深度油炸過程中油脂劣變對薯?xiàng)l中油脂和水分含量的影響及水分替代規(guī)律

李 良，于婧雯，廖 一，李 楊,2,3，江連洲，張 爽,*

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030； 2.哈爾濱市食品產(chǎn)業(yè)研究院，黑龍江 哈爾濱 150000；3.國家大豆工程技術(shù)研究中心，黑龍江 哈爾濱 150000）

油炸作為一種食物加工手段，是一種以油脂為傳熱介質(zhì)使食物從表面到內(nèi)部的熱脫水以及煮制相結(jié)合的過程[1]。油炸過程不僅可使食品產(chǎn)生誘人的風(fēng)味、金黃色的脆皮、多孔的質(zhì)構(gòu)以及酥脆的口感，還可加快食物的成熟，被廣泛應(yīng)用于油炸工業(yè)及家庭烹飪[2]。油炸食品由于具有獨(dú)特的質(zhì)購和誘人的風(fēng)味而受到廣大消費(fèi)者的青睞，然而，長時間高溫油炸和反復(fù)操作會導(dǎo)致油脂發(fā)生氧化、水解和聚合等化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致油脂顏色加深、黏度增大，氫過氧化物氧化產(chǎn)生的醛、酮及酸等二級氧化產(chǎn)物在人體難代謝，會對人體肝臟造成損害[3-6]，并會產(chǎn)生具有刺激性氣味的揮發(fā)性物質(zhì)，嚴(yán)重影響了油炸食品的感官性質(zhì)并對人體健康產(chǎn)生危害[7-10]。高溫下反復(fù)使用的油脂易發(fā)生酸敗，感官性狀發(fā)生改變，且產(chǎn)生刺激性氣味，其中丙烯醛會強(qiáng)烈刺激鼻眼黏膜，易引發(fā)輕度中毒。油炸過程中產(chǎn)生的反式脂肪酸會提高人體患心血管疾病的風(fēng)險，且易影響δ-6脫飽和酶的功能，導(dǎo)致嬰幼兒必需脂肪酸的缺乏，影響嬰幼兒的生長發(fā)育，還可能導(dǎo)致血栓形成，加速動脈硬化，造成大腦功能的迅速衰退，易引發(fā)阿爾茨海默病[11-13]。油脂反復(fù)煎炸后生成的熱聚合產(chǎn)物會妨礙人體對營養(yǎng)素的消化和吸收，對人體健康產(chǎn)生不利影響[14-16]。高蛋白油炸食品中的肌酸苷與油脂發(fā)生美拉德反應(yīng)生成咪唑基和雜環(huán)胺，有研究發(fā)現(xiàn)雜環(huán)胺對鼠傷寒沙門氏菌有致畸性，能引起乳腺和肝部腫瘤等[17-20]。

油茶籽油是從山茶科（Camellia）油茶樹種子中提取出的淡黃色澄清狀油脂。我國是世界上山茶科植物分布最廣的國家，也是世界上最大的油茶生產(chǎn)基地，主要集中在浙江、江西、湖南、廣西四省，油茶種類10余種，以普通油茶（Camellia oleifera Abel）為主，占油茶種植總面積的98%[21-23]。油茶籽油中含有高達(dá)約90%的不飽和脂肪酸，有“東方橄欖油”之稱，同時油茶籽油中含有角鯊烯、VA、VD、VE和VK等微量成分[24]，具有抗癌、降低低密度脂蛋白、抗缺氧、抗疲勞、提高人體免疫力及增進(jìn)胃腸道吸收等功能[25]。油茶籽油因其較高的營養(yǎng)價值，日益受到消費(fèi)者的重視，也成為科學(xué)研究的新熱點(diǎn)。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)及家庭烹飪情況，通過利用油茶籽油調(diào)和大豆油以提高大豆油油炸穩(wěn)定性，對馬鈴薯進(jìn)行深度油炸過程中劣變油脂影響煎炸食品油脂吸收的規(guī)律及機(jī)制進(jìn)行了深入研究，以為生產(chǎn)加工過程油脂品質(zhì)劣變的檢測及有毒油炸食品中油脂的吸收量控制提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

市售馬鈴薯；一級大豆油 黑龍江省九三集團(tuán)有限責(zé)任公司；油茶籽油 浙江久晟茶業(yè)有限公司；蘇丹紅、尼羅紅、分子質(zhì)量測定的標(biāo)準(zhǔn)品 美國Sigma公司；過氧化氫、三氯化鐵 天津市天力化學(xué)試劑有限公司；其他分析純試劑均購于天津市富宇精細(xì)化工有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

