微波加熱過程中油脂升溫特性的研究

齊力娜，陸青青，程裕東，金銀哲

（上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海201306）

微波加熱過程中油脂升溫特性的研究

齊力娜，陸青青，程裕東*，金銀哲*

（上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海201306）

利用微波工作站實(shí)時(shí)測(cè)定微波加熱時(shí)油脂升溫情況以及不同凍藏時(shí)間的油脂經(jīng)微波復(fù)熱時(shí)的溫度變化情況，考察了微波復(fù)熱過程中油脂的種類和凍藏條件對(duì)油脂溫度變化的影響。結(jié)果表明，大豆油、葵花籽油、花生油等6種植物油微波升溫特性有差別：葵花籽油因不飽和脂肪酸含量較高，升溫較快；花生油的不飽和脂肪酸含量較低，升溫較慢。置于-20℃凍藏1d后，6種油脂微波復(fù)熱曲線均會(huì)呈現(xiàn)S型，而且凝固點(diǎn)高的花生油復(fù)熱最慢，到達(dá)0℃所需時(shí)間最長。將大豆油分別置于-20℃和-30℃連續(xù)凍藏一個(gè)月，凍藏溫度越低對(duì)油脂微波復(fù)熱溫度變化影響越小，復(fù)熱曲線越穩(wěn)定；在同一凍藏溫度下，凍藏時(shí)間越長對(duì)油脂復(fù)熱影響越小。

油脂，微波加熱，不飽和脂肪酸，凍藏，升溫特性

油炸食品因其獨(dú)特的酥脆口感和誘人的風(fēng)味、色澤，日益受到消費(fèi)者的喜愛，特別是炸牛排、炸薯?xiàng)l、炸魚丸等休閑食品是青少年每日首選的食品種類。但油炸食品制備過程繁瑣，產(chǎn)生大量油煙，而且制備出的油炸食品的含油量較高引起人們對(duì)健康的擔(dān)憂。研究證實(shí)可從油的種類，裹層配方，油料比，預(yù)處理方式等方面進(jìn)行控制［1-4］，從而降低油炸食品含油量。

微波預(yù)油炸食品，為消費(fèi)者提供了方便制備油炸食品的選擇，不僅保存了油炸食品的口感和質(zhì)構(gòu)，還縮短了制作時(shí)間［5-7］。油炸過程中，特別是油炸結(jié)束后從油鍋中取出食物時(shí)，由于壓力差會(huì)導(dǎo)致大量油脂被吸附在食物表面成為表皮成分之一［8］，而在微波復(fù)熱階段，油脂隨溫度的升高會(huì)對(duì)食品進(jìn)行二次短時(shí)油炸，因此油脂表現(xiàn)出的升溫特性是油炸食品經(jīng)微波復(fù)熱后表層品質(zhì)形成的重要影響因素［9］。為更好了解微波加熱條件下凍藏油脂的升溫特性，本研究利用微波工作站，選取我國消費(fèi)較多的6種植物油［10］，對(duì)其常溫以及凍藏狀態(tài)下的微波升溫特性進(jìn)行研究，分析影響凍藏油脂升溫特性的因素。

1　材料與方法

1.1材料與設(shè)備

5L金龍魚大豆油、1.018L融氏玉米胚芽油、1.8L金龍魚花生油、900mL金龍魚調(diào)和油、1.8L金龍魚菜籽油、1.8L多力葵花籽油均購于上海臨港古棕路農(nóng)工商超市。

實(shí)驗(yàn)型微波工作站配有FISO Microwave Workstation Commander軟件，加拿大FISO公司；NNGD568 2450Hz型松下微波爐上海松下微波爐有限公司；BCD-168K型電冰箱東芝冰箱西安有限公司；N5230C 85070E型PNA-L網(wǎng)絡(luò)分析儀安捷倫科技有限公司；TA-XT plus物性測(cè)定儀型英國stable micro systems公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1利用微波工作站測(cè)定油脂升溫曲線［11］FISO微波工作站，采用轉(zhuǎn)盤裝置，具有8通道，配有溫度傳感光纖（Model：FOT-L-SD-C1-F1-M2-R1-ST），通過電腦Microwave Workstation Commander軟件的控制，可以在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)微波爐中樣品溫度變化。每次實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行儀器校正，并將光纖固定于燒杯內(nèi)同一位置。

