基于介电常数的煎炸油废弃指标检测技术

夏姚萍，鲁奇，晏文丽，李树英，宋丽军,2，叶林,2

1.塔里木大学食品科学与工程学院（阿拉尔 843300）；2.南疆特色农产品深加工兵团重点实验室（阿拉尔 843300）

我国每年用于煎炸食品的植物油超过100 t，一些商家为降低成本，将煎炸油反复油炸烹制食物已成为普遍现象[1]，由此引起的食品安全问题日益突出，因此，对煎炸油废弃指标极性组分与酸价的判断具有重要意义。传统检测煎炸油方法如比色法、碘量法与柱层析法，这些化学分析方法需要消耗大量的有机试剂，污染环境，操作过程费时、繁琐等[2]。针对这一问题，进一步研究食品煎炸过程中油脂废弃点快速判别技术，对确保煎炸油的质量监管及食品安全至关重要。极性组分是衡量煎炸油品质的重要指标[3-4]，煎炸油的极性组分几乎包含煎炸油所有的氧化、聚合、水解和裂解产物，检测意义更为重要[5]。同时，酸价也是衡量油脂的酸败和变质程度的关键指标。GB 2716—2018《食品安全国家标准植物油》[6]规定其含量不能超过27%，酸价不能超过5 mg KOH/g，超过限量值必须强制性地废弃，因此对于煎炸油废弃指标中的极性成分与酸价进行检测有着极其重要意义。

棉籽油是一种从棉籽中压榨提取出来的油，棉籽油是最常用的烹调油之一，在世界植物油生产中占有重要地位，棉籽油的生产量仅次于花生油。大豆油是一种从大豆中压榨提取出来的油，大豆油也是最常用的烹调油之一。大豆油中含有大量亚油酸。亚油酸是人体必需的脂肪酸，具有重要的生理功能。因此，选取2种食用植物油作为煎炸油具有广泛的代表性。

通过介电常数法测定介电常数、食用油品质检测仪测定极性组分，并参考GB 5009.229—2016《食品安全国家标准食品中酸价的测定》中酸碱滴定法测定酸价，通过测定的数据，判断煎炸油中的介电常数与极性组分和酸价是否具有显著的相关性，对确保煎炸油的质量监管及食品安全具有重要意义，可为煎炸油品质的现场监控提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

福临门大豆油（中粮食品营销有限公司）；道满香棉籽油（阿克苏市德鑫油脂有限责任公司）；馕；冷冻鸡柳（市售）。

小型电炸锅（10 L），广州汇利-港洋机电设备有限公司，HY-81；电冰箱，南京创维家用电器有限公司，BCD-203T；电子天平，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司，ME204T；海能食用油品质检测仪，济南海能仪器股份有限公司，OS280。

1.2 试验方法

1.2.1 煎炸油样制备

分别将7 L棉籽油和花生油倒入恒温煎炸锅中，温度设定160，170和180 ℃，分别进行煎炸，每天连续煎炸10 h，共煎炸50 h，煎炸过程中控制油温不变，每20 min煎炸2份鸡柳、2份馕饼（每份鸡柳和馕饼质量为100 g），把煎炸后的油静置10 min以保持油的稳定性，在3个温度下重复3次试验测平均值。整个煎炸过程，不再添加新油。当7 L油倒入锅中加热到预定温度后，计时0 h开始，每2 h取1个油样，每个油样取50 mL，油样冷却至室温，滤去沉淀后存储于样品瓶中，于-20 ℃避光存放备用。

1.2.2 介电常数与极性组分的测定

介电常数使用介电常数测试仪测定，极性组分使用食用油品质检测仪测定，选用OS280海能食用油品质检测仪测定煎炸油极性组分含量。仪器工作原理：基于介电特性对煎炸油极性组分快速检测[7]。取1.2.1所采集的煎炸油样品于室温下解冻，将解冻完全的煎炸油样品搅拌均匀，将仪器探头浸入煎炸油样品中至油面在最大标志线和最小标志线之间，待显示屏读数稳定后读取记录数据。重复测量3次，取平均值。仪器测量后冷却至室温，将探头用清水冲洗干净，并用纸巾擦拭干净后备用。

