3種植物油在不同烹飪方式下的風味成分對比研究

蘇曉霞， 蘇 迪， 郭 斐， 馬明娟， 于 淼， 侯雯惠， 卞 祺

(中糧營養(yǎng)健康研究院有限公司; 營養(yǎng)健康與食品安全北京市重點實驗室;老年營養(yǎng)食品研究北京市工程實驗室,北京 102209)

油是烹飪必不可少的材料，在烹飪加工過程中, 油脂扮演了非常重要的角色，雖然其本身并不構成菜肴風味的主體，但是如果缺少了油脂，將使菜肴的風味質(zhì)量大打折扣。油脂可以增加食物表面的光澤和顏色，還可賦予烹飪食物特殊的風味與口感[1，2]。烹飪時，油脂對菜肴風味的表現(xiàn)有著關鍵性的作用, 因為油脂不僅是食材風味成分的載體,直接影響風味成分的釋放，同時，油脂本身也具有獨特的香味，在烹飪時起到增香、調(diào)香的效果[3]。菜籽油、花生油、芝麻油作為具有中國代表性的植物油，深受消費者喜愛。菜籽油在川菜中被廣泛使用，其獨特風味可與各種食材及香辛料融合的淋漓盡致，被稱為川菜的靈魂。花生油、芝麻油在拌炒及蘸料中廣泛使用，不但可以保留食材的原味，還可以使菜肴的風味更加濃郁。不同的植物油受原料、提取過程和儲藏方式等因素的影響，其風味呈現(xiàn)很大的差異[4-6]。目前關于不同原料、不同加工工藝以及不同等級植物油的風味研究較多[7-10]，也有少量關于植物油在烹飪過程中品質(zhì)變化的研究，包括理化特性、營養(yǎng)指標、有害物質(zhì)等[11-14]，但關于植物油在不同烹飪條件下的風味成分以及其加工適用性的相關研究鮮見報道。

本研究以菜籽油、花生油、芝麻油3 種最常見的濃香植物油為原料，以揮發(fā)性物質(zhì)含量較少的土豆為載體，模擬日常的烹飪方式(不添加調(diào)味料)，制作涼拌土豆絲、爆炒土豆絲、油炸土豆條3種菜品，采用感官分析技術對菜肴風味特征進行分析，同時采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(HS-SPME-GC-MS)對菜肴風味成分進行鑒定，旨在探究濃香植物油在不同烹飪方式下風味變化規(guī)律，為掌握食用油在烹飪加工過程中的風味表現(xiàn)積累科學數(shù)據(jù)，為其烹飪加工適用性提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

市售濃香壓榨菜籽油、濃香壓榨花生油、小磨芝麻油，鮮土豆，保存在4 ℃冰箱待用。2-甲基-3-庚酮標準品(純度≥95%)。

1.2 儀器與設備

8890-5977B 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，CTC多功能自動進樣器，DB-Wax極性柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)，30/50 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭(2 cm)，多功能土豆刨絲器，多功能電磁爐。

1.3 樣品前處理

土豆清洗去皮，采用刨絲器將土豆切成直徑為0.2 cm的長絲和直徑為1.0 cm的長條，進行菜肴制作。涼拌土豆絲的制作：稱取100 g土豆絲，放入沸水中煮沸1 min后過涼水冷卻10 min，瀝水后放入20 g食用油攪拌均勻。爆炒土豆絲的制作：稱取200 g土豆絲，電磁爐功率設置1 800 W加熱鍋體15 s，倒入50 g食用油加熱30 s，放入土豆絲快速翻炒60 s。油炸土豆條的制作：稱取100 g土豆條，將500 g油倒入煎炸鍋中，油溫預熱到(180±5)℃煎炸土豆條 4 min。

1.4 感官分析

感官評價員小組由10位經(jīng)驗豐富的專家評價員組成，采用定量描述性分析法(QDA)對菜肴的風味屬性強度進行評價。首先，針對菜肴的風味特性產(chǎn)生統(tǒng)一的描述詞，培訓后進行感官評價。選擇烤香味、焦香味、生青味、糊味、協(xié)調(diào)感作為評價指標，使用10 cm的線性標度對5個屬性進行評價，0表示完全沒感受到，10表示樣品屬性的強度最強。