取80mL油于80mL燒杯中并將光纖浸入液體，放入工作站的微波爐內(nèi)（500W）加熱一定時(shí)間，微波爐開始工作即啟動(dòng)FISO Microwave Workstation Commander軟件進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)。分別測(cè)定6種植物油的升溫曲線，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次。

1.2.2脂肪酸檢測(cè)方法脂肪酸含量的測(cè)定由中國商業(yè)聯(lián)合會(huì)食品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心根據(jù)《GB/T 17376-2008（動(dòng)植物油脂）脂肪酸甲酯制備》、《GB/T 17377-2008（動(dòng)植物油脂）脂肪酸甲酯的氣相色譜分析》測(cè)定6種植物油的脂肪酸含量。

1.2.3介電特性檢測(cè)方法E5071C矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、85070B末端開路的同軸探針、安捷倫85070測(cè)試軟件和計(jì)算機(jī)組成測(cè)試系統(tǒng)。測(cè)定前，開機(jī)預(yù)熱1h，采用開路、短路以及25℃去離子水校正儀器。選擇測(cè)量頻率范圍為300～4000MHz，線性采樣點(diǎn)為741個(gè)。測(cè)定時(shí)，將裝有植物油的燒杯置于探針下，讓探針充分進(jìn)入油樣，并確保探針的端面無氣泡存留，測(cè)定數(shù)據(jù)。通過測(cè)試軟件計(jì)算節(jié)電參數(shù)和頻率，以介電常數(shù)和介電損失率表示植物油的介電特性。測(cè)定的環(huán)境溫度控制在25℃，每一樣品重復(fù)測(cè)定三次。

1.2.4硬度的檢測(cè)方法采用TA-XT2i型質(zhì)構(gòu)儀，P/5圓柱形探頭。測(cè)定條件如下：測(cè)前速度3mm/s；測(cè)試速度1mm/s；測(cè)后速度3mm/s；壓縮距離4mm；停留時(shí)間間隔5s；負(fù)重5g。測(cè)定前進(jìn)行高度校準(zhǔn)，每次測(cè)定三組平行樣品，取平均值。

2　結(jié)果與分析

2.1油脂升溫特性的分析

2.1.1幾種油脂的升溫特性在500W的微波功率下，花生油、調(diào)和油與其他四種油脂的升溫速率存在明顯差異。由圖1和表1，可以看出葵花籽油、菜籽油、大豆油和玉米胚芽油的升溫速度快于花生油和調(diào)和油。

2.1.2脂肪酸組成對(duì)油脂升溫特性的影響表2中列出的是6種植物油的脂肪酸測(cè)定結(jié)果。油脂類是脂肪和類脂的總稱，脂肪是由一分子甘油和三分子脂肪酸組成，又稱甘油三酯，其基本組成單位是脂肪酸，是食用油的基本組成單位。而在脂肪酸中，不飽和脂肪酸所占比例較大，因此微波加熱不同油脂產(chǎn)生的微弱差別與油脂的不同脂肪酸含量有關(guān)。從表2中可以看到，葵花籽油的油酸和亞油酸含量占總脂肪酸的87.1%，為6種油中最高，而其微波升溫速率也為6者中最快?；ㄉ偷挠退岷蛠営退岷空伎傊舅岬?8.4%為6者中最低，其升溫速率最慢。

圖1　微波加熱條件（功率為500W）下油脂的溫度變化Fig.1　Temperature-raising characteristics of oil at microwave power of 500W

表1　微波加熱條件（功率為500W）下油脂升溫曲線的擬合方程Table 1　Regression result of temperature-raising curves of oil at microwave power of 500W

