快餐煎炸對油脂中3-氯丙醇酯(3-MCPD)以及縮水甘油(GEs)的影響

夏 天, 牛付歡, 梁俊梅, 姜元榮

(豐益(上海)生物技術(shù)研發(fā)中心有限公司，上海 201208)

快餐業(yè)是我國第三產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的一個重要組成部分，發(fā)展較為迅速，其中又以西式快餐為主導(dǎo)[1]。在西式快餐中最具代表性的產(chǎn)品就是煎炸食品。煎炸是個歷史悠久的烹飪操作，它通過油脂作為傳熱媒介，使食物從表面到內(nèi)部的熱脫水和煮制相結(jié)合的過程，可以使得煎炸食品被賦予誘人的香氣及質(zhì)構(gòu)[2]，與此同時，煎炸產(chǎn)業(yè)也是食品工業(yè)中的重要組成部分。

2018—2019年度在全球范圍內(nèi)的主要油脂消費量為20 113萬t，其中棕櫚油7 370萬t[3]、由于棕櫚油的耐炸性，因此成為在煎炸行業(yè)中使用最為廣泛的煎炸用油。隨著快餐行業(yè)的蓬勃發(fā)展，煎炸食品也越來越受到關(guān)注，百姓除了滿足口腹之欲以外，也更加注重其安全性。

3-氯-1,2-丙二醇脂肪酸(3-MCPD) 酯、縮水甘油脂肪酸酯(GEs)，普遍存在于油脂的加工過程中[4]，尤其是在高溫處理的過程中[5]。無論是3-氯丙醇酯還是縮水甘油酯本身，亦或是兩者經(jīng)過食用后在體內(nèi)脂質(zhì)代謝后的產(chǎn)物，均有一定的致癌性[6]。因此，歐盟(EU) 2020/1322中關(guān)于縮水甘油脂肪酸酯(GEs)、3-氯丙二醇(3-MCPD)和3-MCPD脂肪酸酯在油脂中的含量不超過2 500 μg/kg。我國雖然沒有相關(guān)法規(guī)規(guī)定，但一些學(xué)者也進(jìn)行了研究。陳慧玲等[7]對深圳市內(nèi)的93份食用植物油進(jìn)行了關(guān)于3-氯丙醇酯的污染物分析，其檢出率為28%, 3-氯丙醇酯含量為0～73.70 mg/kg；郭蓉等[8]分析了在陜西境內(nèi)的203份樣品，結(jié)果發(fā)現(xiàn)3-氯丙醇酯的總檢出率在31.53%，平均為0.22 mg/kg，在煎炸食品(油條、麻花、油條)中也同樣檢出了0.21～0.39 mg/kg 的3-氯丙醇酯，CUI等[9]收集分析了中國31個省份及自治區(qū)的3 847個樣品，其中包括食用油脂、煎炸食品、及烘焙食品，結(jié)果發(fā)現(xiàn)三者的平均水平分別為0.862、0.249、0.145 mg/kg。

在煎炸過程中由于食材本身可能攜帶氯源，不可避免的會引入到整個煎炸體系當(dāng)中[10]，因此關(guān)注煎炸體系中3-氯丙醇酯及縮水甘油酯的變化規(guī)律是十分重要的。目前鮮有對棕櫚油在西式快餐模式下煎炸的相關(guān)報道。除了張淵博等[2]探究了高油酸油脂在煎炸魚排、雞塊、薯條過程的3-MCPD與GEs的變化，劉玉蘭等[11]探究了煎炸方式及食材對花生煎炸油中相關(guān)物質(zhì)含量的變化規(guī)律。這些都是針對的高油酸油脂及花生油，并沒有涉及棕櫚油。

本實驗研究以常用起酥油作為研究對象，模擬西式快餐，進(jìn)行薯條和雞翅的煎炸實驗，探究在煎炸過程中3-氯丙醇酯及縮水甘油酯的變化規(guī)律，并收集市售煎炸食品樣品，分析相關(guān)物質(zhì)所處水平，以期為快餐煎炸提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料與儀器

