稻米油在快餐煎炸中的性能研究

徐振波,梁俊梅,牛付歡,姜元榮

(豐益(上海)生物技術研發中心有限公司,上海 200137)

中國是世界上最主要的油脂消費國,2017～2018年度中國年消費3849.6萬噸[1]。然而目前中國食用油自給率較低,油脂消費對國外市場依賴程度極大,大多數油脂資源靠進口,2017～2018年度我國食用油的自給率為 31.0%[1]。我國植物油消費最多的油脂是大豆油、棕櫚油、菜籽油等,但主要依靠進口,為了減少油脂資源進口依賴,開發具有中國特色的油脂資源迫在眉睫[2]。我國是世界上最大的稻米消費國,據統計每年消費稻米約1.4億噸[3]。在稻米加工的過程中,米糠是最主要的副產物之一,其占稻谷總質量的6%～8%,而米糠中的油脂(即稻米油)含量約為18%～25%[3]。因此,我國擁有比較豐富的稻米油資源[3]。

目前,我國西式快餐行業大都采用棕櫚油來煎炸食品,也有不少餐飲企業采用大豆油或者大豆棕櫚調和油作為煎炸油。然而棕櫚油、大豆油存在一定的局限性。棕櫚油因飽和脂肪酸含量較高而存在較大爭議[4],且精煉過程容易引入3-氯丙醇酯(3-MCPD)等污染物[5]。而大豆油亞麻酸含量較高,油脂容易被氧化變質[6],此外大豆油由于亞麻酸含量較高,煎炸的食品有腥味[7]。與棕櫚油和大豆油相比,稻米油是一種脂肪酸組成均衡的油脂,油酸和亞油酸含量符合國際衛生組織推薦的最佳比例1∶1,且含有豐富的谷維素、植物甾醇、維生素E、角鯊烯等多種生理活性物質[8],目前已經成為現代消費者認可的健康食用油[9-10]。由于稻米油中含有谷維素、生育酚等天然抗氧化物質[11-12],使得稻米油具有良好的油脂氧化穩定性[3,13-14]。

綜上所述,稻米油作為一種新型的健康食用油，可作為一種潛在的煎炸專用油資源。近年來,也有學者開展了稻米油在煎炸油中的應用研究,涉及不同煎炸方式、煎炸條件、煎炸食材以及與其他油脂調配[15-19]:如連續煎炸優于間歇煎炸[15];稻米油在180 ℃加熱,反式脂肪酸產生較少且必需脂肪酸的損失也很少[16];稻米油在煎炸油條過程中表現出良好的穩定性，且炸制的油條含油率低、感官效果好[17];與大豆油相比,稻米油煎炸米粉團在存放過程中過氧化值升高慢,但酸價升高較快[18];稻米油和棕櫚油、棉籽油適當比例調配,煎炸時間可以延長40%[19]等。以上現有研究主要以實驗室小型煎炸試驗來研究稻米油的應用,本文模擬西式快餐煎炸模式,采用大豆油、棕櫚油、稻米油為煎炸用油,以西式快餐最常見的炸薯條為例,通過煎炸薯條實驗,來對比三種油脂的煎炸性能,為開發用于西式快餐的高端新型營養的煎炸油提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

薯條 麥肯食品(哈爾濱)有限公司;棕櫚油 嘉里特種油脂(上海)有限公司;大豆油、稻米油 海嘉里食品有限公司;無水硫酸鈉、KOH、乙醇、酚酞指示劑、石油醚(30～60 ℃)、異丙醇、三氯甲烷、冰醋酸、淀粉指示劑、碘化鉀等均為分析純、正庚烷、正己烷為色譜純、0.01 mol/L硫代硫酸鈉標準溶液 國藥集團化學試劑有限公司;濾油組合 美國達拉斯有限公司;37種脂肪酸甲酯混合標準樣品 美國Sigma公司;β-谷甾醇(純度 75%)、豆甾醇(純度 95%)、菜油甾醇(純度 65%)、β-膽甾烷醇(純度 96%)比利時Acros公司;硅烷化試劑(BSTFA∶TMCS=99∶1) 美國Supelco公司。

