熱燙預(yù)處理降低鮮切油炸薯片中丙烯酰胺的工藝優(yōu)化研究

程江華，王灼琛，謝寧寧，黃晶晶，周蓓蓓，閆曉明

（1.安徽省農(nóng)科院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，安徽 合肥 230031；2.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 茶與食品科技學(xué)院，安徽 合肥 230031）

丙烯酰胺（acrylamide，AA）是一種無味白色結(jié)晶物質(zhì)，對人體具有神經(jīng)毒性[1]，對實驗動物具有生殖毒性、基因毒性、致畸性和致癌性[2-3]。至2002年4月以來，丙烯酰胺在很多食品中被發(fā)現(xiàn)[4-5]，為各國食品安全工作關(guān)注的焦點之一。有效降低丙烯酰胺含量的研究對于馬鈴薯加工產(chǎn)品的品質(zhì)、安全具有非常重要的意義[6]。

我國是世界第一馬鈴薯種植大國，馬鈴薯在我國種植范圍非常廣泛，食用頻率也非常高，但是加工馬鈴薯方法如油炸、煎炒等高溫過程中容易產(chǎn)生丙烯酰胺[7]，對消費者健康存在極大的隱患[8]。ZHANG Y等[9-10]的研究證實了美拉德反應(yīng)（Maillard Reaction）是產(chǎn)生丙烯酰胺的主要途徑[11]。在加工過程中，還原糖與氨基酸進行美拉德反應(yīng)，產(chǎn)生丙烯酰胺，同時使薯片顏色加深、品質(zhì)降低，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降，限制了馬鈴薯加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。還原糖含量是食品加工過程中對馬鈴薯品質(zhì)要求最為嚴(yán)格的指標(biāo)，還原糖含量與炸片色澤和丙烯酰胺具有極顯著線性正相關(guān)。如何減少加工過程中還原糖含量，對丙烯酰胺的控制和馬鈴薯加工產(chǎn)業(yè)都極其有利。

本研究通過工藝優(yōu)化，考察了熱燙和油炸工藝對鮮切薯片中還原糖含量及薯片中丙烯酰胺含量的影響。實現(xiàn)能采用簡單易處理、成本低廉的工藝有效降低薯片中丙烯酰胺含量研究目標(biāo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗材料馬鈴薯（中薯-8號、夏菠蒂）為農(nóng)科院園藝所提供品種，棕櫚油：市售。

丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)品（純度99%）：美國Sigma公司；無水甲醇（色譜純）、乙腈（色譜純）：國藥化學(xué)試劑有限公司；葡萄糖、乙酸鋅、亞鐵氰化鉀溶液、3,5-二硝基水楊酸（dinitrosalicylic acid，DNS）、丙三醇、正己烷、氯化鈉、硫酸鎂等試劑均為分析純：上?；瘜W(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Waters2695型液相色譜儀（配電噴霧離子源和Masslynx 4.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)）：美國Waters公司；Quattro Micr型三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜儀：英國Micromass公司；SP-752型紫外可見分光光度計：上海光譜儀器有限公司；KQ-5200型超聲波清洗儀：昆山市超聲儀器有限公司；Milli-Q去離子水發(fā)生器：美國Milli-Q純水系統(tǒng)；TGL16M高速冷凍離心機：長沙湘智離心機儀器有限公司；TP-220D電子分析天平：湘儀天平儀器設(shè)備有限公司；HH-6電熱恒溫水浴箱：上海醫(yī)療器械五廠；多功能切菜機：章丘天龍食品機械廠；HH-S恒溫恒浴油浴鍋：江蘇金壇市環(huán)宇科學(xué)儀器廠。

1.3 試驗方法

1.3.1 熱燙試驗

將新鮮馬鈴薯洗凈、去皮，用切片機切成厚度為1.5 mm的均勻馬鈴薯片，盡量調(diào)整薯片大小一致性，分別稱取100 g進行熱燙和非熱燙處理。考慮熱燙時間、溫度等對還原糖的影響程度，進行熱燙時間和熱燙溫度的單因素試驗。采用DNS法測定其還原糖含量。