油炸鍋 廣東容聲電器有限責(zé)任公司；RE-52旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海盛玻儀器有限公司；Allegra64R臺式高速冷凍離心機(jī) 美國貝克曼公司；PHSJ-4A型實(shí)驗(yàn)室pH計上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；MC-EF197多功能電磁爐 廣東美的生活電器制造有限公司；DK-98-1型電熱恒溫水浴鍋 天津市泰斯特儀器有限公司；TU-1800紫外-可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；電子分析天平（0.000 1 g） 北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；AL204型分析天平 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；KQ-500B型容器式超聲波儀 昆山市超聲儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 馬鈴薯?xiàng)l的制備

4 ℃貯藏的新鮮馬鈴薯經(jīng)去皮、清洗、擦干后，利用圓柱形模具制備直徑1 cm、長5 cm的馬鈴薯?xiàng)l。

1.3.2 調(diào)和油的制備

將大豆油（soybean oil，SO）與油茶籽油（camellia seed oil，CO）按不同體積比90∶10（SCO1）、70∶30（SCO3）、50∶50（SCO5）混合均勻。

1.3.3 煎炸處理

將3 L SO、CO和不同比例調(diào)和油分別倒入油炸鍋中，并調(diào)節(jié)加熱溫度旋鈕至180 ℃。待溫度升高至180 ℃時，準(zhǔn)確稱取100 g新鮮馬鈴薯?xiàng)l（1 cm×5 cm）放入油炸鍋不銹鋼篩網(wǎng)中，煎炸3 min后撈出，間隔5 min后進(jìn)行下一批次薯?xiàng)l的油炸，每天油炸30 批次獲得深度煎炸1、3 d以及5 d的油脂。研究油脂吸收和分布規(guī)律時，煎炸薯?xiàng)l的時間分別為30、60、90、120、150、180、210、240 s，取出后立刻浸入石油醚中，待測定各指標(biāo)。

1.3.4 總油脂含量的測定

總油脂含量依據(jù)GB/T 5009.6—2003《食品中粗脂肪的測定》中的方法測定，單位為g/g。

1.3.5 表面油脂含量的測定

表面油脂含量的測定參照Tarmizi等[26]的方法并稍加改動。在室溫下，將油炸一定時間的薯?xiàng)l在含有150 mL石油醚的燒杯中漂洗1 s，將得到的溶液移入250 mL已烘干并稱質(zhì)量的圓底燒瓶中，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上蒸干溶劑，并在105 ℃烘箱中烘至恒質(zhì)量，差量法計算表面油脂含量。

1.3.6 結(jié)構(gòu)油脂含量的測定

結(jié)構(gòu)油脂含量的測定參照Tarmizi等[26]的方法。馬鈴薯?xiàng)l油炸后立即浸入石油醚中，按下式計算結(jié)構(gòu)油脂含量。

1.3.7 水分含量的測定

水分含量的測定參考GB 5009.3—2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測定》。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

結(jié)果以3 個平行實(shí)驗(yàn)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差形式表示，數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析利用SPSS 19.0軟件，采用SigmaPlot 10.0軟件和Origin 8.5軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 深度油炸過程中油脂劣變對薯?xiàng)l中油脂含量及分布的影響

2.1.1 總油脂含量

圖1 油炸時間及不同劣變程度油脂對馬鈴薯?xiàng)l油炸過程中總油脂含量的影響Fig. 1 Effect of frying time and deterioration degree of frying oil on total oil content of French fries

如圖1A所示，新鮮SO、CO、SCO1、SCO3和SCO5油炸馬鈴薯?xiàng)l中總油脂含量無明顯差異，均隨油炸時間的延長而增加。當(dāng)油炸時間小于150 s時，各組馬鈴薯?xiàng)l的總油脂含量隨油炸時間的延長而明顯增加，當(dāng)油炸時間超過150 s時，馬鈴薯中的總油脂含量隨油炸時間的延長變化不明顯，5 個油炸組馬鈴薯?xiàng)l被油脂油炸240 s后的總油脂含量接近0.22 g/g。說明對新鮮油脂來說，油脂種類對馬鈴薯?xiàng)l總油脂含量無明顯影響。