1.1.1 原料與試劑

起酥油(熔點42 ℃)、預(yù)炸冷凍薯條、冷凍雞翅、炸雞裹粉、及香辣腌制料。

異丙醇：分析純、0.05 mmol/L氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液、酚酞指示劑、乙酸乙酯、無水乙醚、硫酸、苯硼酸(95%)、氫氧化鈉(片狀)、溴化鈉、氯化鈉、無水硫酸鈉顆粒：以上試劑均為分析純、叔丁基甲醚、甲醇、異己烷、異辛烷，均為HPLC級。

標(biāo)準(zhǔn)品：3-氯-丙二醇、1，2-二棕櫚酸-3-氯-丙二醇、氘代-1，2-二棕櫚酸-3-氯-丙二醇、硬脂酸縮水甘油酯(純度均為98%)。

1.1.2 儀器與設(shè)備

EF-82雙缸雙篩電炸爐，Testo食用油品質(zhì)檢測儀：分辨率為0.1%、Senco R206旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，圓周振蕩器，HWS26電熱恒溫水浴鍋，高速臺式離心機(jī)，12管N-EVAP型氮吹儀器，Trace ISQ氣相色譜-質(zhì)譜質(zhì)聯(lián)用儀，色譜柱HP-5MS：30 m×0.25 mm×0.25 μm。

1.2 實驗方法

1.2.1 薯條煎炸方法

每個鍋倒入4.0 kg的油，并記錄油和鍋的總質(zhì)量記為初始質(zhì)量，煎炸溫度168oC，每天煎炸6 h，上午、下午3 h各煎炸15批，每批200 g薯條，每一鍋炸3 min。每天結(jié)束后，測其TPC，并取50 g油，作為留樣，每日結(jié)束煎炸實驗后(6 h)將新油回添至初始質(zhì)量。當(dāng)TPC>22%后，結(jié)束煎炸實驗。(由于在西式快餐門店用油過程中對于油脂品質(zhì)的要求更為嚴(yán)苛，因此以極性組分22.0%作為廢棄點。)

1.2.2 雞翅煎炸方法

將冷凍雞翅常溫解凍后，按照1 kg雞翅、55 g腌料粉、150 g水的比例混合，置于4 ℃冰箱冷藏備用、雞翅撈出后瀝干水分，將裹粉反復(fù)包裹住雞翅，濾去大顆粒面塊后，過水，瀝干后繼續(xù)進(jìn)行裹粉操作、將油溫加熱至170 ℃，每批煎炸4個雞翅(約200 g)，每小時煎炸3批次，每次炸7 min，每天連續(xù)煎炸6 h。結(jié)束后撈渣，取50 g油脂作為留樣，并回添至初始質(zhì)量，當(dāng)TPC>22.0%后，結(jié)束煎炸實驗。

1.2.3 極性物質(zhì)測試方法

每日結(jié)束煎炸并當(dāng)溫度穩(wěn)定后，使用Testo食用油品質(zhì)檢測儀對煎炸油品質(zhì)進(jìn)行檢測。

1.2.4 油脂酸價測試方法

具體參照GB 5009.229—2016滴定法。

1.2.5 煎炸食品提油

將市售的雞翅薯條樣品在粉碎機(jī)中粉碎，置于燒杯后倒入2倍體積的石油醚，并封上保鮮膜后過夜24 h，第2天后過濾出濾液，并旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至沒有液滴流出，所有的樣品提取好油脂后置于-18 ℃冰柜存放，直到分析。

1.2.6 油脂脂肪酸含量分析

具體參照GB 5009.168—2016進(jìn)行樣品甲酯化處理。

氣相條件：進(jìn)樣體積1.0 μL；分流比100∶1；載氣為氮氣；毛細(xì)管色譜柱:聚二氰丙基硅氧烷強(qiáng)極性固定相(柱長100 m,內(nèi)徑0.25 mm,膜厚0.2 μm)；進(jìn)樣器溫度:270 ℃；檢測器溫度:280 ℃；程序升溫:初始溫度100 ℃,持續(xù)13 min; 100～180 ℃,升溫速率10 ℃/min,保持6 min; 180～200 ℃,升溫速率1 ℃/min,保持20 min; 200～230 ℃,升溫速率4 ℃/min,保持10.5 min。

