薯片煎炸過程中大豆油品質(zhì)變化規(guī)律分析

趙煜洋，周明昊，謝鳳英

（1. 哈爾濱市第三中學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150078；2. 黑龍江省實(shí)驗(yàn)中學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150001；3. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030）

大豆油是植物性油脂市場中最受消費(fèi)者歡迎的油脂制品[1]。從化學(xué)組成上來看，大豆油含有豐富的多不飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸，以及較低的飽和脂肪酸。其中，棕櫚酸為7%～10%，硬脂酸為2.0%～5.5%，花生酸為1%～3%，油酸為20%～50%，亞油酸為35%～60%，亞麻油酸為2%～13%。從功能性上來看，大豆油含有7%～8% α -亞油酸，使其具備降低血清膽固醇水平和預(yù)防心血管疾病的功效。富含維E（α-VE 10.0wt%，β-VE 0.8wy%，γ-VE 62.5wt%，δ-VE 26.1wt%）、植物甾醇和磷脂等使其更利于人體健康[2]。

煎炸是一種以油脂為傳熱介質(zhì)，廣泛應(yīng)用于食品生產(chǎn)和家庭烹飪中的食物熟化加工方法。煎炸食品因其不可比擬的色澤、風(fēng)味和口感而深受廣大消費(fèi)者歡迎[3]。然而，在煎炸過程中，由于食物中的水分、空氣中的氧氣，以及高溫條件的相互作用，油脂會(huì)發(fā)生水解、氧化、裂解、聚合等化學(xué)反應(yīng)。這些反應(yīng)的發(fā)生會(huì)導(dǎo)致油脂產(chǎn)生大量的泡沫，顏色加深，黏度、比重等物理指標(biāo)增加，游離脂肪酸、極性物質(zhì)和聚合物等大量形成[4-7]。隨著煎炸時(shí)間的延長，醛、酮、過氧化物等副產(chǎn)物在油脂的攜帶下遷移至煎炸食物，最終對人體健康產(chǎn)生危害[8]。此外，煎炸操作產(chǎn)生的各類副產(chǎn)物會(huì)導(dǎo)致食物的滋氣味和質(zhì)地發(fā)生改變，進(jìn)而影響油炸食物的保質(zhì)期[9]。

目前，我國煎炸油質(zhì)量控制主要是按照國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法對酸價(jià)、過氧化值等品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行檢測。因此，試驗(yàn)利用視頻接觸角測定儀檢測煎炸過程中大豆油的接觸角，通過接觸角與油脂其他理化指標(biāo)的比較分析大豆油品質(zhì)隨煎炸時(shí)間的變化規(guī)律，為煎炸油品質(zhì)控制提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆油，黑龍江省九三集團(tuán)有限責(zé)任公司提供；脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)品，Sigma 公司提供；三氯化鐵，天津市天力化學(xué)試劑有限公司提供；正己烷，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司提供；二甲酚橙，天津市永大化學(xué)試劑有限公司提供；氫氧化鉀、甲醇、氯仿、氯化亞鐵、異辛烷、石油醚、乙醚等，均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

MC-EF197 型多功能電磁爐，廣東美的生活電器制造有限公司產(chǎn)品；Agilent 6890-5973 型氣相質(zhì)譜儀，美國安捷倫公司產(chǎn)品；OCA20 型視頻接觸角測定儀，德國Dataphysics 公司產(chǎn)品；ZE-6000 型色差儀，日本電色公司產(chǎn)品；RS-150 型流變儀，德國哈克公司產(chǎn)品；TU-1800 型紫外可見分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司產(chǎn)品；CHEETAH MP 100 型中壓快速純化制備色譜，天津博納艾杰爾科技有限公司產(chǎn)品；R204B 型真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海申勝生物科技有限公司產(chǎn)品。

1.3 反復(fù)煎炸試驗(yàn)

將3 L 大豆油倒入油炸鍋中加熱至油溫180 ℃，稱取100 g；再將外形尺寸為5 cm×5 cm×0.2 cm 薯片加入油炸鍋中煎炸3 min 后撈出；冷卻5 min 后進(jìn)行下一批次薯片的煎炸，煎炸30 批次后取油樣；于第2 天補(bǔ)新油至3 L。按此方法操作持續(xù)20 h，直至試驗(yàn)結(jié)束。

1.4 檢測方法

1.4.1 脂肪酸的檢測與分析

油樣經(jīng)甲酯化處理后，采用Agilent 6890-5973氣相質(zhì)譜儀進(jìn)行脂肪酸的檢測與分析。操作條件為：HP-88 毛細(xì)管柱（100 m×0.25 mm×0.20 μm）；四極桿溫度150 ℃，離子源溫度230 ℃，傳輸溫度250 ℃；升溫程序設(shè)定為：初始溫度80 ℃，保持5 min；以10 ℃/min 速度升溫至150 ℃，保持2 min；以5 ℃/min 速度升溫至230 ℃，保持10 min；載氣為氦氣，流速1 mL/min，分流比1∶30。