表2　六種油脂的脂肪酸含量Table 2　The fatty acid content of 6 kinds of oil

油脂的介電性與水相比很低（表3），對(duì)微波能的吸收很弱，因此也有學(xué)者得出各種植物油的升溫曲線無差別的結(jié)論［11-12］。

2.2凍藏條件與油脂復(fù)熱特性的關(guān)系

2.2.1冷凍油的微波復(fù)熱特性在-20℃條件下凍藏24h的6種植物油，取出經(jīng)微波（500W）復(fù)熱時(shí)均會(huì)經(jīng)歷三個(gè)階段：0～80s階段油脂開始逐漸升溫，此時(shí)升溫速度相對(duì)較慢；80～120s階段油脂的升溫速度明顯增大；120s后油脂的升溫速度相對(duì)減慢。這是因?yàn)椋瑒側(cè)〕鲭A段，油脂呈凍冰的狀態(tài)而油脂和冰對(duì)微波能的透過性好，吸收少，因此升溫很慢；而第二階段當(dāng)油脂中的水溶化后，吸收微波能變大，升溫速度上升；隨著溫度的上升，導(dǎo)致水分和易揮發(fā)物質(zhì)減少，微波吸收減弱，又產(chǎn)生了第三階段油脂的升溫速度相對(duì)減慢。6種植物油在復(fù)熱過程中到達(dá)0℃所用時(shí)間不同，原因是凍藏相同時(shí)間，6種植物油的凍結(jié)程度不同，表4列出6種植物油的凝固點(diǎn)和到達(dá)0℃所用時(shí)間。由于花生油凝固點(diǎn)高，復(fù)熱速率慢，到達(dá)0℃用時(shí)最長，而菜籽油等油凝固點(diǎn)較低，在微波復(fù)熱時(shí)到達(dá)0℃用時(shí)較短。

表3　六種油脂的介電常數(shù)和介電損失率（25℃，2450MHz）Table 3　The dielectric constant and dielectric loss of oil under 25℃at 2450MHz

圖2　冷凍油（-20℃）的微波復(fù)熱特性Fig.2　Microwave reheating characteristics of frozen oil（-20℃）

表4　六種油脂的凝固點(diǎn)及-20℃升溫至0℃所需時(shí)間Table 4　Freezing point of oil and the time to heating up from -20℃to 0℃

2.2.2冷凍時(shí)間對(duì)油微波復(fù)熱特性的影響消費(fèi)者所購買的可微波預(yù)油炸食品所經(jīng)歷的冷凍貯存時(shí)間是不同的，應(yīng)考察冷凍貯存天數(shù)是否會(huì)對(duì)油脂微波復(fù)熱升溫速度產(chǎn)生影響。將大豆油置于（-20+2）℃冰箱中貯存1～6d，每天取出測(cè)定500W功率下的升溫曲線，貯存9～23d每隔2d取出測(cè)定，并測(cè)定凍藏1～5d的大豆油的硬度。

由圖3結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，貯存1～6d內(nèi)的油脂升溫“S”曲線較分散，主要是因?yàn)槭称防鋬龅牡谝恢?，冰箱?nèi)的溫度不穩(wěn)定，油脂凍結(jié)的程度不一致。圖4中，可以看到隨著凍藏時(shí)間的延長，油脂硬度逐漸升高。冰凍狀態(tài)對(duì)微波的透過性比較大，使得物料對(duì)微波吸收不同，同時(shí)油脂也在吸收環(huán)境中的水分，均會(huì)影響微波復(fù)熱特性。9～23d的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著凍藏時(shí)間的延長，凍藏時(shí)間對(duì)油脂的升溫速度影響很小。雖然終溫?zé)o明顯差異，但過程中油脂的升溫情況會(huì)影響水分的蒸發(fā)，從而會(huì)影響最終吸油量和脆度。

圖3　-20℃條件下貯存不同天數(shù)的大豆油的微波升溫特性Fig.3　Microwave heating characteristic of soybean oil frozen for several days under-20℃

圖4　凍藏不同天數(shù)大豆油的硬度Fig.4　Hardness of soybean oil after frozen for several days

2.2.3凍藏溫度對(duì)油微波復(fù)熱特性的影響不同食品對(duì)凍藏的溫度要求是不同的，因此需考察不同冷凍溫度對(duì)油微波復(fù)熱特性的影響。取與2.2.2同樣的樣品，置于（-30+2）℃冰箱中貯存一周，連續(xù)測(cè)定分別貯存1、2、3、4、5、6、7d后冷凍油在500W條件下的微波復(fù)熱曲線，結(jié)果見圖5。

圖5　-30℃條件下貯存不同天數(shù)的大豆油的微波升溫特性Fig.5　Microwave heating characteristic of soybean oil frozen for several days under-30℃