從圖1B可看出，使用深度油炸1 d的5 種油脂油炸馬鈴薯?xiàng)l時間小于90 s時，馬鈴薯?xiàng)l中總油脂含量與新鮮油脂油炸的無明顯差異，且各油炸組油脂含量也無明顯差異；然而當(dāng)油炸時間超過90 s時，馬鈴薯?xiàng)l中總油脂含量產(chǎn)生明顯變化，其中SO和SCO1油炸組馬鈴薯?xiàng)l的總油脂含量明顯高于其他油脂油炸組，CO和SCO5油炸組馬鈴薯?xiàng)l的總油脂含量最低。

從圖1C可看出，對于深度油炸3 d的實(shí)驗(yàn)組，馬鈴薯?xiàng)l中總油脂含量隨油炸時間的延長而明顯增加。當(dāng)油炸時間小于90 s時，SO、SCO1和SCO3油炸組的馬鈴薯?xiàng)l總油脂含量變化速率低于CO和SCO5油炸組，原因可能是劣變3 d的SO油炸組油脂的黏度顯著增加，SO、SCO1、SCO3油炸組中的SO占比較高，所以含量變化速率低于CO和SCO5油炸組[27]。當(dāng)油炸時間超過120 s時，各組馬鈴薯?xiàng)l中的總油脂含量變化變緩，與深度油炸1 d組相同，但變化程度增大。

從圖1D可看出，對于深度油炸5 d組的馬鈴薯?xiàng)l，煎炸30 s時馬鈴薯?xiàng)l中總油脂含量明顯高于新鮮油脂和深度油炸1、3 d油脂組，原因可能是相對其他組，深度油炸5 d的油脂劣變程度加劇，黏度升高導(dǎo)致該組馬鈴薯?xiàng)l油脂含量變化速率降低，且馬鈴薯?xiàng)l表面會吸附更多的油脂，結(jié)果使總油脂含量增多[28]。

上述結(jié)果表明，油炸相同時間時，使用油的油脂劣變程度越大，馬鈴薯?xiàng)l中總油脂含量越高。對于同一劣變程度的不同油脂來說，SO油炸組中馬鈴薯?xiàng)l的總油脂含量最高，主要原因是由于SO油炸組在劣變過程中，黏度較其他油脂組明顯升高，可吸附在馬鈴薯?xiàng)l表面的油脂較多。由于CO黏度低于SO，因此油炸穩(wěn)定性較高的CO油炸組表現(xiàn)出的吸附能力較差，馬鈴薯?xiàng)l中總油脂含量最低。隨著馬鈴薯?xiàng)l油炸時間的延長，所用油的劣變程度提高，對于使用相同深度油炸時間油的馬鈴薯，其總油脂含量升高，充分說明油脂劣變可使馬鈴薯總油脂含量升高。

2.1.2 結(jié)構(gòu)油脂含量

圖2 油炸時間及不同劣變程度油脂對馬鈴薯?xiàng)l油炸過程中結(jié)構(gòu)油脂含量的影響Fig. 2 Effect of frying time and deterioration degree of frying oil on structural oil content of French fries

如圖2A～D所示，對于相同深度油炸時間（即劣變程度相同）的5 種油脂油炸組馬鈴薯?xiàng)l間的結(jié)構(gòu)油脂含量無明顯差異，且劣變程度的增加導(dǎo)致馬鈴薯?xiàng)l中結(jié)構(gòu)油脂含量的明顯增加，結(jié)構(gòu)油脂的含量不足總油脂含量的5%，說明在油炸過程中，僅有質(zhì)量分?jǐn)?shù)不到5%的馬鈴薯總油脂進(jìn)入到馬鈴薯?xiàng)l內(nèi)部，說明油脂的吸收并不是發(fā)生在油炸階段，可能是由于油炸過程中，馬鈴薯?xiàng)l中水分大量蒸發(fā)，產(chǎn)生蒸汽壓阻礙了油脂進(jìn)入馬鈴薯內(nèi)部[29]。

2.1.3 表面油脂含量

圖3 油炸時間及不同劣變程度油脂對馬鈴薯?xiàng)l油炸過程中表面油脂含量的影響Fig. 3 Effect of frying time and deterioration degree of frying oil on surface oil content of French fries