1.2.7 3-氯丙醇酯和縮水甘油酯檢測方法

具體參照AOCS Cd29c-13。樣品經(jīng)過堿性酯交換，由乙醚-乙酸乙酯提取，苯硼酸衍生化，然后通過GC-MS分析，內(nèi)標(biāo)法定含量。

氣相條件：進(jìn)樣量1 μL；不分流進(jìn)樣；載氣為99.999%氦氣；恒定流速1.2 mL/min;氣相色譜柱溫箱程序：初始溫度85 ℃，等溫保持30 s，以6 ℃/min升溫至150 ℃，再以12 ℃/min升溫至180 ℃，再以25 ℃/min升溫至280 ℃，等溫保持7 min；PTV程序升溫：初始溫度85 ℃，以300 ℃/min升溫至165 ℃，等溫保持10 min，再以300 ℃/min升溫至320 ℃，等溫保持8 min；吹掃流量：50 mL/min，1 min，隔墊吹掃3 mL/min。

質(zhì)譜條件：質(zhì)譜檢測器：電子-轟擊(EI)離子源，選擇離子監(jiān)測模式(SIM)，監(jiān)測離子信息，標(biāo)準(zhǔn)品149/150/201/203，目標(biāo)物146/147/196/198。通常以離子150和147或201和196進(jìn)行定量。

2 結(jié)果與討論

2.1 起酥油在煎炸過程中的品質(zhì)變化規(guī)律

煎炸油的極性物質(zhì)(TPC)與酸價(AV)，是國家標(biāo)準(zhǔn)中強(qiáng)制規(guī)定的2項指標(biāo)，GB 2716—2018《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)植物油》中規(guī)定，煎炸過程中食用植物油的AV≤5 mg KOH/g和TPC≤27%。因此將這2項指標(biāo)作為起酥油在煎炸過程中的品質(zhì)參考。煎炸薯條過程中起酥油TPC與AV的變化圖1所示。起酥油的初始TPC與AV分別為(5.7±0.2)%和(0.15±0.01) mg KOH/g。隨著煎炸的進(jìn)行，油脂的TPC與AV呈顯著增長趨勢(P<0.05)，各個擬合的線性相關(guān)系數(shù)R2均大于0.95。以TPC超過22.0%作為煎炸終點，起酥油在薯條煎炸體系中的使用壽命為14 d，此時的TPC與AV分別為(22.7±0.4)%和(1.33±0.14) mgKOH/g。

圖1 煎炸薯條過程中起酥油TPC與AV的變化

煎炸雞翅過程中起酥油極性物質(zhì)(TPC)與酸價(AV)的變化如圖2所示。隨著煎炸的進(jìn)行，油脂的TPC與AV呈顯著增長趨勢(P<0.05)，各個擬合的線性相關(guān)系數(shù)R2均大于0.98。以TPC超過22.0%作為煎炸終點，起酥油在雞翅煎炸體系中的使用壽命為4 d，實際的TPC與AV分別為(24.7±0.3)%和(1.51±0.05) mgKOH/g。由于實驗所采取的煎炸方案都是定時定量操作，因此無論是雞翅煎炸體系還是薯條煎炸體系的相關(guān)系數(shù)均較高。此外，值得注意的是，煎炸薯條的壽命要長于煎炸雞翅，這可能是因為薯條是冷凍過的，在煎炸體系中溫度會降低，雞翅煎炸體系中的溫度變化差異不大，而溫度對極性物質(zhì)生產(chǎn)的影響巨大，第二可能因為不同食材本身就對煎炸性能影響巨大[12]，裹粉雞翅的組分比薯條更加復(fù)雜，煎炸的過程中也容易掉渣。此外，冷凍薯條是預(yù)炸過的，附著在表面的預(yù)炸油在操作的過程中引入到煎炸體系[13]，從而延長煎炸時間。

