油炸雞肉中雜環(huán)胺的形成及其與色澤的相關性研究

楊釗宇，劉 偉*，李 耘

1．河南工業(yè)大學 糧油食品學院，河南 鄭州 450001

2．中國農業(yè)科學院 農業(yè)質量標準與檢測技術研究所，北京 100081

通過熱加工獲得既美味又安全健康的各種食品一直是食品工業(yè)的重要目標[1]。油炸雞肉作為即食食品，因其外皮酥脆、香氣濃郁、口感極佳而備受消費者青睞。然而，在高溫條件下，雞肉通過美拉德反應發(fā)生的蛋白質變性、氨基酸聚合或熱解一直是食品工業(yè)所關注的重要問題[2]。因為雞肉中富含蛋白質、氨基酸、碳水化合物等營養(yǎng)物質，高溫油炸過程(160～200 ℃)為食品中風險物質——雜環(huán)胺的形成提供了非常便利的條件，繼而增加了食品安全風險[3]。美拉德反應不僅影響雜環(huán)胺的形成[4]，也可促進食品表面色澤的形成[5]。油炸雞肉的色澤是表征肉類品質和影響消費者消費偏好的關鍵參數之一，同時也是肉類新鮮度和熟度的一個重要指標[6-7]。目前，國內外對肉類食品(如雞肉、牛肉、羊肉、魚肉)在不同熱加工(如油炸、燒烤)過程中雜環(huán)胺種類與含量的變化規(guī)律進行了較多的研究，同時對不同肉類食品中雜環(huán)胺的形成機理也有較詳細的研究[8-10]。而在保持熱加工賦予肉類食品良好品質(如色澤、質構)的條件下，如何控制雜環(huán)胺類有害物質的生成，成了該領域亟待解決的問題。值得注意的是，關于油炸雞肉中雜環(huán)胺的形成與品質(如色澤)的相關性的研究較少。

作者擬通過調控油炸溫度與油炸時間，對油炸雞肉中雜環(huán)胺的種類、含量和色澤變化進行分析，得出雜環(huán)胺的形成與色澤的相關性，為油炸食品工業(yè)以及消費者如何科學調整烹飪方式，最大限度地減少肉制品中雜環(huán)胺含量提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料

大豆油(一級，浸出)、葵花籽油(一級，壓榨)、高油酸葵花籽油(一級，浸出)、花生油(一級，壓榨)、菜籽油(三級，壓榨)、棕櫚油(特級，壓榨)均購于鄭州當地超市。

1.2 試劑

氨水、乙酸、異丙醇、鹽酸、三氯甲烷：分析純，天津科密歐化學試劑有限公司；甲醇、乙腈：色譜純，美國生物VBS高純色譜分析試劑公司；甲酸：色譜純，天津科密歐化學試劑有限公司。

1.3 儀器與設備

ASQ-101 V0恒溫電炸鍋：廣州市艾拓機電制造有限公司；TGL-16 M高速冷凍離心機：上海盧湘儀離心機儀器有限公司；MTN-2800W氮吹濃縮裝置：天津奧特賽恩斯儀器有限公司；固相萃取柱(150 mg/6 mL)：美國Waters公司；LC-20 ADXR高效液相色譜儀：日本Shimadzu公司；SCIEX Triple QuadTM3500三重四極桿質譜儀：美國AB SCIEX公司；CR-400色差儀：Konica Minolta Sensing,Inc。

1.4 方法

1.4.1 雞肉餅的制作

選取統(tǒng)一規(guī)格的雞胸脯肉若干，用絞肉機絞成肉糜，稱取約10 g，分裝于3 cm×1 cm(直徑×高)的模具內。制作過程中不添加任何調味品及食鹽等佐料，以免對試驗結果產生影響。

1.4.2 油炸雞肉餅的制作

選取所需煎炸油置于恒溫電炸鍋內，待油溫升至設定溫度并穩(wěn)定后開始計時，將制備好的雞肉餅放于鍋內油炸。在160 ℃下分別煎炸120、180、240、300、360 s，在180 ℃下分別煎炸60、90、150、180、240 s，200 ℃分別煎炸30、60、90、120、180 s。同時，監(jiān)測煎炸過程中溫度變化，確保各組間溫度變化無顯著差異。