圖5中可以看出，-30℃條件下貯存一周，貯存天數(shù)對(duì)油的復(fù)熱無影響，陳衛(wèi)學(xué)者［9］在其研究中得出凍藏溫度越低，脆性越大、吸水越少的結(jié)論，由本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，凍藏溫度越低，吸水現(xiàn)象不明顯，從而油脂微波復(fù)熱特性更加穩(wěn)定。與-20℃貯藏油升溫特性相比，-30℃條件下，樣品復(fù)熱所需的時(shí)間延長；-30℃條件下，不同貯藏天數(shù)的樣品復(fù)熱特性相似（除第1d），使得在復(fù)熱過程中水分蒸發(fā)情況相似，貯藏天數(shù)對(duì)樣品微波復(fù)熱速率的影響不明顯。而針對(duì)圖5中第1d升溫曲線，可能是因?yàn)閮霾氐?d，冰箱內(nèi)溫度不穩(wěn)定，油脂內(nèi)部的水分未來得及完全凍結(jié)，因此油脂達(dá)到0℃所用時(shí)間較短。綜上，凍藏溫度越低，食品微波復(fù)熱特性越穩(wěn)定。短時(shí)間凍藏可微波預(yù)油炸食品時(shí)，選擇較低溫度可獲得較穩(wěn)定的復(fù)熱效果。

3　結(jié)論

對(duì)室溫條件下（25℃）和冷凍條件下（-20、-30℃）貯存的6種常見植物油的微波升溫特性進(jìn)行了研究。微波加熱過程中，室溫貯藏下的葵花籽油、菜籽油、大豆油和玉米胚芽油的升溫速度快于花生油和調(diào)和油，且油中不飽和脂肪酸含量會(huì)影響其升溫速度，油酸和亞油酸含量占總脂肪酸的比例越高，其升溫速度越快，反之越慢。-20℃條件下凍藏的植物油，經(jīng)微波復(fù)熱時(shí)的升溫曲線呈“S”型，由于冰凍狀態(tài)的油脂對(duì)微波的透過性好，導(dǎo)致冰凍油脂在微波復(fù)熱的前0～80s的升溫速率較慢；80～120s油脂升溫速率明顯增大；而120s后速率逐漸減慢。不同植物油的凝固點(diǎn)不同導(dǎo)致凍結(jié)程度不同，花生油凝固點(diǎn)高，復(fù)熱速率慢，到達(dá)0℃用時(shí)較長；菜籽油凝固點(diǎn)低，用時(shí)較短。-20℃連續(xù)凍藏的油脂，因凍藏的初期冰箱內(nèi)溫度不穩(wěn)定，油脂冰凍程度不同，使得油脂升溫速率差異較大，但凍藏時(shí)間越長差異越小。隨著凍藏溫度越低（-30℃），吸水現(xiàn)象不明顯，油脂微波復(fù)熱特性更加穩(wěn)定。通過對(duì)油脂微波升溫特性的研究，為改善微波預(yù)油炸食品表皮升溫特性提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

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Study on the temperature-raising characteristics of oil during microwave heating

QI Li-na，LU Qing-qing，CHENG Yu-dong*，JIN Yin-zhe*
（College of Food Science and Technology，Shanghai Ocean University，Shanghai 201306，China）

The change of temperature in oil and frozen oil during microwave reheating was determined by microwave workstation.The effects of different freezing conditions on temperature changing of oil and frozen oil during microwave reheating were investigated.Results showed that there were differences between heating characteristics of 6 kinds of oil，heating rate of the sunflower oil was higher since it contained more unsaturated fatty acid，but the peanut oil was on the contrary.Frozen for 1 day under-20℃，reheating curves of the 6 kinds of oil were all presented the“S”pattern，but the heating rate of peanut oil was lowest，because its freezing point was the highest，which means it need more time to reach 0℃.The soybean oil was stored at-20℃ and -30℃ respectively for a month，and reheated regularly，finally found the lower frozen temperature the smaller impact on the temperature change of oil after microwave heating，when under the same freezing temperature，impact decreased with freezing time increased.

oil；microwave heating；unsaturated fatty acid；freezing；temperature-rising characteristics

TS217.1

A

1002-0306（2015）10-0139-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.10.020

2014－08－18

齊力娜（1989-），女，碩士研究生，研究方向：食品熱加工。

金銀哲（1977-），男，博士，副教授，研究方向：食品熱加工。程裕東（1961-），男，博士，教授，研究方向：食品熱加工。

上海市科委部分地方院校能力建設(shè)項(xiàng)目（12290502200）；上海高校知識(shí)服務(wù)平臺(tái)-上海海洋大學(xué)水產(chǎn)動(dòng)物遺傳育種中心（ZF1206）。