圖2 煎炸雞翅過程中起酥油極性物質(zhì)(TPC)與酸價(AV)的變化

2.2 起酥油在煎炸過程中3-氯丙醇酯及縮水甘油酯的變化規(guī)律

煎炸薯條過程中起酥油3-氯丙醇酯(3-MCPD)及縮水甘油酯(GEs)的變化如圖3所示。起酥油初始3-MCPD與GEs含量分別為(3.00±0.04)、(3.49±0.14) mg/kg。從圖3中可以看出，隨著煎炸進(jìn)行，3-MCPD與GEs均呈現(xiàn)下降趨勢。其中前4天內(nèi)3-MCPD明顯降低(P<0.05)，至第4天含量為(0.23±0.01) mg/kg；其在第4天后直至煎炸結(jié)束趨于穩(wěn)定，無顯著性差異(P>0.05)，在穩(wěn)定期間的3-MCPD含量維持在(0.15±0.05)～(0.18±0.04)mg/kg之間。GEs在整個薯條煎炸體系中呈現(xiàn)出一個持續(xù)減小的趨勢，截至煎炸實驗結(jié)束，薯條煎炸體系中的GEs含量為(0.87±0.06)mg/kg。

圖3 煎炸薯條過程中起酥油3-氯丙醇酯(3-MCPD)及縮水甘油酯(GEs)的變化

煎炸雞翅過程中起酥油3-氯丙醇酯(3-MCPD)及縮水甘油酯(GEs)的變化如圖4所示。隨著煎炸進(jìn)程的延續(xù)，起酥油中的3-MCPD與GEs含量呈現(xiàn)減少趨勢，當(dāng)煎炸至第1天兩者的含量明顯降低(P<0.05)：其中3-MCPD從(3.00±0.04)mg/kg減少至(1.41±0.02)mg/kg，GEs從(3.49±0.14)mg/kg降低至(1.67±0.11)mg/kg；第1天之后，3-MCPD以及GEs的降低幅度趨緩，至煎炸終點起酥油3-MCPD含量為(0.77±0.04)mg/kg，GEs含量為(1.25±0.18)mg/kg，趨勢與薯條變化接近。劉玉蘭等[11]研究了在花生油中采用連續(xù)煎炸及間歇式煎炸過程中3-MCPD的變化規(guī)律，結(jié)果發(fā)現(xiàn)無論是那種煎炸方式油脂中3-MCPD的變化規(guī)律都是先上升后下降，只是不同食材的變化幅度不同，這與本研究結(jié)果存在部分差異，這可能是因為不同食材對煎炸過程中的3-MCPD變化影響較大。另外，Ilko等[14]曾指出在煎炸過程中的3-MCPD實際上是一個動態(tài)的過程，也就是說3-MCPD既會生成，也會分解，因此出現(xiàn)本實驗現(xiàn)象的原因可能是3-MCPD在持續(xù)高溫的過程中共分解速率>V生成速率，此外由于縮水甘油酯存在環(huán)氧環(huán)，在含水、含氧氣、或者自由基存在的持續(xù)高溫環(huán)境下非常容易受到破壞，所以不穩(wěn)定[15]，因此也同樣在持續(xù)高溫的煎炸過程中出現(xiàn)下降的變化規(guī)律。

圖4 煎炸雞翅過程中起酥油3-氯丙醇酯(3-MCPD)及縮水甘油酯(GEs)的變化

2.3 相關(guān)性分析

在門店用油的過程中會對油脂的極性物質(zhì)含量和酸價進(jìn)行實時的快速檢測，判斷用油品質(zhì)好壞。因此對描述油脂品質(zhì)指標(biāo)(TPC、AV)與風(fēng)險危害物(3-MCPD、GEs)進(jìn)行相關(guān)性分析可以推測出實時的風(fēng)險危害物含量的多少。