1.2.3 酸价测定

参照GB 5009.229—2016《食品安全国家标准食品中酸价的测定》[8]中方法，并对其进行改进，采用石油醚试剂替代乙醚试剂溶解油脂样品。油脂样品酸价按式（1）计算。

式中：XAV为酸价，mg/g；V为试样测定所消耗的标准滴定溶液体积，mL；c为标准滴定溶液的摩尔浓度，mol/L；56.1为氢氧化钾的摩尔质量，g/mol；m为油脂样品的称样量，g。

2 结果与分析

2.1 油脂类型对煎炸油废弃指标的影响

分别以大豆油和棉籽油作为煎炸油，在160 ℃条件下油炸馕，试验方法如1.2.1所示。研究不同油脂对煎炸油极性组分（TPC）和酸价（AV）的影响，TPC结果如图1所示，AV结果如图2所示。

图1 160 ℃油炸馕油脂极性组分变化

图2 160 ℃油炸馕油脂酸价变化

160 ℃条件下油炸馕过程中大豆油和棉籽油总极性组分变化情况如图1所示。随着油炸的进行，大豆油和棉籽油的极性组分均不断上升，与黄朦倩等[9]的研究结果一致，油炸时间与TPC含量呈线性关系。在油炸过程中，大豆油和棉籽油的极性组分含量分别在26 h和24 h达到27.50%和28.93%，均超过国家标准限量。在油炸过程中，大豆油极性组分含量上升速率较棉籽油缓慢。

由图2可知，油炸过程中，大豆油和棉籽油酸价均持续上升。油炸至50 h时，大豆油和棉籽油酸价分别达到0.80和1.00 mg KOH/g，其中，棉籽油酸价未达到国家标准限量，大豆油酸价也未达到国家标准限量。至油炸结束时，大豆油和棉籽油酸价增幅分别为0.445 9和0.622 2 mg KOH/g，与廖月梅等[10]的研究结果一致，随着煎炸时间不断延长，大豆油和棉籽油酸价均不断上升。

2.2 油炸温度对煎炸油废弃指标的影响

以160，170和180 ℃ 3个温度为油炸条件，馕、鸡柳为油炸食材，分别在大豆油和棉籽油中进行油炸，试验方法如1.2.1所示。研究不同温度条件对3种基质食品油炸过程中煎炸油TPC和AV变化的影响，TPC测定结果如图3～图10所示。

图3 3个温度油炸馕大豆油极性组分变化

由图3可知，3个温度条件油炸馕过程中，大豆油TPC上升速率由快到慢依次为180，170和160 ℃。其中：160 ℃条件油炸过程中，大豆油TPC在26～28 h略微下降后上升；170 ℃条件油炸过程中，大豆油TPC在18～20 h略微下降后上升；180 ℃条件油炸过程中，40 h以后大豆油TPC上升逐渐缓慢。油脂变质速率随着煎炸温度的升高而加快，高温可能导致油脂产生的醛、酮、酸、醇等物质分解进而挥发出去，从而导致油脂TPC上升速率减缓[11]。

由图4可知，3个温度油炸鸡柳过程中大豆油极性组分上升速率由快到慢依次为180，170和160 ℃。大豆油TPC分别在24，22和18 h达到28.40%，27.97%和28.00%，均超过国家标准限量。其中：在6～12 h油炸过程中，3个温度条件下的大豆油TPC含量比较接近；在10～22 h油炸过程中160和170 ℃条件下的大豆油TPC含量较接近；在30～46 h油炸过程中，3个温度条件下的大豆油TPC含量差异逐渐增大。170 ℃和160 ℃油炸过程中大豆油的TPC含量比较接近，而180 ℃与170和160 ℃油炸过程中大豆油TPC含量差异较大。