1.4.3 雞肉餅的基本組分測定

雞肉中水分、脂肪、蛋白質、灰分含量分別按照GB/T 5009.3—2016、GB/T 5009.6—2016、GB/T 5009.5—2016和GB/T 5009.4—2016的方法測定。

1.4.4 油炸雞肉餅的色澤測定

采用CR-400色差儀測定油炸雞肉餅的顏色，在油炸雞肉餅表面隨機選取位置進行3次測量，測得指標亮度(L*)、紅綠度(a*)和黃藍度(b*)。

1.4.5 油炸雞肉餅中雜環(huán)胺的提取與純化

雜環(huán)胺的提取參考文獻[11]的方法并稍做修改。將油炸雞肉餅冷凍干燥后的樣品粉碎，準確稱取3 g(精確到 0.001 g)于50 mL 離心管中，加入10 μL的 5 mg/L 內標工作液(4,7,8-TriMeIQx)，加入10 mL 含1%(體積分數)乙酸的乙腈溶液，均質1 min，超聲20 min。-4 ℃下冷凍離心(10 000 r/min，10 min)。提取2次，收集所有上清液。

參考文獻[12]的方法，將固相萃取柱Oasis MCX cartridges(150 mg/6 mL)預先用10 mL甲醇、10 mL 0.1 mol/L鹽酸/甲醇(80∶ 20,V/V)混合溶液活化；將上述離心管中的上清液全部轉移至MCX柱(150 mg/6 mL)進行富集、凈化，提取流出液；然后依次用10 mL水、10 mL甲醇、10 mL甲醇/氨水/水(25∶ 5∶ 75,V/V/V)混合溶液洗滌；最后用10 mL甲醇/氨水(95∶ 5,V/V)混合溶液進行洗脫收集；收集洗脫液后用氮氣吹干。加入5%甲酸/乙腈(95∶ 5,V/V)混合溶液定容至10 mL，通過0.45 μm的微孔過濾器過濾，用于LC/MS分析。

1.4.6 雜環(huán)胺的LC/MS分析

色譜柱為Agilent ZORBAX Eclipse XDB-C 18 column(3.5 μm, 150 mm×2.1 mm)，柱溫為40 ℃。流動相：A為5%甲酸-5 mmol/L甲酸銨水溶液，B為5%甲酸-5 mmol/L甲酸銨甲醇溶液，流速為0.4 mL/min。梯度洗脫程序：0～0.01 min，5%B；0.01～1.00 min，5%B；1.00～1.10 min，5%～60%B；1.10～5.00 min，60%～80%B；5.00～6.00 min，80%～95%B；6.00～8.00 min，95%B；8.00～8.10 min，95%～5%B；8.10～8.20 min，5%B；8.20～10.00 min調整流動相到初始狀態(tài)。進樣體積為5 μL。采用內標法定量，樣品結果在以14種雜環(huán)胺(分別梯度稀釋至0.10、0.50、1.00、2.50、5.00、10.00、20.00、25.00 ng/mL)建立的標準曲線下進行分析。

質譜條件：離子化方式，電噴霧電離正離子模式(ESI+)；毛細管電壓，5.5 kV；離子源溫度，550 ℃；多反應監(jiān)測(multi reaction monitoring，MRM)模式。14種雜環(huán)胺和內標物定性與定量特征離子及優(yōu)化的質譜參數如表1所示。

表1 14種雜環(huán)胺和內標物定性與定量特征離子及優(yōu)化的質譜參數

1.5 數據處理與分析

本試驗均進行3次重復，數據均以平均值±標準偏差表示；采用SPSS 19軟件進行統(tǒng)計分析；Multi Quant軟件用于雜環(huán)胺數據分析；Origin 2021用于繪制圖表和顯著性分析。