煎炸過程中的用油品質(zhì)與3-MCPD、GEs相關(guān)性分析如圖5所示。油脂TPC與AV之間的相關(guān)系數(shù)為0.98，呈現(xiàn)出顯著正相關(guān)，這是因為在煎炸過程中的熱氧化及水解等反應(yīng)均同時發(fā)生；TPC、AV與GEs之間呈現(xiàn)出顯著負(fù)相關(guān)的關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為-0.90、-0.91；而TPC、AV與3-MCPD之間呈現(xiàn)出了強(qiáng)負(fù)相關(guān)的關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為-0.72、-0.65。此外，煎炸過程中3-MCPD與GEs之間顯示出強(qiáng)正相關(guān)的關(guān)系，說明GEs與3-MCPD會相互轉(zhuǎn)化[16]。

圖5 煎炸過程中的用油品質(zhì)與3-MCPD、GEs相關(guān)性分析

2.4 市售西式快餐煎炸食品用油推測

研究收集了上海市內(nèi)6家不同品牌的西式快餐門店雞翅薯條樣品、以及6種不同品牌的起酥油產(chǎn)品，通過將煎炸食品粉碎及溶劑提油后分析油脂脂肪酸組成對煎炸用油進(jìn)行判斷。不同品牌起酥油產(chǎn)品的主要脂肪酸組成分析見表1。

表1 不同品牌起酥油產(chǎn)品的主要脂肪酸組成分析

表1是市售6個不同品牌起酥油產(chǎn)品的主要脂肪酸組成分析。無論哪個品牌，C16∶0都是起酥油中的最主要脂肪酸，品牌4的C16∶0的比例顯著高于其他品牌，導(dǎo)致了這個飽和脂肪酸含量顯著高于其他品牌、單不飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸的比例也要顯著低于其他品牌(P<0.05)。不同品牌起酥油的飽和脂肪酸含量也可以反應(yīng)產(chǎn)品的熔點，因此推斷品牌4的產(chǎn)品熔點要高于其他。

不同門店雞翅提油后的主要脂肪酸組成分析見表2，從中可以看出，門店A的C16∶0最高達(dá)到(50.12±0.50)%，其次是門店B達(dá)到(47.84±0.09)%，可以判斷這兩家門店是使用了起酥油產(chǎn)品煎炸的；而門店C、D、E、F的C16∶0相對偏低，但C16∶1的比例相對更高，且由于雞翅中本身含有的脂肪會在煎炸過程中與油脂發(fā)生，所以在棕櫚油煎炸過程中C16∶0會出現(xiàn)下降,C16∶1會出現(xiàn)上升，因此推斷門店C、D、E、F也同樣選用棕櫚油進(jìn)行煎炸，只是所取樣的樣品屬于煎炸中后期。門店G的C16∶0含量最低，只有(15.57±0.50)%，但是含有大量的C18∶1油酸，可能使用了高油酸系列油脂進(jìn)行煎炸。

表2 不同門店雞翅提油后的主要脂肪酸組成分析

不同門店薯條提油后的主要脂肪酸組成分析見表3，通過表3可以看出，門店A～F的薯條提油后的C16∶0占據(jù)了薯條油中脂肪酸比例的絕大部分，推測是使用了棕櫚油產(chǎn)品進(jìn)行煎炸，這與表2的接近。而門店品牌G是C18∶1為主要脂肪酸，同樣可以推斷門店G是以高油酸系列油脂煎炸。本研究收集的西式快餐門店樣品顯示大部分是以起酥油作為煎炸油。

表3 不同門店薯條提油后的主要脂肪酸組成分析

2.5 市售煎炸食品3-MCPD及GEs含量分析

由于消費者是通過煎炸油所煎炸出來的食品攝入才接觸到3-MCPD與GEs，因此在研究了實驗?zāi)M西快快餐煎炸模式下的起酥油3-MCPD、GEs的變化規(guī)律之后，繼續(xù)對上海市內(nèi)的市售煎炸食品進(jìn)行了隨機(jī)購買，用以分析市售煎炸食品中相關(guān)物質(zhì)含量水平。分析中共收集了35組市售煎炸薯條及25組裹粉煎炸雞翅。