图4 3个温度油炸鸡柳大豆油极性组分变化

由图5可知，3个温度油炸馕过程中棉籽油极性组分上升速率由快到慢依次为180，170和160 ℃。棉籽油TPC在0～30 h上升较缓慢；在30～50 h间，棉籽油TPC上升速率增高。3个温度条件下，极性组分含量与煎炸时间均呈正相关，与金华栋等[12]的研究一致。

图5 3个温度油炸馕棉籽油极性组分变化

由图6可知，3个温度油炸鸡柳过程中棉籽油TPC上升速率由快到慢依次为160，180和170 ℃。油炸过程中（160，170和180 ℃），棉籽油TPC分别在22，22和16 h达到29.67%，27.70%和28.30%，均超过国家标准限量。在大豆油油炸馕的过程中，180 ℃条件下油脂TPC上升速率较快。由此可得，温度对不同油脂油炸过程中TPC变化的影响结果不一样。

图6 3个温度油炸鸡柳棉籽油极性组分变化

由图7可知，160，170和180 ℃这3个温度油炸馕过程中大豆油酸价均不断增高。油炸至50 h时，大豆油酸价分别达到0.80，1.00和1.37 mg KOH/g，160，170和180 ℃油炸条件下大豆油酸价均未达到废弃标准，至油炸结束，3个温度条件下大豆油酸价均具有上升幅度，上升幅度有大到小依次为180，170和160℃。由此可得，大豆油油炸过程中，随着温度升高其酸价上升速率不断增大。

图7 3个温度油炸馕大豆油酸价变化

由图8可知，160，170和180 ℃这3个温度油炸鸡柳过程中大豆油酸价均不断增高。油炸至50 h时，大豆油酸价分别达到1.00，1.15和1.28 mg KOH/g，均未达到废弃标准。至油炸结束，3个温度条件下大豆油酸价上升幅度由大到小依次为180，170和160 ℃。

图8 3个温度油炸鸡柳大豆油酸价变化

160，170和180 ℃这3个温度条件下油炸馕棉籽油酸价变化情况如图9所示。油炸过程中，棉籽油酸价随着油炸的进行均不断上升。油炸至50 h时，棉籽油酸价分别上升至1.00，1.04和1.34 mg KOH/g，均未达到废弃标准。至油炸结束，3个温度条件下棉籽油酸价上升幅度由大到小依次为180，170和160 ℃。

图9 3个温度油炸馕棉籽油酸价变化

160，170和180 ℃这3个温度条件下，油炸鸡柳过程中棉籽油酸价变化情况如图10所示。在油炸过程中，棉籽油酸价随着油炸的进行均不断上升。油炸至50 h时，棉籽油酸价分别上升至1.07，0.99和2.18 mg KOH/g，均未超过国家限定标准。

图10 3个温度油炸鸡柳棉籽油酸价变化

在油炸过程中，煎炸油极性组分均达到废弃标准，而酸价均未达到废弃点。由此可得，极性组分在煎炸过程中反应比酸价更灵敏，因此，选择极性组分废弃时间作为煎炸油的废弃点。

2.3 煎炸油极性组分与酸价的线性关系

对160，170和180 ℃下2种食品油炸过程中极性组分和酸价进行线性回归分析，进一步探究油炸过程中煎炸油极性组分和酸价之间的相关性，结果如表1所示。

表1 煎炸油极性组分与酸价相关性汇总表

2.4 油脂类型对煎炸油介电常数的影响

由图11可知，在油炸馕过程中，大豆油和棉籽油介电常数均不断上升，主要是由于油炸过程中煎炸油不断产生的极性物质导致的。油炸阶段（0～50 h），2种油脂介电常数值均上升缓慢。