1.5 GC-MS分析條件

方法：20 mL樣品瓶中加入5.00 g樣品、3 μL 2-甲基-3-庚酮溶液(內(nèi)標，816 mg/L辛癸酸甘油酯)。頂空瓶置于60 ℃加熱槽中平衡20 min，將已活化的萃取頭插入到頂空中吸附揮發(fā)性物質(zhì)30 min后插入GC進樣口，熱解析5 min。進樣口溫度為 250 ℃。

GC條件：DB-Wax極性柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；載氣為高純氦氣(純度>99.99%)；流速1.2 mL/min；采用不分流模式。升溫程序：柱溫起始溫度45 ℃，以4 ℃/min速率升溫到180 ℃，保持2 min，再以10 ℃ /min到230 ℃，保持6 min。

MS條件：傳輸線溫度230 ℃，電子能量70 eV，電子電離源溫度250 ℃，四極桿溫度為150 ℃，質(zhì)量掃描范圍40～500m/z，采用全掃描模式。

1.6 數(shù)據(jù)分析與處理

所有指標測定重復3次。通過檢索NIST14譜庫，選擇正反匹配度均大于800(最大值1000)的化合物，并結合保留指數(shù)(RI)進行定性分析。采用內(nèi)標法，以2-甲基-3庚酮為內(nèi)標計算各揮發(fā)性物質(zhì)的相對含量。采用Microsoft Excel 2016軟件對數(shù)據(jù)進行處理與分析，實驗數(shù)據(jù)以平均值表示。

2 結果與分析

2.1 感官分析

菜肴的風味屬性強度通過QDA測得。QDA是感官分析中最常用的描述性分析方法[15]，該方法采用專業(yè)評價員明確評價指標，規(guī)范評價技巧以及評分標準，最終明確樣品的感官特性強度。菜肴的評價最終選擇烤香味、焦香味、生青味、糊味、協(xié)調(diào)感為評價指標。

要求評價員對樣品的風味屬性強度進行感官評價，針對每一種植物油，以雷達圖的形式呈現(xiàn)不同烹飪條件下菜肴的風味特征分布，如圖1所示。研究發(fā)現(xiàn)，相同的食材與烹飪方式，不同的植物油為原料加工的菜肴風味是有明顯差異的。通常情況下，非熱加工能夠直接反映出植物油本身的風味特點，從圖1a和圖1b中可以看出菜籽油及花生油涼拌土豆絲具有明顯的生青味，尤其是花生油表現(xiàn)比較突出，花生油涼拌土豆絲其他風味特性強度均較低，表明花生油在低溫的條件下不容易散發(fā)風味成分，容易放大生青味；從圖1c中可以看出芝麻油涼拌土豆絲的烤香味、焦香味突出，協(xié)調(diào)感最強，說明芝麻油在低溫的條件下就能夠充分釋放自身的風味成分，并且和食材能夠較好融合。另外，在不同的烹飪方式下，同一種植物油為原料加工菜肴的風味也是有差異的，溫度是一個非常重要的影響因素，從圖1可以看出，熱加工能夠明顯減弱菜籽油和花生油的生青味，提升烹飪菜肴的協(xié)調(diào)感，能夠增加芝麻油烹飪菜肴的糊味，從而降低菜肴整體協(xié)調(diào)性。