Testo270極性組分快速測定儀 德圖儀器國際貿易(上海)有限公司;Frymaster BIEL314-6SCD電炸鍋 馬尼托瓦(中國)餐飲設備有限公司;Agilent 6890氣相色譜、Agilent1100 HPLC 安捷倫科技有限公司;UV-1800分光光度計 日本島津。

1.2 實驗方法

1.2.1 油脂常規理化指標及微量成分分析 酸價(AV)的測定參照GB/T 5009.229-2016:首先將煎炸油樣熔化,準確稱量混勻的試樣 10.00～20.00 g,將試樣置于 250 mL錐形瓶中。然后加入70 mL乙醚-異丙醇混合液(1∶1)混合液和3滴酚酞試劑,搖勻至油樣完全溶解。用0.10 mol/L的氫氧化鉀標準溶液邊搖動邊滴定,至溶液變為粉紅色且15 s不褪色即為反應終點。

過氧化值(PV)參考GB 5009.227-2016:準確稱量熔融混勻的試樣2.00～3.00 g,將試樣置于250 mL碘量瓶中,加50 mL三氯甲烷-冰乙酸混合液(體積比40∶60),搖動至試樣完全溶解。然后加入1.00 mL飽和碘化鉀溶液,并輕輕振搖0.5 min,在暗處放置3 min。取出加100 mL水,搖勻后立即用0.01 mol/L的硫代硫酸鈉標準溶液滴定,出現淡黃色后加入1 mL淀粉指示液,繼續滴定并強烈振搖至溶液藍色消失為終點。同時進行空白試驗。

維生素E參考AOCS Ce 8-89(Reapproved-2017):用高效液相色譜儀進行檢測。流動相:異丙醇∶正已烷=0.5∶99.5 (v/v)。瓶裝食用油搖勻后,取約80 mL的食用油樣品于100 mL樣品瓶內,精確稱取約2 g的植物油于25 mL的容量瓶內,對于渾濁和有沉淀的樣品,把樣品瓶搖動并置于35～40 ℃水浴內,至樣品澄清時再取樣稱量。加入一定量的正已烷至容量瓶內,搖動至樣品溶解,然后用正已烷定容至刻度。然后用HPLC測定維生素E的含量,進樣量為 20 uL。

植物甾醇的測定[20]:取200 mg油脂樣品,加入2 mg(1 mg/mL)β-膽甾烷醇作為內標,加入2 mol/L氫氧化鉀-乙醇溶液5 mL,漩渦蕩1 min混勻。60 ℃水浴振搖60 min,取出后,放在振動混合器中震搖2 min,室溫冷卻。加入正己烷4 mL、蒸餾水5 mL,混合均勻,4300 r/min離心3 min提出上清液,再用5 mL正己烷提取第2次,合并2次所得提取液并加入1.5 g無水硫酸鈉。移取5 mL提取液到8 mL玻璃樣品瓶中,使用氮吹將溶劑完全吹干,加入100 μL硅烷化試劑,在105 ℃烘箱中反應15 min。取出冷卻至室溫后將樣品轉移到帶內插管的樣品瓶中備用。

氣相色譜條件:色譜柱:HP-5毛細管柱(30.0 m×320 μm×0.25 μm),進樣口溫度:300 ℃,檢測器溫度為310 ℃,載氣:He,柱流速:1.0 mL/min(恒流),進樣量:1.0 uL,分流比30∶1,升溫程序:200 ℃保持0.5 min,以2 ℃/min的速率升溫至300 ℃,300 ℃保持0 min。

總甾醇量計算方法:

其中:Ws為總甾醇量(mg/kg);Pm為內標質量濃度(g/L);Vis為內標體積(μL);∑ As為各個甾醇的峰面積之和;Ais為內標峰面積;ms為樣品質量(mg);Pis為內標的純度。