2 結果與討論

2.1 雞肉基本組分

雞肉的基本組分見表2。雞肉中蛋白質含量達到21.78%，是一種良好的高蛋白食品來源。

表2 雞肉基本組分

2.2 雞肉餅在不同油脂中加熱時雜環(huán)胺的含量

由表3可以看出，在180 ℃條件下油炸240 s，油炸雞肉餅中雜環(huán)胺含量變化明顯，共檢測到DMIP、Harman、Norharman等3種雜環(huán)胺。可知，6種植物油對油炸雞肉餅中雜環(huán)胺的形成有明顯影響。在一定溫度下，植物油可促進食物或化學模型中雜環(huán)胺的形成[13-15]。6種植物油對雞肉餅中雜環(huán)胺形成的影響(含量從高到低)為：大豆油>葵花籽油>花生油>菜籽油>棕櫚油>高油酸葵花籽油。這可能與植物油中的多酚、維生素E的抗氧化作用以及飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸的比例有關[16-17]。同時，吡嗪類和醛類等脂類物質可以提高美拉德反應產物的產率[18]，而且植物油在熱氧化過程中也可產生自由基來促進食物中雜環(huán)胺的形成[19]。因此，油炸雞肉餅生產過程中選擇合適的油脂對于控制雜環(huán)胺形成具有重要意義。大豆油作為大宗油料，年消費量約占我國總食用油消費量的50%[20]，因此，選擇大豆油作為煎炸油進行后續(xù)研究。

表3 雞肉餅在不同油脂中180 ℃油炸240 s時雜環(huán)胺的含量

2.3 油炸溫度對雞肉餅中雜環(huán)胺形成的影響

由圖1可知，油炸雞肉餅中雜環(huán)胺總含量隨著溫度的增加而增加。油炸溫度對雞肉餅中雜環(huán)胺總含量的影響(含量從高到低)為：200 ℃>180 ℃>160 ℃；雜環(huán)胺總含量的增加速率(含量從高到低)：200 ℃>180 ℃>160 ℃。造成這種現象的原因可能是：氨基酸、蛋白質在高溫下發(fā)生聚合、熱解以及美拉德反應，隨著溫度的增加，反應程度加快，導致雜環(huán)胺的生成速率加快[21-22]。

2.4 油炸時間對雞肉餅中雜環(huán)胺形成的影響

表4—表6為同一溫度下，油炸時間對雞肉餅中雜環(huán)胺形成的影響。

由表4—表6可知，隨著油炸溫度的增加，生成的雜環(huán)胺種類也隨之增加，說明溫度是導致雜環(huán)胺種類增加的重要因素之一，選擇適當的油炸溫度可在一定程度上減少生成的雜環(huán)胺種類。同時，在同一溫度下，隨著油炸時間的延長，雜環(huán)胺的含量也隨之增加，說明油炸時間的延長也可促進雜環(huán)胺的生成，而控制油炸時間可在一定程度上減少雜環(huán)胺的生成量。160、180、200 ℃下Harman和Norharman在油炸初期就已形成，這可能與Harman和Norharman可在較低溫度下形成有關[23-25]?？梢姡驼囟壬吲c時間的延長可以明顯增加雜環(huán)胺的含量。由此得出油炸溫度與時間可分別影響肉類樣品中雜環(huán)胺的種類和含量。

表5 180 ℃下油炸時間對雞肉餅中雜環(huán)胺的影響

表6 200 ℃下油炸時間對雞肉餅中雜環(huán)胺的影響

2.5 不同油脂炸制的雞肉色澤的比較

由圖2可知，油炸后的雞肉餅色澤與油炸前相比有明顯變化，說明植物油油炸可促進雞肉餅色澤的形成。6種植物油油炸的雞肉餅色澤之間未呈現出明顯的差異，色澤指標L*、a*、b*分別維持在65、20、40左右，這說明油脂作為熱介質可改變食品的色澤，但在相同的油炸條件下，6種植物油對食品色澤的改變趨于一致，這主要可能是美拉德反應產生的影響大于油脂顏色對雞肉餅的影響。本試驗中，6種植物油對油炸雞肉餅色澤的影響效果一樣。

注：RSO、HOSFO、PNO、SFO、SBO、PO分別表示菜籽油、高油酸葵花籽油、花生油、葵花籽油、大豆油、棕櫚油。

2.6 油炸溫度與時間對雞肉色澤的影響

樣品表面溫度可反映到其色澤動力學中，表面反應速率受表面溫度的影響[26]。由圖3可知，隨著油炸溫度的增加，L*的下降速率明顯加快，L*隨時間延長呈指數遞減；而隨著油炸溫度的增加，a*的上升速率明顯加快，a*隨時間延長呈指數增加；同樣地，隨著油炸溫度的增加，b*的上升速率也明顯加快，b*也隨時間延長呈指數增加。色澤變化主要是由于美拉德反應和焦糖化反應引起的[27]。隨著油炸溫度的升高，同一時間內的含水率降低，進而影響色澤的形成。此外，脂質氧化產物與胺類、氨基酸和蛋白質的反應也可能對這一變化有一定的影響[28]。由以上可知，油炸溫度的增加可明顯改變雞肉餅表面顏色，因此，可以通過選擇合適的油炸溫度來調控食品的顏色，使食品具有良好的色澤。