圖1 不同烹飪條件下菜肴的感官特性分布圖

2.2 揮發(fā)性物質(zhì)分析

2.2.1 不同烹飪方式下菜肴揮發(fā)性物質(zhì)分析

采用HS-SPME-GC-MS法對9道菜肴中揮發(fā)性物質(zhì)進行鑒定。共鑒定出169種揮發(fā)性物質(zhì)，包括醇類21種、酚類9種、腈類15種、硫化物6種、醛類28種、酸類9種、酮類19種、酯類6種、烴類14種以及雜環(huán)類42種。與文獻對比，涼拌菜肴中的揮發(fā)性物質(zhì)的構成與原料植物油自身的揮發(fā)性物質(zhì)構成相似[4,9,16]，這是因為涼拌屬于非熱加工的烹飪方式，能夠最大程度的保留食材原有的品質(zhì)以及食用油自身的風味成分。與此相反，可以發(fā)現(xiàn)爆炒和油炸方式下菜肴中的揮發(fā)性物質(zhì)在構成上產(chǎn)生了較大的變化，爆炒、油炸與涼拌相比，菜籽油組、花生油組以及芝麻油組中熱加工的菜肴中分別新增44、39、18個揮發(fā)性物質(zhì)，這是因為隨著溫度的升高，一方面食用油中的揮發(fā)性物質(zhì)會分解或者從食用油中擴散到空氣中；另一方面油脂和食材在高溫的環(huán)境中接觸會發(fā)生一系類復雜的相互作用從而產(chǎn)生一些新的揮發(fā)性物質(zhì)，在快速的傳熱和傳質(zhì)的過程中影響了食材的風味特征[17]。這些反應包括了脂肪的氧化降解、美拉德反應、焦糖化反應以及氨基酸降解反應，反應過程中產(chǎn)生大量新的化合物，包括很多醇、酚、醛、烴、酮、酯以及雜環(huán)化合物[18,19]。土豆的香氣很弱，但是熟化后也存在一些特殊的風味成分，其中由氨基酸中蛋氨酸降解產(chǎn)生的甲硫基丙醛是熟化土豆的關鍵風味成分[20,21]。在爆炒土豆絲和油炸土豆條中發(fā)現(xiàn)了大量的3-甲硫基丙醛，同時，油炸所產(chǎn)生的3-甲硫基丙醛的含量顯著高于爆炒，對比3種植物油，菜籽油和芝麻油更能促進3-甲硫基丙醛的產(chǎn)生。

2.2.2 以菜籽油為原料，不同烹飪方式下菜肴揮發(fā)性物質(zhì)分析

菜籽油烹飪的3道菜肴中共鑒定出102種揮發(fā)性物質(zhì)，其中共有成分20種。在菜籽油涼拌土豆絲、菜籽油爆炒土豆絲、菜籽油油炸土豆條中分別鑒定出58、55、53種揮發(fā)性物質(zhì)，揮發(fā)性物質(zhì)的總含量分別為7 018.603、7 659.742、3 388.916 μg/kg。由圖2可以看出，3道菜肴中揮發(fā)性物質(zhì)的種類和含量有較大差異，菜籽油涼拌土豆絲以及爆炒土豆絲中揮發(fā)性物質(zhì)的含量明顯高于菜籽油油炸土豆條。菜籽油涼拌土豆絲中含有較多的腈類、硫化物，其質(zhì)量分數(shù)占所有揮發(fā)性物質(zhì)總質(zhì)量分數(shù)的80%以上，這些物質(zhì)是菜籽在加工過程中由硫苷葡萄糖苷(GLS)降解產(chǎn)生的[16]。腈類、硫化物普遍沸點較低且易揮發(fā)，因此絕大數(shù)腈類、硫化物在菜籽油爆炒以及油炸菜肴中均未檢測到。熱加工的菜肴中，新增了44個揮發(fā)性物質(zhì)，其中爆炒、油炸所產(chǎn)生的醛含量是涼拌菜肴中醛含量的183倍和67倍。原因可能與加熱方式有關，爆炒是瞬時的高溫加工方式，油炸是長時間的高溫加工方式，在爆炒的過程中，食用油與食材接觸的瞬時溫度更高；另一方面，油炸同時傳質(zhì)和傳熱會改變食物表面，形成一層外殼，在減少了食材與食用油接觸面積的同時更多保留了食材的風味。

圖2 菜籽油組揮發(fā)性物質(zhì)種類及含量比較

2.2.3 以花生油為原料，不同烹飪方式下?lián)]發(fā)性物質(zhì)分析

花生油烹飪的3道菜肴中鑒定出77種揮發(fā)性物質(zhì)，其中共有成分21種。在花生油涼拌土豆絲、爆炒土豆絲、油炸土豆條中分別鑒定出38、56、47種揮發(fā)性物質(zhì)，揮發(fā)性物質(zhì)的總含量分別為2 431.177、7 159.443、8 080.042 μg/kg。由圖3可以看出，3道菜肴中揮發(fā)性物質(zhì)的種類與含量均有較大差異，花生油爆炒土豆絲以及油炸土豆條中揮發(fā)性物質(zhì)的含量明顯高于花生油涼拌土豆絲。花生油涼拌土豆絲中揮發(fā)性物質(zhì)的種類少和含量低，可能是花生油涼拌土豆絲感官屬性強度較低的主要原因。爆炒土豆絲以及油炸土豆條揮發(fā)性物質(zhì)的含量較高，與涼拌土豆絲相比新增了39個揮發(fā)性物質(zhì)，尤其是醛類物質(zhì)，爆炒、油炸所產(chǎn)生的醛類物質(zhì)的總含量是涼拌菜肴中醛含量的140倍和133倍。