谷維素檢測參考LS/T 6121.1-2017:分光光度計開機預熱,采用正庚烷為參比溶液調整零點。稱取待測樣品0.02 g(精確至0.0001 g)置于25 mL容量瓶中,加入正庚烷溶解并定容至刻度,搖勻。用待測溶液潤洗石英比色皿三次,將待測溶液倒入石英比色皿,以正庚烷為參比,在315 nm處測定吸光度。所測的吸光度若不在0.2～0.8之間時,應適當調整待測樣品的稱樣量或稀釋待測溶液,再重新進行測定。試樣中谷維素含量(X)以質量分數表示,計算方法如下:

1.2.2 油脂脂肪酸組成的測定 油脂脂肪酸組成的測定采用氣相色譜法[7]。

樣品甲酯化方法:取1～2滴油樣于離心管中,加入2 mL正己烷,漩渦震蕩至油樣完全溶解,然后加入2 mL濃度為2 mol/L的氫氧化鉀-甲醇溶液,漩渦震蕩1 min至樣品完全反應,靜置30 s至分層,吸取上清液過濾膜,裝入氣相小瓶中待測。

氣相色譜分析條件:檢測器:氫離子火焰檢測器(FID),250 ℃;色譜柱:熔融石英毛細管柱(TR-TRACE FAME,60 mm×0.25 mm×0.25 μm),進樣口溫度:250 ℃,進樣量:1 μL,分流比 100∶1;程序升溫:60 ℃,保持3 min,以5 ℃/min升至170 ℃,保持15 min,再以2 ℃/min升至220 ℃,保持10 min;載氣:高純氮氣,流速20 mL/min,恒流模式。

利用37 種脂肪酸甲酯混合標準品判斷各峰對應的脂肪酸,結合峰面積歸一化法計算其相對含量,計算公式如下:

其中:A為單個脂肪酸對應的峰面積;∑A為所有脂肪酸對應的峰面積之和。

1.2.3 煎炸薯條 模擬西式快餐門店進行煎炸薯條實驗:分別稱8.5 kg的稻米油、棕櫚油、大豆油放入炸鍋中,然后加熱至168 ℃,再稱薯條200 g,炸制3 min。按照上述操作按照5鍋/h(12 min一鍋),每天炸制12 h后用極性組分快速測定儀檢測極性物質(TPC),然后取100 g油樣留樣待檢酸價(AV),之后進行使用濾油組合進行濾油操作,濾后補充新油至最高刻度線處。再繼續煎炸,當TPC超過27.0%或AV超過5 mg KOH/g時終止煎炸(參考GB 2716-2018,極性或酸價只要有其中一個超標之后便終止煎炸)。跟蹤整個煎炸過程中每天的極性組分、酸價及微量成分的變化。

1.2.4 極性組分測定 極性組分測定使用Testo270快速檢測儀:將炸制的薯條取出后等待5 min以上,且炸鍋內無氣泡冒出開始測量。將探頭垂直浸入炸鍋中心位置的熱油中,浸入深度在最小和最大刻度線之間,然后輕輕攪動探頭,直到數值穩定且屏幕出現Auto hold后記錄讀數。

1.2.5 薯條的感官評價 因為第1 d為新油3風味較淡,因此從第2 d起炸制出的產品更具有代表性。本文隨機選取20人(男∶女=1∶1)對三種油第2 d炸制的最后10鍋薯條進行感官喜好度評價[7]。感官評分表如表1所示。

表1 感官評分表Table 1 Sensory evaluation standard

1.3 數據處理

數據采用Origin 8.5及Excel 2013等數據處理軟件進行分析,每個樣品重復測定3次,計算平均值和標準偏差。

2 結果與分析

2.1 油脂基本理化指標及微量成分分析

表2為油脂基本理化指標及微量成分結果。從表2中可以看出棕櫚油、大豆油和稻米油的基本理化指標均符合食用油衛生指標(GB 2716-2018食用植物油衛生標準。且與大豆油和棕櫚油相比,稻米油中除了含有較高的維生素E,還有豐富的植物甾醇和谷維素,分別約12035.74和4359.17 mg/kg。

表2 油脂理化指標及微量成分分析Table 2 Physical and chemical indexes and components of oil samples