1.4.2 接觸角的測定

采用視頻接觸角測定儀進(jìn)行接觸角的測定[10]。測定參數(shù)設(shè)定為樣品臺(tái)規(guī)格100 mm×100 mm，接觸角測量范圍0～180°，測量精度±0.1°。

1.4.3 煎炸大豆油理化指標(biāo)測定

色澤的測定按照GB/T 22460—2008 動(dòng)植物油脂羅維朋色澤測定[11]；黏度的測定參照Rehab F M A 等人[12]的方法測定；游離脂肪酸的測定按照AOCS Cd-63-2009 方法[13]測定；過氧化值的測定參照Marmesat 方法[14]測定；p-茴香胺值的測定按照AOCS Cd18-90-2011 方法[15]測定；總極性物質(zhì)的測定參照馮紅霞[16]的方法測定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)設(shè)置3 次平行，試驗(yàn)結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差形式表示。采用SPSS 19.0 軟件進(jìn)行相關(guān)性分析，采用Origin8.6 作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 大豆油反復(fù)煎炸操作中脂肪酸的檢測與分析

大豆油反復(fù)煎炸操作中脂肪酸含量見表1。

表1 大豆油反復(fù)煎炸操作中脂肪酸含量/ g·（100 g-1）

由表1 可知，在煎炸操作20 h 后大豆油中SFA含量由15.88%增至22.40%，其中C16∶0 和C18∶0含量分別增加5.27%和1.26%。MUFA 含量也顯著增加（p＜0.05），增加至29.29%。與此相比，大豆油中PUFA 含量顯著降低（p＜0.05），煎炸操作20 h 由59.96%降至48.28%，其中C18∶2 降低了8.00%，C18∶3 降低了3.68%。由此可見，大豆油在反復(fù)煎炸過程中，油脂成分中的多不飽和脂肪酸尤其是亞麻酸發(fā)生了強(qiáng)烈的氧化分解反應(yīng)，致使煎炸大豆油中SFA 和MUFA 含量顯著增加。

2.2 煎炸大豆油接觸角的動(dòng)態(tài)變化

煎炸操作對大豆油接觸角的影響見圖1。

由圖1 可知，大豆油的接觸角隨著煎炸時(shí)間的延長而呈線性降低。經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，二者之間呈現(xiàn)極顯著的負(fù)相關(guān)（p＜0.01，相關(guān)系數(shù)R=-0.987）。由于接觸角反映的是液體在固體表面達(dá)到熱力學(xué)平衡時(shí)所形成的角度，θ＜60°稱為親水接觸角，θ＞60°稱為疏水接觸角。接觸角越小說明被測物質(zhì)的潤濕性越好[17]。在煎炸操作中大豆油劣變產(chǎn)生的某些物質(zhì)起到了表面活化的作用，降低了大豆油的接觸角，接觸角下降幅度恰好與油脂品質(zhì)下降幅度呈現(xiàn)一致性。

2.3 煎炸大豆油理化指標(biāo)的測定

2.3.1 色澤的測定結(jié)果

煎炸操作對煎炸大豆油色澤的影響見圖2。

由圖2 可知，大豆油的黃值和藍(lán)值隨著煎炸時(shí)間的延長呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢。油脂受熱過程中形成的聚合物與不飽和羰基化合物不斷積聚，油脂與食物成分發(fā)生的美拉德或碳化反應(yīng)產(chǎn)生的大量深色物質(zhì)，均可使油脂色澤加深，使得油脂黃值和藍(lán)值的增加[17]。

2.3.2 黏度的測定結(jié)果

煎炸操作對煎炸大豆油黏度的影響見圖3。

隨著煎炸時(shí)間的延長，煎炸油黏度會(huì)逐漸增加。這是由于大豆油中亞油酸、亞麻酸等多不飽和脂肪酸含量較高，其α 位碳?xì)滏I易受攻擊，促進(jìn)自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)引發(fā)了油脂氧化裂解、熱聚合和氧化聚合等劣變反應(yīng)發(fā)生，導(dǎo)致以甘三酯聚合物和氧化甘三酯為主要成分的極性物質(zhì)大量積累[18-19]。

2.3.3 游離脂肪酸的測定結(jié)果

煎炸操作對煎炸大豆油游離脂肪酸含量的影響見圖4。

游離脂肪酸含量與煙點(diǎn)共同決定大豆油的質(zhì)量等級，因此通過對煎炸操作過程中游離脂肪酸含量測定可以監(jiān)控油脂劣變的程度[20]。由圖4 可知，在反復(fù)煎炸操作中，大豆油中游離脂肪酸隨著煎炸時(shí)間的延長呈顯著增加趨勢（p＜0.05），煎炸至20 h 時(shí)大豆油中游離脂肪酸含量增加至0.85%。