圖3 花生油組揮發(fā)性物質(zhì)種類及含量比較

2.2.4 以芝麻油為原料，不同烹飪方式下?lián)]發(fā)性物質(zhì)分析

芝麻油烹飪的3道菜肴中鑒定出88種揮發(fā)性物質(zhì)，其中共有成分37種。在芝麻油涼拌土豆絲、爆炒土豆絲、油炸土豆條中分別鑒定出70、57、58種揮發(fā)性物質(zhì)，揮發(fā)性物質(zhì)的總含量分別為6 170.480、2 772.084、3 626.578 μg/kg。從圖4可以看出，3道菜肴中揮發(fā)性物質(zhì)的含量有較大差異，芝麻油涼拌土豆絲中揮發(fā)性物質(zhì)的含量明顯高于芝麻油爆炒土豆絲和油炸土豆條。芝麻油涼拌土豆絲中雜環(huán)類化合物含量較高，其雜環(huán)類化合物的含量占揮發(fā)性物質(zhì)總含量的66.7%，包括吡嗪類、呋喃類、吡咯類、吡啶類以及噻唑類等，其中吡嗪類化合物是芝麻油中含量最豐富的物質(zhì)之一，在芝麻油涼拌土豆絲中一共發(fā)現(xiàn)14種吡嗪類物質(zhì)，它們是由芝麻中的氨基酸與還原糖在高溫條件下發(fā)生美拉德反應的產(chǎn)物[22]。噻唑類是芝麻油特有的揮發(fā)性物質(zhì)，可能是由于糖的分解產(chǎn)物與胱氨酸或半胱氨酸的分解產(chǎn)物相互作用產(chǎn)生的[23]。烹飪方式對芝麻油揮發(fā)性物質(zhì)的含量有非常大的影響，在爆炒土豆絲和油炸土豆條中，醇類、酚類、硫化物、酸類、烴類、酮類、酯類物質(zhì)含量都降低，醛類物質(zhì)有所上升。

