以棉籽油为基料油的煎炸专用调和油煎炸品质的研究

杨佳宁,陈海涛,田文秀,揭金潮,兰向东,张亚楠,姚 佳,*,孙晓荣

(1.北京市粮食科学研究院,北京 101101;2.京粮(河北)油脂实业有限公司,河北石家庄 050000;3.北京工商大学食品安全大数据技术北京市重点实验室,北京 100048)

油炸食品以其独特的香味、酥脆的口感和良好的风味深受人们的喜爱,是我国常见的传统食品之一。近年来,煎炸食物种类多样、口感适宜、方便购买携带,在餐饮业内得到了广泛普及[1]。目前,常用于煎炸的大豆油、棕榈油、花生油、棉籽油和菜籽油等多种植物油,其脂肪酸组成及特殊成分物质的含量差异,在煎炸过程中表现出的稳定性、起酥性及煎炸食品的营养性和感官特性也不同[2]。随着生活水平的提高,消费者在关注口感风味的同时更加注重营养健康与安全。含饱和脂肪酸多的油脂的煎炸起酥性好、稳定性高,但过量摄入饱和脂肪酸会对健康造成不良影响;不饱和脂肪酸含量高的油脂,煎炸食品的营养健康性好,但在煎炸过程中,尤其是反复煎炸时,更容易发生氧化、水解、聚合和分解等反应,产生的有害物质会直接影响煎炸食品的品质和营养[3]。因此,研究煎炸过程中油脂品质变化情况,开发出脂肪酸组成合理、煎炸稳定性好、煎炸食物营养健康的专用煎炸油,对提高食品安全和保证消费者健康具有重要意义。

棉籽油是常用的煎炸油之一,其主要脂肪酸是棕榈酸(22%)、油酸(18%)和亚油酸(56%),此外还含有少量的硬脂酸和亚麻酸。棉籽油的主要甘三酯组分为S2U(约占23%)、SU2(约占50%)和U3(约占27%),其晶型为β′型。棉籽油的脂肪酸组成和甘三酯组成使得具有天然的抗氧化能力和很好的起酥性能[4]。在美国很多食品由棉籽油煎炸而成,用棉籽色拉油煎炸的食品(如土豆片、玉米片)其风味比棕桐油和氢化大豆油煎炸的食品要好,且煎炸食品的货架寿命要长。Du等[5]研究表明,通过高效液相色谱法测定油脂原有的成分物质,在深度煎炸之后,花生油失去了55%的生育酚,而棉籽油仍保持在原有水平上,具有较强的耐炸性,因此土豆片和玉米片煎炸用油大部分采用棉籽色拉油。在我国河北、新疆地区广泛使用棉籽油作为一种煎炸用油,一方面棉籽油煎炸食品的色泽、风味和起酥性都较其他油脂更好,且符合当地的食用习惯,另一方面棉籽油较为稳定的煎炸特性赋予煎炸食品营养健康的特性且价格适宜[6]。

为了满足河北地区的煎炸需求和地方口味,本研究在国内外有关煎炸油研究成果和现有的油脂研发的基础上,利用棉籽油良好的稳定性和起酥性,同时添加菜籽油调味,大豆油调色,棕榈油进一步增强煎炸稳定性,制成风味独特、营养均衡的煎炸专用调和油,并考察在煎炸过程中油脂感官指标、理化指标的变化情况,并对研发的煎炸油产品进行品质评价,以期为后续产品的研发和市场推广提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

三级棉籽油、一级大豆油、三级压榨菜籽油、24度棕榈油 京粮(河北)油脂实业有限公司;薯条 内蒙古蓝威斯顿薯业;氢氧化钾、氢氧化钠、异丙醇、碘化钾、三氯甲烷、乙酸、硫代硫酸钠、甲醇、乙腈、正己烷、石油醚、乙醚、氯化钠、95% 乙醇、酚酞 分析纯,中仪普泰(北京)商贸有限公司。

EF-82电炸锅 英联斯特餐饮设备有限公司;testo270油品质快速检测仪 德国德图公司;ACS型电子计价秤 中国凯丰集团有限公司;罗维朋比色计 英国LOVIBOND;1220高效液相色谱仪、7820气相色谱仪 美国安捷伦科技公司;BC/BD-220SE电冰柜 青岛海尔股份有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 煎炸专用调和油的调配 准备棉籽油、大豆油、菜籽油和棕榈油4种植物油。以棉籽油为基油,根据4种油脂的脂肪酸组成特点,参考“中国居民膳食脂肪(酸)参考摄入量”[7]满足单不饱和脂肪酸/多不饱和脂肪酸≈4.0∶0.6最佳摄入比例,将4种油脂进行复配,最终得到试验用的煎炸调和油。