2.3.4 過氧化值的測定結(jié)果

煎炸操作對煎炸大豆油過氧化值的影響見圖5。

過氧化值是衡量食用油脂酸敗程度、檢驗(yàn)食用植物油被氧化程度的主要指標(biāo)之一。由圖5 可知，在油溫180℃的煎炸試驗(yàn)中，大豆油的過氧化值隨著煎炸時(shí)間和煎炸次數(shù)的增加呈現(xiàn)增加的趨勢，但在上述時(shí)間內(nèi)煎炸大豆油的過氧化值均未超過國家食用植物油衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)限值（≤19.7 meq/kg）。油脂加熱過程中過氧化值是過氧化物生成及分解共同作用的結(jié)果。油脂中的不飽和脂肪酸被氧化生成氫過氧化物等，促使過氧化值升高；生成的過氧化物穩(wěn)定性差，易分解生成醛、酮、酸等小分子物質(zhì)，使得油脂過氧化值降低[21]。因此，過氧化值不宜作為煎炸大豆油品質(zhì)判定的唯一指標(biāo)。

2.3.5 p-茴香胺值的測定結(jié)果

煎炸操作對煎炸大豆油p - 茴香胺值的影響見圖6。

p -茴香胺值是反映油脂氧化后生成醛、酮、醌等次級氧化產(chǎn)物含量的指標(biāo)。其可以準(zhǔn)確地反映油脂的氧化劣變程度[22-23]。由圖6 可知，在油溫180 ℃反復(fù)煎炸操作中，大豆油p -茴香胺值隨著煎炸時(shí)間的延長呈現(xiàn)顯著增加趨勢（p＜0.05），在煎炸20 h時(shí)大豆油p -茴香胺值上升至198%。這是由于大豆油中多不飽和脂肪酸含量較高，在反復(fù)煎炸操作中最先發(fā)生了氧化反應(yīng)造成了煎炸大豆油p -茴香胺值顯著增加。

2.3.6 極性物質(zhì)的測定結(jié)果

煎炸操作對煎炸大豆油總極性物質(zhì)的影響見圖7。

由圖7 可知，煎炸大豆油中極性物質(zhì)含量均呈線性變化，且隨煎炸時(shí)間延長而顯著升高（p＜0.05）。在煎炸20 h 時(shí)，大豆油中極性物質(zhì)含量已達(dá)到30.98%。煎炸過程中形成的極性物質(zhì)的積聚可導(dǎo)致油脂品質(zhì)下降，且易隨著煎炸食物進(jìn)入人體，造成肝臟腫大、生育功能和肝功能發(fā)生障礙，淋巴細(xì)胞畸變、癌變等惡性疾病。因此，煎炸油中25%～27%的極性組分總量已成為世界各國煎炸油食用的法定界限。極性物質(zhì)含量在油脂品質(zhì)優(yōu)劣評價(jià)上具有較大的優(yōu)勢，但因其檢測設(shè)備投資大、檢測步驟繁瑣，很難實(shí)現(xiàn)煎炸油快速的在線檢測。

2.4 煎炸大豆油品質(zhì)評價(jià)指標(biāo)的相關(guān)性分析

煎炸大豆油理化指標(biāo)相關(guān)性分析見表2。

煎炸大豆油各理化指標(biāo)判斷油脂劣變的角度不同，但表2 中相互間的顯著相關(guān)性表明各個(gè)指標(biāo)描述油脂劣變均有效。試驗(yàn)利用接觸角對煎炸大豆油的品質(zhì)進(jìn)行檢測，結(jié)果表明煎炸大豆油接觸角可作為油脂劣變程度判定的有效指標(biāo)。若構(gòu)建油脂劣變程度與接觸角度數(shù)間的數(shù)據(jù)庫，即可建立起油脂品質(zhì)評價(jià)的儀器分析法。該方法無需進(jìn)行繁雜的化學(xué)試驗(yàn)，具有操作簡便的特點(diǎn)。

表2 煎炸大豆油理化指標(biāo)相關(guān)性分析

3 結(jié)論

大豆油在煎炸薯?xiàng)l操作過程中，其色澤、黏度、游離脂肪酸、過氧化值、p -茴香胺值和總極性物質(zhì)含量均隨著煎炸時(shí)間的延長而發(fā)生顯著性變化，而接觸角與大豆油理化指標(biāo)之間呈現(xiàn)出極顯著的相關(guān)性（p＜0.01）。由此可見，隨著煎炸時(shí)間的延長，大豆油中游離脂肪酸、極性物質(zhì)和聚合物等物質(zhì)大量生成，致使油脂品質(zhì)發(fā)生劣變。