圖4 芝麻油組揮發(fā)性物質(zhì)種類及含量比較

2.2.5 風味成分分析

通過文獻查閱鑒定出不同濃香植物油烹飪的菜肴中具有90種風味成分。由表1可知，醇類11種、酚類4種、腈類3種、硫化物4種、醛類23種、酸類4種、烴類4種、酮類11種、雜環(huán)類24種、酯類2種。雜環(huán)類和醛類物質(zhì)是最主要的風味成分。雜環(huán)化合物包括吡嗪類、呋喃類、噻唑類等化合物，對菜肴表現(xiàn)出的烤香味、焦香味和糊味有著重要的貢獻，其中吡嗪類化合物作為美拉德反應的中間產(chǎn)物，呈現(xiàn)出烤香、堅果香和烘焙香的風味特征[24,25]，在菜肴中共發(fā)現(xiàn)了14個具有風味的吡嗪類化合物，其中3-乙基-2,5-甲基吡嗪(堅果味、烤香味)在9道菜肴中均有發(fā)現(xiàn)；呋喃類化合物的形成主要包括焦糖化反應和脂質(zhì)氧化反應，呈現(xiàn)出焦糖風味特征[26]，在菜肴中主要發(fā)現(xiàn)了3個具有風味的呋喃類化合物，包括了2-正戊基呋喃(焦糖味)、2-乙?；秽?焦糖味、咖啡味)、5-甲基呋喃醛(焦糖味)，其中，2-正戊基呋喃在9個樣品中均有發(fā)現(xiàn)；噻唑類化合物主要以蛋白質(zhì)熱降解產(chǎn)生的含硫氨基酸經(jīng)過反應產(chǎn)生[27]，具有堅果味和辛辣味，在菜肴中共發(fā)現(xiàn)3個具有風味的噻唑類化合物，包括2-甲基噻唑(硫味、洋蔥味)、4-甲基噻唑(硫味、烤肉味)、2，4-二甲基噻唑(硫味、蒜味)。醛類化合物主要是脂肪氧化產(chǎn)生，隨著油脂氧化程度的加深，醛類化合物還會發(fā)生分解或者與其他化學物質(zhì)發(fā)生反應，具有脂肪味、青草味、苦杏仁味、果香味等[28]。在9道菜肴中發(fā)現(xiàn)了23個醛類化合物，己醛(青草味)、苯甲醛(苦杏仁味)在9道菜肴中均有發(fā)現(xiàn)。醇類、酚類、酸類、烴類、酮類、酯類化合物主要是油脂氧化分解產(chǎn)生的，醇類物質(zhì)大多呈現(xiàn)青草、蘑菇等香氣，包括己醇(青草味)、1-辛烯-3-醇(蘑菇味)等；酚類物質(zhì)呈現(xiàn)一些煙熏焦糊香氣，包括愈創(chuàng)木酚(焙烤味、煙熏味)、4-乙基-2-甲氧基苯酚(煙熏味、焦糊味)等；酮類物質(zhì)呈現(xiàn)一些果香與脂肪香氣，包括甲基庚烯酮(果香)、5-甲基-3-庚酮(油脂香)等；酸類物質(zhì)呈現(xiàn)一些酸味，這些化合物對菜肴的風味也起著重要作用。

從表1中可以看出，利用不同的植物油制作的菜肴中風味物質(zhì)的種類和含量有明顯差異，其中菜籽油爆炒土豆絲、花生油爆炒土豆絲、花生油油炸土豆條、芝麻油涼拌土豆絲中風味成分的總含量相對較高，分別為7 117.947、6 460.929、7 519.431、5 627.190 μg/kg。另一方面，利用不同的植物油制作的菜肴中風味成分的構成也有較大差異，菜籽油組中特有的風味成分有11個，主要以醇類物質(zhì)與酮類物質(zhì)為主，其中硫苷降解產(chǎn)物是菜籽油自身獨特的風味成分，包括了5-己腈(辛辣味)、3-丁烯基異硫氰酸酯(辛辣味，香辛料味)；花生油組中特有的風味成分有10個，主要以醛類物質(zhì)和酮類物質(zhì)為主，包括(E)-2-戊烯醛(堅果味)、2-壬酮(果香味)；芝麻油組中特有的成分16個，其中二甲基三硫(硫味、洋白菜味)、2-甲基噻唑(硫味、洋蔥味)、4-甲基噻唑(硫味、烤肉味)、2，4-二甲基噻唑(硫味、蒜味)是芝麻油中的特征風味成分，這些特有成分主要以酚類物質(zhì)和雜環(huán)類物質(zhì)為主。

表1 菜肴樣品的風味成分結果

續(xù)表1

3 結論

植物油種類和烹飪方式均對菜肴風味有顯著影響。菜籽油涼拌菜肴中具有一定的生青味，在熱加工中隨著硫苷產(chǎn)物含量的下降，醛類、酸類等風味成分含量的增加，菜肴感官協(xié)調(diào)感有所提升，尤其是爆炒的烹飪方式下表現(xiàn)更加突出。花生油涼拌菜肴中具有明顯的生青味，在熱加工中隨著醛類、酸類、烴類、酮類、雜環(huán)類等風味成分含量的大量增加，菜肴中的生青味有所降低，焦香、烤香以及協(xié)調(diào)感明顯提升。芝麻油涼拌菜肴中有豐富的雜環(huán)類風味化合物，菜肴表現(xiàn)出明顯的烤香味、焦香味，在熱加工雜環(huán)類等風味化合物含量顯著下降，同時增加了呈現(xiàn)焦糊味的風味成分，使得菜肴表現(xiàn)出糊味，從而降低菜肴的整體協(xié)調(diào)性。綜合感官特性評價與風味成分分析可以看出，菜籽油適合爆炒、花生油適合爆炒和油炸，芝麻油適合涼拌。