2.2 油脂脂肪酸組成分析

由于不飽和脂肪,特別是多不飽和脂肪更易被氧化[21-22],因此,亞麻酸的含量越低越有利于高溫煎炸,一般推薦亞麻酸含量不高于3%的油脂用于煎炸[23]。三種油脂脂肪酸組成如表3所示:大豆油所含的多不飽和脂肪酸含量最高達到58.11%,其中亞油酸(C18∶2)和亞麻酸(C18∶3)含量分別為51.73%和6.38%,而棕櫚油所含的飽和脂肪酸含量最高達到45.89%,亞油酸(C18∶2)和亞麻酸(C18∶3)含量分別為10.17%和0.16%。稻米油中多不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸介于大豆油和棕櫚油之間,更重要的是亞麻酸(C18∶3)含量很低,約為0.10%。因此,從脂肪酸組成來看稻米油也是比較適合用于煎炸。

表3 油脂的脂肪酸組成Table 3 Fatty acid composition of oils

2.3 煎炸性能對比

《GB 2716-2018 食品安全國家標準植物油》中規定,煎炸過程中食用植物油酸價≤5 mg KOH/g,極性組分≤27%。因此煎炸薯條過程中將煎炸油的酸價和極性組分含量的變化作為監控油脂品質的主要參數。由于大部分的西式快餐餐廳采用Testo270快速檢測設備來監控油脂的極性組分,因此本研究也模擬西式快餐餐廳采用同樣操作。

2.3.1 酸價變化 圖1所示為煎炸過程中酸價的變化曲線。從圖1中可以看出,三種油脂的酸價均隨煎炸時間的延長而升高,這與文獻報道的一致[15,24]。其原因是煎炸薯條過程中,油脂會發生水解產生游離脂肪酸[25],以及伴隨著油脂氧化也會產生少量的有機酸[26]。其中大豆油的酸價升高速率明顯快于稻米油和棕櫚油,至第6 d超標,達到5.11 mg KOH/g。而稻米油酸價和棕櫚油升高趨勢接近,均為第9 d超標,酸價分別對應為5.50 mg KOH/g與5.54 mg KOH/g。說明煎炸過程中大豆油的酸價比稻米油和棕櫚油升高更快,更容易超國標。主要是由于不飽和脂肪氧化速度隨著不飽和度的增加而提高[21-22],多不飽和脂肪酸含量更高的大豆油比稻米油和棕櫚油更容易水解和氧化。盡管稻米油含有較高的不飽和脂肪酸,但因其也含有較多維生素E、谷維素、甾醇等微量成分，在一定程度上也提升了其氧化穩定性。

圖1 酸價隨煎炸時間的變化曲線Fig.1 Changes of fatty acid value during frying

2.3.2 極性組分變化 圖2所示為三種油脂中極性組分隨煎炸時間的變化曲線。從圖2中可以看出,棕櫚油、大豆油、稻米油的初始極性組分分別對應為7.0%、8.5%與10.0%。稻米油的極性組分含量高,主要是由于稻米油本身含有較高的極性成分,如谷維素、植物甾醇和維生素E。隨煎炸時間的延長,三種油脂的極性組分均呈波動上升趨勢,極性組分上升主要是由于高溫煎炸條件下油脂氧化、聚合、水解均會產生較多極性物質，如氧化甘油三酯、甘三酯聚和物、甘二酯和游離脂肪酸等[27],而極性組分出現波動是因為煎炸過程中油脂被薯條帶走以及濾油過程被濾油粉吸附而導致損耗,因而補充較多新鮮油所致,這與文獻報道的相一致[7]。至煎炸結束時(酸價超過5 mg KOH/g),棕櫚油、大豆油、稻米油三種油脂的極性組分別對應為25.5%、27.5%與26.0%。

圖2 極性組分隨煎炸時間的變化曲線Fig.2 Changes of total polar compounds during frying

《GB 2716-2018 食品安全國家標準植物油》中規定,煎炸過程中食用植物油酸價≤5 mg KOH/g,極性組分≤27%,煎炸過程中,大豆油第8 d極性組分已經超過27%,棕櫚油和稻米油第9 d仍未超標,由此可見,稻米油在煎炸過程中表現出了良好的煎炸性能:從極性組分的來看,大豆油煎炸使用壽命約為8 d,而棕櫚油和稻米油的使用壽命約為9 d。即稻米油煎炸壽命較大豆油更長,接近于棕櫚油。