由圖3可知，在同一溫度下，油炸時間對雞肉餅的色澤有明顯影響。當雞肉餅在油炸過程中受熱時，其成分會發(fā)生物理、化學和結構上的變化，長時間高溫會導致雞肉餅中蛋白質的變性。一方面，油炸肉丸色澤動力學表明，隨著時間的推移，亮度的降低是美拉德褐變的結果[29]，美拉德反應在表面顏色形成過程中占主導地位；而褐色是肉汁表面蒸發(fā)的水溶性物質脫水和高溫褐變反應共同作用的結果[30]；油炸結皮過程中水分含量的降低和結皮層溫度的升高加速了美拉德反應[31]，高溫和低濕度的結合，引發(fā)褐變反應(美拉德反應和焦糖化反應)，肉中存在的葡萄糖、醛、酮和大量的游離氨基酸可以通過美拉德反應相互作用，產生深色色素。另一方面，黃度降低是由于加熱導致的肉色素變性；肉的紅色是由肌肉色素肌紅蛋白的化學狀態(tài)決定的，在油炸過程中，顏色由紅色變?yōu)辄S色或棕色，這是由于形成了氧化色素和氧化血紅素；45～67 ℃下無色蛋白(肌漿蛋白和肌纖維蛋白)發(fā)生變性產生不透明的沉淀，掩蓋了肌紅蛋白和血紅蛋白，而在更高的溫度(67～79 ℃)下變性的肌紅蛋白和血紅蛋白產生棕色沉淀[32]。

2.7 油炸雞肉餅雜環(huán)胺、色澤相關性分析

油炸雞肉餅雜環(huán)胺、色澤之間的相關性見圖4。從圖4可以看出，DMIP與Norharman、a*、b*顯著正相關(P<0.01)，其相關系數分別為0.76、0.70、0.72；DMIP與Harman、Total HAAs顯著正相關(P<0.001)，其相關系數分別為0.77、0.77；DMIP與L*顯著負相關(P<0.05)，其相關系數為-0.63。MeIQx與PhIP顯著正相關(P<0.001)，其相關系數為1.00。Harman與b*顯著正相關0.54(P<0.05)；Harman與Norharman、Total HAAs顯著正相關(P<0.001)，其相關系數分別為0.94、0.96。Norharman與b*顯著正相關0.52(P<0.05)；Norharman與Total HAAs顯著正相關(P<0.001)，其相關系數為0.99。

注：*表示顯著相關(P<0.05)； **表示極顯著相關(P<0.01)； ***表示極顯著相關(P<0.001)。

由以上分析可知，油炸雞肉中DMIP、MeIQx、PhIP、Harman以及Norharman的形成離不開美拉德反應，油炸溫度的增加和時間的延長對美拉德反應有促進作用，這在一定程度上促進了氨基酸參與到美拉德反應中，也參與到形成雜環(huán)胺的反應中[33]，由此出現油炸雞肉色澤的變化以及雜環(huán)胺種類與含量的增加。

3 結論

本研究主要分析了6種植物油對雞肉中雜環(huán)胺形成的影響，并對色澤進行對比分析。以大豆油為煎炸油分析了油炸溫度與時間對雞肉中雜環(huán)胺形成的影響，以及雜環(huán)胺與色澤的相關性。結果表明，在200 ℃條件下，大豆油油炸雞肉中共檢測出DMIP、MeIQx、PhIP、Harman、Norharman等5種雜環(huán)胺，其中Harman與Norharman含量較高，分別為1.51 ng/g、4.48 ng/g。油炸溫度與時間可分別影響肉類樣品中雜環(huán)胺的種類和含量。色澤(L*、a*、b*)在油炸過程中隨溫度、時間變化明顯，其中雜環(huán)胺與L*顯著負相關、與a*、b*顯著正相關。