1.2.2 薯条的煎炸 以调配的调和油和棉籽油(对照)为煎炸用油进行薯条煎炸实验。将约30 L油注入煎炸锅内,将油加热升温至(180±5) ℃,将薯条放入油锅内煎炸,至薯条漂浮至油表面,外部金黄酥脆,内部松软绵密时捞起。约4 min煎炸250 g 薯条,以每小时1 kg的速度不间断连续煎炸。煎炸完毕后,用油品质快速测定仪(testo 270)测定总极性组分数值,当达到国标GB/T 5009.202-2016限量27%时停止煎炸实验,期间不添加新油。每2 h取油样品同时在煎炸终点处取样并编号,将样品冷却至室温后放入冰箱储存留样检测。

1.2.3 油样指标的测定 脂肪酸采用《GB/T 5009.168-2016食品中脂肪酸的测定》的方法检测;色泽采用GB/T 22460-2008《动植物油脂 罗维朋色泽的测定》的方法检测;极性组分采用GB/T 5009.202-2016《食用油中极性组分(PC)的测定》的方法检测;酸价采用GB/T 5009.229-2016《食品中酸价测定》的方法检测;羰基价采用GB/T 5009.230-2016《食品中羰基价的测定》的方法检测;苯并(α)芘(B(a)P)采用《GB/T 22509-2008动植物油脂 苯并(α)芘的测定》的方法检测;过氧化值采用GB/T 5009.227-2016《食品中过氧化值测定》的方法检测;丙烯酰胺含量采用GB/T 5009.204-2014《食品中丙烯酰胺的测定》。

1.2.4 薯条脂肪含量的测定 薯条脂肪含量的测定采用GB/T 5009.6-2016《食品中脂肪的测定》。

1.3 数据处理

煎炸过程中数据测定实验均重复3次,实验所得数据的处理和曲线绘制用利用Graph Pad Prism 8(V 8.0.0)内Data analysis方法完成。

2 结果与分析

2.1 煎炸专用调和油的调配

以棉籽油、大豆油、菜籽油和棕榈油四种原料油的脂肪酸组成为基础,根据“中国居民膳食脂肪(酸)参考摄入量”计算得出配方的比例为:棉籽油∶大豆油∶菜籽油∶棕榈油=10∶5∶3∶2。各原料油和调配的煎炸油的脂肪酸组成见表1所示,调配的煎炸油脂肪酸组成合理。以该比例配制成的调和油进行后续品质测定实验。

表1 不同植物油和调配煎炸油的脂肪酸组成(%)

2.2 三级棉籽油和煎炸调和油煎炸过程中色泽的变化

煎炸过程中油脂在持续高温状态下,空气中的氧气、薯条内水分与油脂的接触会促进油脂中甘油三酯和游离脂肪酸的氧化降解,生成羰基化合物、酮基酸和环氧酸等物质[8],这些物质均会使油脂的色泽加深[9]。

由表2可知,三级棉籽油和调和油均随着煎炸时间的延长,颜色逐渐加深。尽管色泽加深程度不同,但色泽可以作为一个最直观的指标反映食用油的煎炸程度和有害物质的积累程度。综合色泽变化为煎炸调和油<三级棉籽油。

表2 三级棉籽油和煎炸调和油在煎炸过程中的色泽变化

2.3 三级棉籽油和煎炸调和油煎炸过程中极性组分的变化

由于油脂在高温环境和水分作用下,将发生氧化、聚合、裂解和水解等热化学反应,生成羰基、羧基、酮基、醛基等比甘油三酯分子极性大的一些成分,称为极性组分[10-11]。作为评价油脂深度煎炸寿命最灵敏的指标之一,极性组分逐渐累积至国标GB/T 5009.202-2016中极性组分限量27%时所用的时间,被本文定义为该种油脂的煎炸寿命。研究表明,油脂的煎炸时长与油脂的氧化稳定性正相关[12-13]。

由图1可知,随着煎炸时间的延长,三级棉籽油和煎炸调和油由于热化学反应产生的极性组分含量逐渐增大。三级棉籽油在连续煎炸49 h后,极性组分由10.3%增加至27.0%;调配煎炸油极性组分增加的程度相对缓慢,在连续煎炸67 h后,极性组分由9.0%上升至27.0%。因此,与单一的三级棉籽油49 h的煎炸寿命相比,调配煎炸油的煎炸寿命延长了18 h,煎炸时长延长了36.7%。

图1 三级棉籽油和煎炸调和油在煎炸过程中极性组分的变化

极性组分测定的国标方法为GB 5009.202-2016的柱层析法,该方法检测结果精度较高,但是存在分析速度慢、耗时较多,仪器设备要求高,成本较高,费时费力等不足,同时无法实现快速、无损、无污染的检测[12]。本次试验使用油品质快速检测仪器进行煎炸过程中极性组分的快速测定。如图2所示,测定仪的快速测定法与国标的柱层析法测定结果的线性拟合R2达到了0.989,绝对误差≤1%,相对误差≤7%。可知,油品质快速测定仪测得极性组分的结果准确度高,据此进行煎炸油煎炸寿命的判定结果真实可信。