2.3.3 微量成分變化 維生素E、谷維素及植物甾醇等微量生理活性物質在高溫下會有不同的損失[19]。圖3a所示為煎炸過程中三種油中維生素E含量變化曲線。從圖中3a中可以看出,棕櫚油、稻米油、大豆油中初始維生素E分別為530.28、1019.12與1086.55 mg/kg。隨著煎炸時間的延長,維生素E含量急劇降低,至第6 d其含量分別對應約為10.01、8.49與2.11 mg/kg。維生素E作為天然的抗氧化劑,在高溫過程中極易發生氧化分解甚至聚合而急劇減少,這與文獻[15,28]中報道一致。

圖3 維生素E、谷維素及植物甾醇含量變化曲線Fig.3 The changes of vitamin E,oryzanol and sterols during frying

與大豆油和棕櫚油相比,稻米油的特別之處是含有豐富的谷維素及植物甾醇,圖3b所示為稻米油中植物甾醇和谷維素的變化曲線。從圖3b中可以看出,稻米油中谷維素及植物甾醇的初始含量分別約為4359.17和12035.74 mg/kg。隨著煎炸時間的延長,二者均逐漸減少,至第9 d分別為1531.98與6618.45 mg/kg。其中甾醇中的甾醇酯易形成游離甾醇,游離甾醇與脂肪酸易發生熱促酯化反應[17,19],同時在煎炸時,薯條的吸附也會導致甾醇含量降低。而谷維素作為一種天然的抗氧化劑[8],在煎炸過程中因不斷發生氧化和被薯條吸附導致含量降低。在之前的相關研究中,谷維素及植物甾醇降低非常緩慢,本研究中植物甾醇以及谷維素的減少量高于文獻[17],主要是本研究模擬西式快餐煎炸模式,相比文獻[17],煎炸時間更長,煎炸食物也更多。總之,在煎炸過程中,三種油脂中的維生素E含量隨著時間的延長而急劇降低,至煎炸終點保留量均不足2%;然而稻米油所含的植物甾醇和谷維素雖然也隨著時間的延長而降低,但至煎炸終點保留量仍分別約為35.14%和54.99%。因此,相對大豆油和棕櫚油而言,稻米油中在高溫長時間煎炸過程中仍有較多的微量元素保留。

2.4 感官評價

圖4所示為評價棕櫚油、大豆油和稻米油炸制出薯條的色澤、脆度、風味、油膩感及整體喜好度的結果。結果顯示:用三種油煎炸出的薯條色澤及油膩感并無顯著性差異(P>0.05),但稻米油炸制出的薯條比大豆油、棕櫚油更脆,風味更好,整體喜好度更高(P<0.05);而大豆油炸的薯條風味相對最差,可能是由于大豆油炸的薯條豆腥味較重造成的[7]。

圖4 薯條感官評價Fig.4 Sensory assessment of french fries注:*代表該油脂和棕櫚油有顯著差異,P<0.05;**代表該油脂和棕櫚油有極顯著差異,P<0.01。

3 結論

稻米油富含維生素E、植物甾醇和谷維素,并且脂肪酸也均衡。同時在本文的煎炸條件下煎炸薯條時,油脂品質穩定:稻米油煎炸壽命接近于極耐煎炸的棕櫚油(二者使用時間約為9 d),且明顯優于大豆油(使用時間約為6 d)。隨著煎炸時間的延長,三種油中維生素E含量急劇降低,至第6 d后分別對應約為10.01、8.49與2.11 mg/kg,而稻米油中谷維素和植物甾醇仍有較多保留,含量分別為1531.98和6618.45 mg/kg。另外,稻米油炸的薯條比大豆油和棕櫚油更脆,風味更好,整體喜好度更高(P<0.05)。因此,稻米油在煎炸油中應用具有明顯的優勢和良好的前景。