氧化甘三酯指標(biāo)在煎炸油品質(zhì)評價(jià)中的應(yīng)用

李 徐，張 暉，金青哲，趙晨偉，金 俊，吳港城，王興國

（江南大學(xué) 食品學(xué)院，江蘇 無錫 214122）

煎炸既是菜肴烹飪技術(shù)，又是工業(yè)化的現(xiàn)代食品加工方式。煎炸過程既實(shí)現(xiàn)食物內(nèi)部的熟化，又在食物表面形成金黃色脆皮，并賦予誘人風(fēng)味。無論高端餐飲，還是百姓家常，或是街邊小攤和休閑零食，處處可見煎炸食品的身影。由于煎炸過程中熱油滲入食物，隨后食物被消費(fèi)者攝入體內(nèi)，所以各國規(guī)定通過控制油脂的劣變程度，以保證煎炸食品安全[1]。我國國家標(biāo)準(zhǔn) GB 2716—2018《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 植物油》規(guī)定，對于煎炸過程的食用植物油，其酸價(jià)不得高于5 mg KOH/g，總極性組分（Total Polar Compounds，TPC）含量不得高于27%。

由于分析技術(shù)的進(jìn)步，總極性組分可依據(jù)分子量差異分離，獲得極性物質(zhì)組成指標(biāo)[2]。依據(jù)我國地方標(biāo)準(zhǔn) DB34/T 1997—2013《食用油中氧化甘油三酯（OX-TG）及其聚合物（TGP）的測定高效空間排阻色譜法》、國際標(biāo)準(zhǔn) ISO 16931—2009《動物和植物的脂肪和油 用高效粒度排除色譜法（HPSEC）測定聚合三脂酰甘油》和AOCS Cd 22-91的規(guī)定，應(yīng)用高效體積排阻色譜（High Performance Size Exclusion Chromatography，HPSEC）依據(jù)相對分子量差異可將TPC分為氧化甘油三酯多聚物（oxidized Triglyceride Oligomer，oxTGO）、氧化甘油三酯二聚物（oxidized Triglyceride Dimer，oxTGD）、氧化甘油三酯單體（oxidized Triglyceride Monomer，oxTGM）、甘油二酯（Diglyceride，DG）和游離脂肪酸（Free Fatty Acid，F(xiàn)FA）共 5類，稱為極性物質(zhì)組成（Polar compound composition）。總極性組分及其五類物質(zhì)，其含量符合TPC=oxTGO+ oxTGD+oxTGM+DG+FFA的公式。

各國關(guān)于極性組分的煎炸油廢棄點(diǎn)的規(guī)定，可歸納為三類：第 1類為“只規(guī)定總極性組分（TPC）的限量值”，如葡萄牙、法國、意大利、西班牙、中國等；第2類為“只規(guī)定氧化甘油三酯聚合物（oxTGO+oxTGD）的限量值”，如荷蘭要求聚合物含量不得高于16%；第3類為“同時(shí)規(guī)定TPC和oxTGO+oxTGD的限量值”，如德國、南非、比利時(shí)、捷克等[3-5]。從化學(xué)角度而言，oxTGO+oxTGD屬于油脂TPC的一部分。此時(shí)問題在于，標(biāo)準(zhǔn)既限定TPC又限定oxTGO+oxTGD，兩個(gè)同類指標(biāo)是否重復(fù)多余，只規(guī)定其中一項(xiàng)是否足夠。

此外，TPC值常用于衡量油脂的劣變程度，很多國家都將其作為判定煎炸油廢棄的主要指標(biāo)。然而，由于各極性組分含量及其潛在毒性存在差異，總極性組分含量并不一定反映煎炸油的實(shí)際品質(zhì)[6]。oxTGM被科學(xué)界認(rèn)為是極性物質(zhì)中最具潛在風(fēng)險(xiǎn)的指標(biāo)，那么在餐飲煎炸實(shí)踐中，有關(guān)TPC或oxTGO+oxTGD的標(biāo)準(zhǔn)限定，是否能夠同時(shí)覆蓋對 oxTGM 的監(jiān)管，也是有關(guān)食品安全的實(shí)際科學(xué)問題。

因此，本文首先研究煎炸過程油脂各極性組分的變化規(guī)律，然后從法定廢棄點(diǎn)處極性物質(zhì)組成及指標(biāo)間相關(guān)性兩個(gè)角度，評價(jià)各極性組分指標(biāo)用于表征油脂煎炸廢棄的可行性。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

