降低油條中丙烯酰胺含量的工藝優(yōu)化

周 媛 張 娟 高福來 張秋雨 閆瑞霞 張晶晶 劉煥生 張中興

(滄州醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校1，滄州 061000)

(滄州市人民醫(yī)院2，滄州 061000)

丙烯酰胺(AM)，俗稱“丙毒”，是一種無味白色結(jié)晶有機(jī)固體，對動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)尤其是末梢神經(jīng)系統(tǒng)的損害最為顯著[1]，隨著快餐業(yè)的迅速發(fā)展，丙烯酰胺對人體的危害也逐漸加大[2]，0.06%癌癥患者是因?yàn)閿z入帶有丙烯酰胺食品[3]。油條作為中國人的傳統(tǒng)早餐，人群食用頻率高，食用量大，但在炸制的過程中，所用食用油的酸價(jià)會(huì)隨著時(shí)間的延長而增高[4]，更因在油炸、高溫條件下產(chǎn)生丙烯酰胺等有害物質(zhì)而被列為不健康食品，1994年丙烯酰胺被國際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)列為2A類致癌物(ⅡA)，從此，油炸糧食類制品的安全性引起了全球的廣泛關(guān)注[5]。

目前，歐盟正式實(shí)施的關(guān)于丙烯酰胺的法案[6]對食品中丙烯酰胺含量限定范圍大多在300～850 μg/kg區(qū)間，WHO發(fā)布的Technical Report對常見食物的調(diào)查中只公布了盒裝薯片含量為752 μg/kg，并未提及油條中丙烯酰胺的含量，而國內(nèi)對于油條中丙酰胺的含量只有測定標(biāo)準(zhǔn)，并未制定其限量標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)學(xué)者對市面上常見的一些油炸食品進(jìn)行過調(diào)研和測定，由于其加工工藝和測定方法不同，其含量范圍較廣，油條中丙烯酰胺的含量處于10～4 850 μg/kg[7，8]。研究人員通過改良油條配方降低了其中丙烯酰胺的含量[9，10]，但在工藝方面，雖然有報(bào)道重點(diǎn)研究油炸溫度、油炸時(shí)間和膨松劑三個(gè)因素對油條中丙烯酰胺含量的影響[11，12]，而對于油條制作過程中的溫水pH并未做深入研究。本研究旨在通過響應(yīng)曲面法對酵母粉用量、溫水pH、油炸溫度和油炸時(shí)間4個(gè)影響因素進(jìn)行綜合分析，探索低丙烯酰胺含量的油條制作新工藝。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 實(shí)驗(yàn)材料

小麥粉、玉米胚芽油、食鹽、天使高活性干酵母、食用小蘇打、檸檬酸(食品級)、黃豆、胡蘿卜。

甲酸、甲醇：色譜純；正己烷、乙酸乙酯：分析純。

丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)品(純度≥99.9%)。

1.1.2 儀器與設(shè)備

BPP-7800 pH計(jì)；SANYWUN油溫計(jì)；EF201S數(shù)字溫控油炸鍋(溫度50～200 ℃)；Agilent液相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀(LC-MS/MS)；Atlantis C18柱；C18保護(hù)柱。

1.2 方法

1.2.1 樣品的制備

工藝流程：制備面團(tuán)→醒發(fā)→復(fù)發(fā)→整形→炸制油條

油條配方：高筋小麥粉300 g，小蘇打1.4 g，食鹽3 g，玉米油12 g。

制備面團(tuán)：將配方中的高筋小麥粉、食鹽混合均勻后，加入酵母粉開始用調(diào)好pH的溫水和面直至形成光滑面團(tuán)。

醒發(fā)：將面團(tuán)用保鮮膜蓋住密閉發(fā)酵至2倍大，趕出其中的空氣，將配方中食物玉米油揉進(jìn)面團(tuán)，繼續(xù)醒發(fā)30 min。

復(fù)發(fā)：將醒發(fā)后的面團(tuán)取出，趕出其中的空氣，將配方中的小蘇打用溫水溶解后逐次揉進(jìn)面團(tuán)，繼續(xù)發(fā)酵至2倍大。

整形：取出復(fù)發(fā)后的面團(tuán)，將其整理成10 cm×3 cm×1 cm的坯條，拉長至20 cm。

炸制油條：將整形后的面團(tuán)放入油條機(jī)中炸制即得。

1.2.2 油條制作工藝的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用Design-Expert 10.0.8軟件中的Box-Behnken模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，結(jié)合羅文珊等[13]的研究，分別選擇油炸溫度、油炸時(shí)間、酵母粉用量(以小麥粉含量計(jì))和溫水pH共4個(gè)影響因素為主要考察對象進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，因素水平編碼見表1。

表1 響應(yīng)曲面法因素水平編碼

1.2.3 指標(biāo)與測定

丙烯酰胺含量的測定：依據(jù)GB 5009.204—2014(食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中丙烯酰胺的測定)，采用穩(wěn)定性同位素稀釋的液相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜法(LC-MS/MS)[14]進(jìn)行測定。

感官品質(zhì)的測定：樣品冷卻15 min后，選擇10名專業(yè)人員依據(jù)表2的描述，在色澤(a)、表觀狀態(tài)(b)、組織結(jié)構(gòu)(c)、彈韌性(d)、黏性(e)和食味(f)6個(gè)方面對樣品進(jìn)行感官品質(zhì)評價(jià)。評價(jià)過程中，每個(gè)人必須對成品進(jìn)行單獨(dú)評價(jià)，不得相互交流，滿分為100分。最后每個(gè)樣品得分取10名專業(yè)人員的平均分?jǐn)?shù)。評分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 評分標(biāo)準(zhǔn)表