图11 油炸馕过程中大豆油和棉籽油介电常数变化

2.5 油炸温度对煎炸油介电常数的影响

由图12可知：油炸淀粉基食品过程中，大豆油介电常数均呈上升趋势。其介电常数值由大到小依次为180，170和160 ℃，与大豆油TPC变化规律基本一致；160，170和180 ℃条件下其介电常数上升过程中有轻微波动；大豆油TPC达到废弃时其介电常数值分别为133 412.33（160 ℃），133 278.33（170 ℃）和132 982（180 ℃）。

图12 3个温度油炸馕大豆油介电常数变化

3个温度油炸鸡柳过程中，大豆油介电常数的变化情况如图13所示。随着油炸的持续进行，3个温度条件下大豆油介电常数均不断上升；其介电常数值由大到小依次为170，160和180 ℃。大豆油TPC达到废弃时其介电常数值分别为133 861.67（160 ℃），133 869（170 ℃）和132 890（180 ℃）。

图13 3个温度油炸鸡柳大豆油介电常数变化

由图14可知，在油炸馕过程中，棉籽油介电常数均呈缓慢上升趋势，160，170和180 ℃条件下其介电常数上升过程中有轻微波动。棉籽油TPC达到废弃时其介电常数值分别为133 572.67（160 ℃），133 574.67（170 ℃）和133 832.33（180 ℃）。

图14 3个温度油炸馕棉籽油介电常数变化

由图15可知，3个温度（160，170和180 ℃）油炸鸡柳过程中，棉籽油介电常数均呈上升趋势。其介电常数值由大到小依次为180，160和170 ℃。其中，160℃和170 ℃条件下大豆油介电常数上升趋势较稳定，180 ℃条件下其介电常数上升过程中有轻微波动。棉籽油TPC达到废弃时其介电常数值分别为133 690.67（160 ℃），133 711.33（170 ℃）和132 398.67（180 ℃）。

图15 3个温度油炸鸡柳棉籽油介电常数变化

2.6 煎炸油极性组分与介电常数的线性关系

对160，170和180 ℃下2种食品油炸过程中极性组分和介电常数进行线性回归分析，进一步探究油炸过程中煎炸油极性组分和介电常数之间的相关性，结果如表2所示。

表2 煎炸油极性组分和介电常数相关性汇总表

3个温度条件下油炸馕和鸡柳的过程中，大豆油和棉籽油极性组分与介电常数的线性拟合方程及R2。不同煎炸温度和不同煎炸食品的油炸过程中，大豆油和棉籽油极性组分与酸价均成正相关性且R2均在0.9以上，证实基于介电常数测定煎炸油极性组分方法可行性。

2.7 煎炸油酸价与介电常数的线性关系

对160，170和180 ℃下2种食品油炸过程中酸价和介电常数进行线性回归分析，进一步探究油炸过程中煎炸油酸价和介电常数之间的相关性，结果如表3所示。

表3 煎炸油酸价和介电常数相关性汇总表

3个温度条件下油炸馕和鸡柳的过程中，大豆油和棉籽油酸价与介电常数的线性拟合方程及R2。不同煎炸温度和不同煎炸食品的油炸过程中，大豆油和棉籽油介电常数与极性组分均成正相关性且R2均在0.9以上，证实基于介电常数测定煎炸油酸价方法可行性。

3 结论

研究不同油脂（大豆油、棉籽油）和不同油炸温度（160，170和180 ℃）油炸过程中煎炸油废弃指标（极性组分、酸价）的变化规律，并对油炸过程中煎炸油极性组分和酸价进行相关性分析。结果表明，不同煎炸温度和不同煎炸食品的油炸过程中，大豆油和棉籽油介电常数与酸价具有良好的线性相关性，且R2均在0.9以上，证实基于介电常数测定煎炸油极性组分方法的可行性；不同煎炸温度和不同煎炸食品的油炸过程中，大豆油和棉籽油介电常数与极性组分具有良好的线性相关性且R2均在0.9以上，证实基于介电常数测定煎炸油酸价方法的可行性。