图2 食用油品质快速测定仪和国标色谱柱法测定极性组分数值的相关分析

2.4 三级棉籽油和煎炸调和油煎炸过程中酸价的变化

酸价是衡量油脂肪的酸败程度的重要卫生指标。酸价升高的主要原因为煎炸过程中,食物中水分及水蒸气与煎炸油内的甘油三酯接触,发生水解反应生成游离脂肪酸。另外,部分高温及分解产生的醛、酮、酸等小分子,进一步被氧化产生的酸类物质,使油的酸价升高[14-15]。

图3所示,在连续煎炸的过程中,两种油的酸价均随煎炸时间的延长而增加。其中煎炸调和油的酸价略高于三级棉籽油,由初始阶段的0.18 mg/g至煎炸结束时的3.53 mg/g,未超出GB/T 2716-2018《植物油》中酸价≤5 mg/g的规定,表明调配的煎炸调和油满足酸价的卫生指标,具有较好的稳定性。

图3 三级棉籽油和煎炸调和油在煎炸过程中酸价的变化

2.5 三级棉籽油和煎炸调和油煎炸过程中羰基价的变化

羰基价反映了油脂中氧化产物含量和油的酸败程度,与氧化产生的羰基、酮基及聚合物的含量直接相关[16]。图4所示,随着煎炸时间的延长,煎炸调和油的羰基价在煎炸过程中由9.42 meq/kg增加至36.0 meq/kg,比棉籽油的羰基价变化缓慢,且符合GB/T 2716-2018《植物油》中羰基价≤50 meq/kg 的规定。依据羰基价这一指标,煎炸调和油的煎炸稳定性明显优于三级棉籽油。

图4 三级棉籽油和煎炸调和油在煎炸过程中羰基价的变化

2.6 三级棉籽油和煎炸调和油煎炸过程中过氧化值的变化

过氧化值是衡量油脂初级氧化产物-氢过氧化物含量的指标。由图5可知,三级棉籽油和煎炸调和油的过氧化值在煎炸过程中变动很大,呈无规律性。该现象的主要原因是氢过氧化物极不稳定,易分解产生醛、酮、酸类物质,因此过氧化值不能反映油脂的氧化程度,只能反映油脂的氧化速度[17]。整体而言,煎炸调和油的油脂氧化速度低于三级棉籽油,稳定性较高。

图5 三级棉籽油和煎炸调和油在煎炸过程中过氧化值的变化

2.7 三级棉籽油和煎炸调和油煎炸过程中苯并芘和丙烯酰胺的变化

苯并(α)芘属于多环芳烃类,是一种常见的高活性间接致癌物。油脂浸出溶剂中芳烃类物质在食用油的残留以及高温煎炸过程中热化学反应均能导致油脂苯并芘物质的出现[18]。图6所示,在煎炸过程中,苯并芘的含量随煎炸时间的变化也呈现出无规律性。在本试验条件下,煎炸调和油整体的苯并芘含量远低于三级棉籽油,具有更高的食用安全性。丙烯酰胺在整个实验过程中未检出。

图6 三级棉籽油和煎炸调和油在煎炸过程中苯并芘的变化

2.8 三级棉籽油和煎炸调和油煎炸过程中油条的脂肪含量的变化

煎炸过程中油脂在持续高温状态下,空气中的氧气、薯条内水分与油脂的接触会促进油脂中甘油三酯和游离脂肪酸的氧化降解,生成羰基化合物、酮基酸和环氧酸等物质,这些物质在无氧状态下与油分子聚合生成环状化合物及高分子聚合物,使油的粘度上升,降低了油的传热系数,最终使食品的持油率上升,影响食品的质量和安全性[19]。

由图7可知,三级棉籽油和调和油均随着煎炸时间的延长,调配的煎炸油的薯条脂肪含量高于三级棉籽油煎炸后的薯条,但薯条颜色适中,呈金黄色,口感没有明显不适。

图7 三级棉籽油和煎炸调和油在煎炸过程中薯条脂肪含量的变化

3 结论

选取棉籽油为基油,添加大豆油、菜籽油、棕榈油等进行调和,配制专用煎炸调和油。该油脂肪酸组成合理,单不饱和脂肪酸/多不饱和脂肪酸约为4.0∶0.6,符合人体的营养需要。与河北地区煎炸用的三级棉籽油相比,煎炸调和油产生的泡沫、飞溅少,色泽变化较慢,可以连续煎炸67 h,煎炸时长延长了37%;该油在煎炸期间酸价由0.18 mg/g增加至3.53 mg/g,羰基价由9.42 meq/kg波动增加至36.0 meq/kg,过氧化值和苯并(α)芘数值较低,丙烯酰胺未检出,各项指标均符合《食用植物油煎炸过程中的卫生标准》的要求,具有很强的煎炸稳定性;同时薯条色泽适中,口感酥脆,清新不油腻,但含油量较高,最高为18%。

本研究配制的煎炸专用调和油综合了单一油品的优点,营养健康的属性易被餐饮行业所接受,为后续系列产品的研发和推广打下了良好的基础。