一級大豆油，不含添加的抗氧化劑，理化指標(biāo)符合相應(yīng)產(chǎn)品國家標(biāo)準(zhǔn)：上海嘉里糧油有限公司；煎炸食物：薯?xiàng)l（長寬高8.0×0.5×0.5 cm，水含量 65.61%，油含量 3.99%），雞塊（長寬高5.0×4.0×1.0 cm，水含量 56.80%，油含量 13.51%），魚排（長寬高8.0×6.0×1.0 cm，水含量70.49%，油含量8.25%），均在–18 ℃條件儲藏備用：分別來自哈爾濱麥肯食品有限公司、安徽嘉吉動物蛋白有限公司、上海味島食品有限公司；所有試劑：上海國藥化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Frymaster高溫煎炸鍋：美國馬尼托瓦餐飲設(shè)備有限公司；食用油極性組分分離系統(tǒng)：天津博納艾杰爾有限公司；2695型高效液相色譜（2414型示差折光檢測器）：美國沃特世儀器有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 煎炸實(shí)驗(yàn)設(shè)置

煎炸條件：薯?xiàng)l的煎炸溫度168.3 ℃，12 h/d，12 kg/d，0.2 kg/批，60 批/d，3.0 min/批；雞塊的煎炸溫度182.2 ℃，12 h/d，17.28 kg/d，0.48 kg/批，36批/d，3.5 min/批；魚塊煎炸溫度182.2 ℃，12 h/d，7.2 kg/d，0.3 kg/批，24 批/d，3.0 min/批。每種食物每天的煎炸總量，等同于麥當(dāng)勞快餐門店的每日平均消耗量，數(shù)據(jù)源于麥當(dāng)勞（中國）有限公司。所有煎炸系列都是從鍋中加入10 L的新鮮油脂開始，每隔6 h進(jìn)行過濾操作，每次過濾后補(bǔ)充新油至原始刻度線。煎炸實(shí)驗(yàn)持續(xù)12 h/d，取樣后冷卻12 h到下一個(gè)循環(huán)開始。實(shí)驗(yàn)終點(diǎn)為TPC快速檢測結(jié)果（Testo 270，德國德圖公司）達(dá)30%。

過濾方式：每隔6 h過濾一次，濾油粉為商用的合成硅酸鎂產(chǎn)品（Magnesol D-SOL，美國達(dá)拉斯集團(tuán)有限公司）。該材料是一種白色、無定形、無水無味的合成硅酸鎂粉末。每次加入385 g濾油粉，通過濾油紙濾去固體雜質(zhì)，煎炸鍋內(nèi)置真空泵，高溫加壓過濾。

1.3.2 實(shí)驗(yàn)分析方法

總極性組分含量的檢測，按照國家標(biāo)準(zhǔn) GB 5009.202—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食用油中極性組分的測定》的硅膠柱層析方法執(zhí)行。

極性物質(zhì)組成的檢測，依據(jù)安徽省地方標(biāo)準(zhǔn)DB34/T 1997—2013《食用油中氧化甘油三酯及其聚合物的測定 高效空間排阻色譜法》或國際標(biāo)準(zhǔn)IUPAC 2.508執(zhí)行，滿足公式oxTGO+oxTGD+oxTGM+DG+FFA+NonPC=100 g/100g。

1.4 數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用Origin 8.0軟件（北安普敦，美國OriginLab有限公司）進(jìn)行公式擬合和圖片繪制。需特別說明的是，擬合目的在于根據(jù)變化趨勢計(jì)算法定廢棄點(diǎn)TPC 24%、TPC 25%和TPC 27%處的極性物質(zhì)組成。一種情況為所有數(shù)據(jù)點(diǎn)都能完美擬合，則直接計(jì)算；另一種情況為整體擬合效果不佳，則逐個(gè)刪除距 TPC24%、25%和 27%較遠(yuǎn)的點(diǎn)再次擬合，尤其當(dāng)有取樣點(diǎn)正好處于計(jì)算的目標(biāo)點(diǎn)，擬合所得曲線能恰好穿過這些點(diǎn)則最佳。應(yīng)用SPSS 20.0軟件（芝加哥，美國IBM有限公司）進(jìn)行雙因素方差分析，以P<0.05評估數(shù)據(jù)顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 煎炸過程油脂極性物質(zhì)組成的變化規(guī)律

