專用調和油綜合了單一油品的優點,營養健康的屬性易被餐飲行業所接受,為后續系列產品的研發和推廣打下了良好的基礎。