如圖3A～D所示，相同劣變程度的5 種油脂油炸組馬鈴薯?xiàng)l的表面油脂含量變化趨勢與總油脂含量變化趨勢相似，且表面油脂含量占總油脂含量的90%以上，結(jié)合結(jié)構(gòu)油脂含量的變化，充分說明油炸過程中，油脂僅吸附在馬鈴薯的表面，對于相同劣變程度的油脂，隨油炸時間延長，油脂黏度增大，馬鈴薯?xiàng)l對油脂吸附能力增強(qiáng)，表現(xiàn)為所有處理組馬鈴薯?xiàng)l的表面油脂含量的升高。對于使用深度油炸3 d和5 d油的馬鈴薯?xiàng)l，SO油炸組的表面油脂含量均高于其他種類油脂處理組，這可能是由于SO油脂黏度增加程度最高，馬鈴薯?xiàng)l的表面油脂含量升高[27]。

2.2 深度油炸過程中油脂劣變對馬鈴薯?xiàng)l中水分含量的影響

圖4 油炸時間及不同劣變程度油脂對馬鈴薯?xiàng)l油炸過程中水分含量的影響Fig. 4 Effect of frying time and deterioration degree of frying oil on water content of French fries

在油炸過程中，可觀察到不同組馬鈴薯?xiàng)l中的水分含量先迅速下降后變化不明顯，說明水分的變化包括迅速蒸發(fā)階段和緩慢蒸發(fā)階段。如圖4A所示，對于用不同種類的新鮮油脂進(jìn)行油炸的馬鈴薯?xiàng)l，水分含量也無明顯差異。由圖4B～D可知，不同劣變程度油脂處理組馬鈴薯的水分含量不同。當(dāng)油炸時間小于120 s時，馬鈴薯?xiàng)l中水分含量變化速率隨著所用油深度油炸時間的延長而降低。油炸240 s后，各劣變油脂油炸的馬鈴薯?xiàng)l中的水分含量不同，新鮮油脂和深度油炸1 d油脂處理組馬鈴薯?xiàng)l中最終的水分含量接近0，但深度油炸3 d和5 d的油脂未使土豆條中水分含量達(dá)到0，充分說明油脂劣變影響了馬鈴薯?xiàng)l中水分的蒸發(fā)，根本原因是隨著所使用油的劣變程度增加，油脂黏度增加，導(dǎo)致油脂和物料間熱轉(zhuǎn)移效率降低[30]，因此水分蒸發(fā)速率降低。

2.3 深度油炸過程中油脂水分替代規(guī)律

圖5 油炸時間及不同劣變程度油脂對馬鈴薯?xiàng)l油炸過程中油脂和水分替代的影響Fig. 5 Effect of frying time and deterioration degree of frying oil on total oil/moisture content ratio in French fries

根據(jù)馬鈴薯?xiàng)l中油脂和水分含量的變化規(guī)律發(fā)現(xiàn)，水分蒸發(fā)會使馬鈴薯?xiàng)l表面形成大量氣孔，增加油脂在物料表面的吸附，水分蒸發(fā)越多，產(chǎn)生的氣孔越多，吸附的油脂也越多[31]。在油炸過程中，馬鈴薯中水分不斷蒸發(fā)，并不斷吸附油脂，在油脂和物料之間形成了質(zhì)量轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。從圖5A～D可看出，對于不同種類油脂處理組的馬鈴薯?xiàng)l，隨著油炸時間的延長，總油脂含量與水分含量比值的差異逐漸增加，其中在使用深度油炸3、5 d的油處理時，隨著油炸時間延長，各組比值差距逐漸增加，在油炸150 s后，馬鈴薯?xiàng)l總油脂含量與水分含量的比值從大到小依次為：CO油炸組＞SCO5油炸組＞SCO3油炸組＞SCO1油炸組＞SO油炸組。

3 結(jié) 論

所用油的劣變程度對馬鈴薯?xiàng)l中總油脂含量及表面油脂含量有明顯影響，對滲入油脂含量影響不明顯，油炸過程中油脂大部分吸附在馬鈴薯?xiàng)l表面，約占總油脂含量的90%。當(dāng)油炸時間小于120 s時，隨著所用油的深度油炸時間的延長，馬鈴薯?xiàng)l中水分含量變化速率降低，且水分緩慢蒸發(fā)階段延后，油炸240 s后，新鮮油脂和深度油炸1 d的油脂油炸的馬鈴薯?xiàng)l中最終的水分含量接近0，但深度油炸3 d和5 d的油脂未使土豆條中水分達(dá)到0，充分說明油脂劣變影響了馬鈴薯?xiàng)l中水分的蒸發(fā)。在使用深度油炸3、5 d的油處理時，在油炸150 s后，馬鈴薯?xiàng)l總油脂含量與水分含量的比值從大到小依次為：CO油炸組＞SCO5油炸組＞SCO3油炸組＞SCO1油炸組＞SO油炸組。