煎炸所得大豆油的TPC含量隨煎炸時(shí)間的變化情況如圖1所示，列出煎炸薯?xiàng)l、雞塊和魚排的大豆油中TPC含量隨煎炸時(shí)間的變化情況。盡管三種食物的煎炸條件不一致，但宏觀上其TPC含量的整體變化趨勢以及餐飲條件下的各情況劣變優(yōu)先級值得關(guān)注。

圖1 煎炸所得大豆油的TPC含量隨煎炸時(shí)間的變化情況Fig.1 TPC results of fried soybean oils plotted against the frying time

從整體變化趨勢而言，三種情況的油脂 TPC含量顯然都隨煎炸時(shí)間的延長而增加，增加速率為先快后慢，尤其當(dāng)TPC含量高于20%后速率降低更加明顯。一方面，如Liberty等[7]所述，油脂TPC含量的增加導(dǎo)致其粘度的顯著提高，使得煎炸過程中更多的油脂被食物吸收，油脂消耗增加則新油添加得更多，于是更顯著的稀釋效應(yīng)導(dǎo)致TPC增速的降低。假設(shè)一種極端情況，若每次煎炸過程使得鍋內(nèi)90%的油被食物吸收掉，那么不得不每次添加90%的新油，于是TPC值反而有可能出現(xiàn)降低的情況，因此新油的添加量或添加比例是極其關(guān)鍵的影響因素，尤其在工廠連續(xù)煎炸流水線中更為顯著[8]。另一方面從化學(xué)反應(yīng)理論分析，非極性組分為反應(yīng)底物而極性物質(zhì)為反應(yīng)產(chǎn)物，產(chǎn)物濃度的增加抑制了化學(xué)反應(yīng)的向右推進(jìn)，因此導(dǎo)致其生成反應(yīng)速率的降低[9]。具體分析數(shù)據(jù)，從劣變優(yōu)先級而言，從快到慢依次為魚排>雞塊>薯?xiàng)l，這與在多數(shù)餐飲門店的運(yùn)營數(shù)據(jù)是一致的。如Vitrac等[10]所述，魚排、雞塊等海鮮禽肉類食品在煎炸過程中，其內(nèi)含動物油脂的反滲透使得煎炸油脂的劣變加劇，而薯?xiàng)l所含的植物油脂影響并不顯著。

煎炸所得大豆油的各極性組分隨TPC含量的變化情況如圖2所示，列出煎炸所得大豆油的各極性組分隨TPC含量的變化情況。NonPC定義為100-TPC，其必然與TPC呈線性關(guān)系，無需深入討論，重點(diǎn)關(guān)注其他五個(gè)組分。就整體變化趨勢而言，oxTGO，oxTGD，DG和FFA都與TPC含量顯示正相關(guān)，而 oxTGM 在三種煎炸設(shè)置下都呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢。從增加速率角度分析，oxTGD的增長速率隨TPC逐步降低，oxTGO和DG的增長速率隨TPC逐步提高，而FFA的絕對含量波動明顯且變化速率始終保持較低，其含量一直未曾高于3%。從劣變優(yōu)先級而言，按照由快到慢排序，基于oxTGO：魚排>雞塊>薯?xiàng)l，基于 oxTGD：薯?xiàng)l>雞塊>魚排，基于 oxTGM：魚排>薯?xiàng)l>雞塊，基于 DG：雞塊>薯?xiàng)l>魚排，而FFA變化曲線波動交織，無明顯先后順序。綜上所述可知，在同等TPC含量條件下，煎炸魚排的油脂傾向生成聚合產(chǎn)物，而煎炸薯?xiàng)l的油脂傾向生成降解產(chǎn)物。

圖2 煎炸所得大豆油的各極性組分隨TPC含量的變化情況Fig.2 Separated polar compounds of fried oils plotted against the TPC value

2.2 法定廢棄點(diǎn)處的油脂極性物質(zhì)組成

本研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)研究列出TPC 24%、25%和27%時(shí)煎炸油的極性物質(zhì)組成[11]。需要說明的是，此處TPC 24%、25%和27%處的極性物質(zhì)組成，為根據(jù)擬合所得公式，局部優(yōu)化計(jì)算所得。所以這些數(shù)據(jù)并沒有重復(fù)以及標(biāo)準(zhǔn)偏差，因此也無法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，但是其大致的含量范圍是可以確定并值得參考的。