1.3.2 油炸工藝

在1.3.1最佳熱燙工藝條件下，薯片在經(jīng)過熱燙和非熱燙處理后，在設(shè)定的不同油炸溫度和時間組合下進行油炸試驗（具體安排見表1）。取出后脫油、裝袋密封、做好標(biāo)識，低溫保存?zhèn)溆谩?/p>

表1 薯片油炸工藝試驗設(shè)計Table 1 Design process of fried potato chips experiment

1.3.3 樣品處理

將1.3.2樣品置于研缽中搗碎，準(zhǔn)確稱取搗碎混勻后的薯片1.0 g于10 mL試管中，加5 mL正己烷，置于振蕩器中振蕩1 min，后用離心機5 000 r/min離心10 min。移去正己烷層，重復(fù)兩次。氮氣吹去殘留正己烷，以除去樣品中的油脂。然后加入10 mL超純水振蕩1 min，加入10 mL乙腈，4 g硫酸鎂和1 g氯化鈉振蕩1 min，靜置。10 000 r/min冷凍離心10 min，取6 mL乙腈層，氮氣儀吹至近干，加1 mL超純水復(fù)溶過0.45 μm濾膜過濾，待測[12]。

1.3.4 液相色譜-質(zhì)譜分析條件

色譜條件[13]：色譜柱為AtlantisTM d C18（5 μm，150 mm×2.1 mm）；流動相A體積分?jǐn)?shù)為0.1%甲酸，流動相B為甲醇，V（A）∶V（B）=90∶10；流速0.4 mL/min，柱溫30 ℃，進樣量10 μL。

質(zhì)譜條件：電噴霧電離（electronic spray ion，ESI）模式。毛細管電壓2.5 kV；錐孔電壓35 V，源溫110 ℃，脫溶劑溫度450℃；質(zhì)譜多反應(yīng)監(jiān)測（multiple reaction monitoring，MRM）方式定量，丙烯酰胺定性離子（72/55），碰撞能量為5 eV。

2 結(jié)果與分析

2.1 葡萄糖和丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.1.1 葡萄糖檢測標(biāo)準(zhǔn)曲線

準(zhǔn)確取0、0.1 mL、0.2 mL、0.3 mL、0.4 mL、0.5 mL、0.6 mL、0.7 mL、0.8 mL的1 mg/mL葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液加入容量瓶中，各加蒸餾水補充至1 mL，分別加入1 mL DNS試劑，充分混合，沸水浴中加熱煮沸4 min，流動水冷卻，蒸餾水定容。于波長540 nm處分別測定吸光度值。繪制葡萄糖含量與吸光度值的曲線關(guān)系（見圖1）。得到標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為y=0.071 8x-0.001 1，式中y為吸光度值，x為葡萄糖質(zhì)量濃度（mg/mL），相關(guān)系數(shù)R2=0.998 1。

圖1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Standard curve of glucose

2.1.2 丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)曲線

圖2 丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.2 Standard curve of acrylamide

將1 mg/mL丙烯酰胺母液稀釋成10 mg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液。適量吸取上述標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別用超純水稀釋成質(zhì)量濃度為0、25 ng/mL、50 ng/mL、100 ng/mL、200 ng/mL、400 ng/mL、800 ng/mL、1 600 ng/mL的梯度溶液，用0.45 μm濾膜過濾，待測。依次取10 mL進樣，以丙烯酰胺峰面積為縱坐標(biāo)，烯酰胺質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖2。標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為y=4.761 4x-12.274，R2=0.999 9，在25～1 600 ng/mL范圍呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，符合定量要求。

2.2 熱燙預(yù)處理對馬鈴薯片中還原糖的影響研究

2.2.1 熱燙處理時間與還原糖含量的關(guān)系

在75 ℃熱燙不同時間后還原糖含量的考察結(jié)果見圖3。由圖3可以看出，熱燙處理能顯著降低新鮮馬鈴薯片中還原糖含量。熱燙30 s，就能大幅降低馬鈴薯片的含糖量，隨著熱燙時間增加，還原糖含量繼續(xù)緩慢下降。當(dāng)熱燙150 s時，可以使還原糖含量降至最低，但如果熱燙時間繼續(xù)延長，還原糖含量顯現(xiàn)出逐漸增加的趨勢。由圖3得出，最佳熱燙時間在150 s左右時能最大限度的降低馬鈴薯中還原糖的含量。