市售煎炸食品3-MCPD含量a及其分布b如圖6所示，所采集的薯條樣品3-MCPD含量在(0.99±0.23)mg/kg范圍內(nèi)，而雞翅樣品3-MCPD含量在(0.44±0.13)mg/kg，薯條樣品的3-MCPD含量稍高于雞翅，其中出現(xiàn)了3個異常值，薯條2個(1.59、1.50 mg/kg),雞翅1個(0.76 mg/kg)，這3個值均較為較高異常值，因此推斷都是新油所炸制的產(chǎn)品?？v觀整體，所采購的市售煎炸食品在0.5～1.5 mg/kg的范圍內(nèi)呈正態(tài)分布，分布的頂峰位于0.75～1.0 mg/kg范圍內(nèi)。

圖6 市售煎炸食品3-MCPD含量a及其分布b

市售煎炸食品GEs含量a與其分布b如圖7所示，所采集的薯條樣品GEs含量在(0.83±0.67) mg/kg范圍內(nèi)，雞翅樣品GEs含量在(0.82±0.50) mg/kg范圍內(nèi)，薯條與雞翅的含量范圍較為接近，值得注意的是圖7a與圖6a中的箱型圖面積相比更大，說明煎炸食品中的GEs含量相對偏差較大。在60組樣品中出現(xiàn)了1個雞翅的GEs異常值，含量為1.87 mg/kg。整體而言，所采購的市售煎炸食品在0.1～2.5 mg/kg的范圍內(nèi)呈偏正態(tài)分布，分布的頂峰位于0.25～0.75 mg/kg范圍內(nèi)。

圖7 市售煎炸食品GEs含量a與其分布b

3 結(jié)論

在薯條煎炸體系中，起酥油的3-MCPD含量從開始煎炸到第4天出現(xiàn)了急速下降，從(3.00±0.04)mg/kg(初始)下降到(0.20±0.04)mg/kg，在第4天后直至實驗結(jié)束，均穩(wěn)定在(0.15±0.05)～(0.18±0.04)mg/kg之間，而起酥油中的GEs含量，整體呈現(xiàn)出持續(xù)下降的變化規(guī)律，從初始的(3.49±0.14)mg/kg到煎炸結(jié)束時為(0.87±0.06)mg/kg。在雞翅煎炸體系中，起酥油的3-MCPD和GEs均呈現(xiàn)前期急速下降，后期下降速度變緩慢的特點，3-MCPD從初始的(3.00±0.04)mg/kg急速下降至(1.41±0.02)mg/kg(第1天)，后期緩慢下降，煎炸終點的含量為(1.25±0.18) mg/kg；GEs從原來的(3.00±0.04)mg/kg急速下降至(1.61±0.11) mg/kg(第2天)，然后持續(xù)緩慢下降至煎炸終點的含量為(1.25±0.18)mg/kg。將用油品質(zhì)(TPC、AV)與3-MCPD與GEs進(jìn)行相關(guān)性分析后發(fā)現(xiàn)：TPC、AV與GEs之間呈現(xiàn)出顯著負(fù)相關(guān)的關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為-0.90、-0.91；而TPC、AV與3-MCPD之間呈現(xiàn)出了強(qiáng)負(fù)相關(guān)的關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為-0.72、-0.65。通過市售樣品收集推測市售絕大部分的煎炸食品都是以起酥油進(jìn)行煎炸，在60組樣品中煎炸食品的3-MCPD在0.5～1.5 mg/kg的范圍內(nèi)呈正態(tài)分布，分布的頂峰位于0.75～1.0 mg/kg范圍內(nèi)；GEs在0.1～2.5 mg/kg的范圍內(nèi)呈偏正態(tài)分布，分布的頂峰位于0.25～0.75 mg/kg范圍內(nèi)。