將此五類極性組分按照其含量由高到低排序。對于TPC 24%的煎炸油：DG > oxTGD > oxTGM >oxTGO > FFA；對于TPC 25%的煎炸油：DG >oxTGD > oxTGM > oxTGO > FFA；對于TPC 27%的煎炸油，DG > oxTGD > oxTGO > oxTGM > FFA。綜合分析以上排序，可得到類似的趨勢如下：DG >oxTGD > oxTGM≈oxTGO > FFA。對于所有三個(gè)TPC水平，DG組始終顯示最高濃度，達(dá)到8.9%～10.9%，而 FFA組始終顯示最低含量，濃度約為1.2%～1.4%。更進(jìn)一步，將特定物質(zhì)組合為氧化甘油三酯聚合產(chǎn)物（oxTGO+oxTGD）和氧化甘油三酯降解產(chǎn)物（DG+FFA），對于3個(gè)水平TPC均顯示相似的排序：（DG+FFA）≥（oxTGO+oxTGD） >oxTGM。因此，可以確定的是，在法定廢棄點(diǎn)TPC 24%、25%和 27%處，氧化降解產(chǎn)物含量始終不低于氧化聚合產(chǎn)物。

2.3 極性物質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)性分析

煎炸油所含6類物質(zhì)的Pearson分析結(jié)果對比如表1所示，對煎炸油中NonPC、oxTGO、oxTGD、oxTGM、DG和FFA共計(jì)6類物質(zhì)進(jìn)行Pearson分析，闡述各極性組分之間的內(nèi)部關(guān)聯(lián)性。重點(diǎn)關(guān)注其中非顯著相關(guān)的組分，結(jié)果表明，煎炸油中的NonPC和oxTGM，oxTGO和oxTGM，oxTGD和oxTGM，DG和oxTGM，F(xiàn)FA和oxTGM均未顯示統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著相關(guān)（P>0.05）。總體而言，Pearson結(jié)果表明煎炸油中oxTGM含量與其他所有組分均不相關(guān)，顯示煎炸過程中其含量的不穩(wěn)定與不可預(yù)測性。極性組分中的 oxTGM 組分，應(yīng)作為重點(diǎn)關(guān)注對象。這與油脂直接高溫加熱的情況不同，其原因可能是煎炸食物所含的水分、蛋白、油脂微量成分等物質(zhì)參與氧化過程，而oxTGM性質(zhì)活躍易與其他物質(zhì)結(jié)合，從而影響了oxTGM的連續(xù)生成[12]。

表1 煎炸油所含6類物質(zhì)的Pearson分析結(jié)果對比（n=34）Table 1 Comparison of Pearson result of 6 polar compounds between fried oil (n=34)

如圖3所示，分析（oxTGO+oxTGD）、oxTGM與TPC的關(guān)聯(lián)性，評價(jià)指標(biāo)用于判定油脂煎炸廢棄的可行性。結(jié)果表明，氧化聚合產(chǎn)物含量均與TPC呈線性關(guān)系，與此前所述的 Pearson結(jié)果相一致。此外，在煎炸油中oxTGM隨TPC呈無序變化（P>0.05）。此數(shù)據(jù)表明，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定僅對煎炸油脂的TPC進(jìn)行限制時(shí)，油脂中所含的oxTGM并未在監(jiān)控范圍內(nèi)，oxTGM含量可為極大或極小的數(shù)值。因此，以TPC指標(biāo)規(guī)定的法定廢棄的煎炸油，實(shí)際未能覆蓋對 oxTGM 物質(zhì)的監(jiān)管，而這一現(xiàn)象只有在餐飲實(shí)際煎炸樣品而非加熱油中才能發(fā)現(xiàn)。因此，須TPC和oxTGM兩項(xiàng)指標(biāo)方可評價(jià)油脂煎炸過程的劣變，考慮到 oxTGM 的潛在毒性最強(qiáng)，oxTGM值作為表征高溫煎炸油脂氧化劣變的廢棄指標(biāo)有一定實(shí)際意義。

圖3 煎炸條件下油脂oxTGO+oxTGD、oxTGM與TPC的關(guān)聯(lián)性Fig.3 Relations among indices of oxTGO+oxTGD, oxTGM and TPC of fried oils

3 結(jié)論

經(jīng)以上分析的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，應(yīng)用TPC評價(jià)煎炸油品質(zhì)時(shí)，實(shí)際未能同時(shí)覆蓋對 oxTGM 的有效控制，須用TPC和oxTGM兩項(xiàng)指標(biāo)方可評價(jià)油脂煎炸過程的劣變。考慮到 oxTGM 的潛在毒性最強(qiáng)，oxTGM值作為表征高溫煎炸油脂氧化劣變的廢棄指標(biāo)是有實(shí)際意義的。