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

每個(gè)實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，采用Design-Expert 10.0.8軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

依據(jù)表1中的因素與水平，利用響應(yīng)面法對油條制作工藝進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)所得油條樣品中丙烯酰胺含量和其感官評分如表3所示。

表3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

續(xù)表2

2.2 響應(yīng)面法優(yōu)化油條樣品中丙烯酰胺含量的結(jié)果分析

2.2.1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)優(yōu)化丙烯酰胺含量的方差分析

方差分析結(jié)果如表4所示。

表4 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)優(yōu)化丙烯酰胺含量的方差分析結(jié)果

注：*P<0.05，表示顯著；**P<0.01，表示極顯著。

2.2.2 響應(yīng)面丙烯酰胺含量的交互作用分析

響應(yīng)面坡度的陡緩和等高線呈現(xiàn)的形狀可以反應(yīng)各個(gè)影響因素之間交互作用的強(qiáng)弱。如果響應(yīng)面的坡度越陡同時(shí)等高線的形狀呈橢圓形，則證明各個(gè)因素之間的交互作用對響應(yīng)值的影響較大；反之，如果響應(yīng)面的坡度越平緩?fù)瑫r(shí)等高線的形狀呈圓形則說明各個(gè)因素之間交互作用對響應(yīng)值的影響較小[15]。通過研究油炸溫度、油炸時(shí)間、酵母粉用量和溫水pH共4個(gè)影響因素之間的交互作用對油條成品中丙烯酰胺含量的影響發(fā)現(xiàn)：隨著油炸溫度和油炸時(shí)間的增加，油條中丙烯酰胺的含量先降低后升高，變化明顯，響應(yīng)面的坡度較陡，等高線的形狀呈橢圓形，說明油炸溫度和油炸時(shí)間這兩個(gè)因素之間的交互作用對丙烯酰胺含量影響極顯著；隨著油炸溫度和酵母粉用量、油炸溫度和溫水pH、油炸時(shí)間和酵母粉用量、油炸時(shí)間和溫水pH的增加，油條中丙烯酰胺含量先減小后增加，但變化不明顯，響應(yīng)面的坡度平緩，等高線的形狀基本呈圓形，說明這四組影響因素之間具有一定的交互作用；隨著酵母粉用量和溫水pH的增加，油條中丙烯酰胺含量無明顯變化，等高線的形狀呈圓形，說明酵母粉用量和溫水pH這兩個(gè)影響因素之間的交互作用對油條中丙烯酰胺含量影響不大，這與表4的方差分析結(jié)果一致。

2.3 響應(yīng)面法優(yōu)化油條樣品感官品質(zhì)評分的結(jié)果分析

2.3.1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)優(yōu)化油條感官品質(zhì)評分的方差分析

方差分析結(jié)果如表5所示。

表5 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)優(yōu)化感官品質(zhì)評分的方差分析

續(xù)表5

注：*P<0.05，表示顯著；**P<0.01，表示極顯著。

2.3.2 響應(yīng)曲面感官評價(jià)的交互作用分析

通過研究油炸溫度、油炸時(shí)間、酵母粉用量和溫水pH共4個(gè)影響因素之間的交互作用對油條成品感官品質(zhì)評分的影響發(fā)現(xiàn)：隨著油炸溫度和酵母粉用量、油炸溫度和溫水pH的增加，油條的感官評分先升高后降低，變化明顯，響應(yīng)面的坡度陡峭，等高線的形狀呈橢圓形，說明這兩組影響因素之間的交互作用對油條感官評價(jià)評分的影響顯著；隨著油炸溫度和油炸時(shí)間、油炸時(shí)間和酵母粉用量的增加，油條的感官評分先升高后降低，但變化不明顯，響應(yīng)面的坡度小，等高線的形狀基本呈圓形，說明這兩組影響因素之間的交互作用對油條感官品質(zhì)評分有影響；隨著油炸時(shí)間和溫水pH、酵母粉用量和溫水pH的增加，油條的感官評分無明顯變化，等高線的形狀呈圓形，說明這兩個(gè)影響因素之間的交互作用對感官品質(zhì)評分影響不大。

2.4 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

依據(jù)以上響應(yīng)面法實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，得出了實(shí)驗(yàn)優(yōu)化的理論工藝參數(shù)，如表6所示。

表6 油條的優(yōu)選理論工藝參數(shù)

由響應(yīng)面優(yōu)化分析得出的最優(yōu)工藝參數(shù)為油炸溫度178.8 ℃，油炸時(shí)間2.3 min，酵母粉用量1.5%，溫水pH=5.7，預(yù)測油條中丙烯酰胺含量為0.634 mg/ kg，感官評分為82分?？紤]實(shí)際情況及操作方便，將最佳工藝條件修正為油炸溫度180.0 ℃，油炸時(shí)間2.5 min，酵母粉用量1.5%，溫水pH=6.0，在此工藝條件下進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，最終得到色澤金黃、外觀形態(tài)整齊、氣孔均勻、口感咸香適口的油條，其丙烯酰胺含量為0.676 mg/kg，感官評分為81分，與預(yù)測值接近。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)得出，在酵母粉用量為1.5%(以小麥粉質(zhì)量計(jì))，溫水pH=6.0，油炸溫度為180.0 ℃，油炸時(shí)間為2.5 min的工藝條件下，所制得的油條成品中丙烯酰胺含量具有最低值為0.676 mg/kg，與此同時(shí)該樣品具有金黃的色澤、整齊的外觀形態(tài)、均勻的橫切面氣孔、良好的彈性和適中的咬勁、咸香適口的口感，其最終的感官評分為81分，擁有良好的推廣可能性。