圖3 75°C熱燙不同時間還原糖含量的變化趨勢Fig.3 Tendency of reducing sugar content with different blanching time at 75°C

2.2.2 熱燙處理溫度與還原糖含量的關(guān)系

圖4 熱燙150 s還原糖含量隨溫度的變化趨勢Fig.4 Tendency of reducing sugar content with different temperature after blanching treatment for 150 s

在不同溫度條件下熱燙150 s，還原糖含量的變化趨勢見圖4。從圖4可以看出，當(dāng)溫度由55 ℃上升至75 ℃時，還原糖含量劇烈降低。在75 ℃時，還原糖含量降到最低，隨后溫度繼續(xù)升高，還原糖含量呈逐漸增加的態(tài)勢。結(jié)果表明，相對的高溫處理比低溫處理在降低馬鈴薯片中還原糖含量上效果更好。故確定最佳熱燙溫度在75 ℃條件下，能有效降低還原糖含量。

2.3 熱燙預(yù)處理對油炸馬鈴薯片中丙烯酰胺影響研究

馬鈴薯片經(jīng)熱燙、非熱燙處理后在不同組合的工藝條件下油炸，檢測其丙烯酰胺含量，結(jié)果如表2所示。由表2可知，熱燙處理過的薯片中丙烯酰胺含量明顯低于未經(jīng)處理的非熱燙組含量，油炸溫度是油炸薯片中丙烯酰胺含量的主要因素，熱燙處理的薯片160 ℃、油炸120 s，最低丙烯酰胺含量為67.18 μg/kg，非熱燙處理經(jīng)過180 ℃、135 s油炸，最高丙烯酰胺含量為1 354.69 μg/kg，說明熱燙處理有效降低還原糖后，能有效減少丙烯酰胺的含量。熱燙與非熱燙差別最大的為180 ℃、135 s油炸，熱燙后薯片中丙烯酰胺含量是367.15 μg/kg，遠低于非熱燙處理的1 354.69 μg/kg；差別最小的為160 ℃、120 s低溫短時間油炸，熱燙處理薯片中丙烯酰胺含量67.18 μg/kg，而非熱燙的丙烯酰胺含量為75.91 μg/kg。

表2 熱燙處理和非熱燙處理油炸后丙烯酰胺的含量Table 2 Acrylamide content after blanching treatment and non-blanching treatment μg/kg

油炸溫度越高，丙烯酰胺的生成量越多，與何秀麗等[15]研究結(jié)果類似，當(dāng)溫度達到180 ℃時生成量最大，隨著溫度繼續(xù)升高，其生成量逐漸下降，這是因為丙烯酰胺在形成的過程伴隨著分解（丙烯酰胺的沸點是125 ℃）；不同油溫條件下油炸時間對丙烯酰胺生成的影響趨勢可知，油炸時間越長，最終導(dǎo)致產(chǎn)品中丙烯酰胺的含量越多[16]?？梢?，不同油炸時間時，油炸溫度越高，丙烯酰胺的生成量越多，不同油溫條件下油炸時間對丙烯酰胺生成的影響趨勢，可歸納為油炸時間越長，最終導(dǎo)致產(chǎn)品中丙烯酰胺的含量越多。結(jié)果顯示，最佳工藝條件為經(jīng)75 ℃熱燙處理150 s后160 ℃油炸120 s，可使生成的丙烯酰胺含量最低。

3 結(jié)論

本實驗研究了熱燙和油炸工藝對丙烯酰胺生成量的影響，測得油炸薯片在熱燙處理條件下，在不同油溫工藝條件下油炸薯片中丙烯酰胺的含量都比非熱燙處理的丙烯酰胺含量要低，說明熱燙預(yù)處理能在一定程度上降低油炸薯片的丙烯酰胺含量。且最佳加工工藝條件為原料經(jīng)75 ℃熱燙150 s，能明顯降低還原糖含量，160 ℃油炸120 s，可使薯片中丙烯酰胺的生成量降到最低，熱燙預(yù)處理工藝簡單，操作方便，效果顯著，能有效降低油炸薯片中丙烯酰胺含量。

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