煎炸过程中食品基质对体系内(E,E)-2,4-癸二烯醛含量及分布的影响

王泽通1,2,肖军霞1,郭丽萍1,慕鸿雁1,刘元法3,李晓丹1*

(1.青岛农业大学食品科学与工程学院,山东 青岛 266109;2.青岛特种食品研究院,山东 青岛 266109;3.江南大学食品科学与工程学院,江苏 无锡 214122)

摘 要:为研究煎炸过程中食品基质对煎炸体系内(E,E)-2,4-癸二烯醛含量的影响,选取大豆油为煎炸油,在175℃下以油条、鸡胸肉、豆腐和马铃薯为煎炸物料,煎炸油连续使用40 h,监测煎炸过程中煎炸油及物料中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量、煎炸物料中油脂含量以及煎炸油氧化水平的变化,同时分析煎炸体系中(E,E)-2,4-癸二烯醛的变化与煎炸油氧化水平间的相关性,推测煎炸过程中影响(E,E)-2,4-癸二烯醛含量及分布的因素。研究结果表明:煎炸体系中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量显著低于同温度下未添加煎炸物料的大豆油(空白加热)对照体系该成分含量,且煎炸食品中淀粉基质类食品中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量显著高于蛋白质基质类食品中该物质的含量。这主要是由于煎炸过程中食材的引入能够促进体系中(E,E)-2,4-癸二烯醛的进一步分解与反应。同时,煎炸食品中(E,E)-2,4-癸二烯醛主要来源于煎炸油脂,因此,淀粉基质煎炸食品较高的吸油率及含油量导致其中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量高于蛋白质基质煎炸食品中该物质含量。

关键词:煎炸;食品基质;(E,E)-2,4-癸二烯醛;含量;分布

煎炸是一种重要的食品加工方式,在这一过程中,食物能够获得特殊口感及诱人风味,但是,煎炸过程带来的安全性问题也不可忽视[1-3]。油脂在煎炸条件下暴露于空气及水分环境中,一系列化学反应(水解反应、氧化反应、聚合反应等)随之发生。因此,煎炸过程中油脂品质随其使用时间的延长而下降,进而影响油炸食品的安全性。值得注意的是,在煎炸食品制作过程中煎炸油脂反复使用的情况普遍存在,在这种情况下得到的煎炸食品对人体健康构成很大威胁。

脂质氧化反应是油脂劣变及危害物质产生的重要来源,氧化甘油三酯、氢过氧化物、小分子醛、酮等挥发性化合物等都基于煎炸体系中油脂氧化产生[4-5]。虽然煎炸过程中油脂氧化产生的醛类物质具有较强挥发性,但是其在煎炸食品中仍然有大量残留,并对人体具有致突变性和毒性作用[6-8]。这些醛类化合物通过直接摄入或食物吸附的方式进入人体,并对机体功能造成损伤。该类物质能够与DNA发生加成反应,抑制DNA修复并诱发遗传物质突变,引发癌症。

(E,E)-2,4-癸二烯醛是煎炸体系中产生的典型醛类物质,被认为是主要的毒性作用成分[6]。研究表明,2-烯醛和2,4-二烯醛是油脂煎炸过程中产生的含量最为显著的不饱和醛类物质[9]。Martínez-Yusta等[10]借助氢核磁共振(1H nuclear magnetic resonance,1HNMR)方法测定葵花籽油煎炸体系中醛类物质含量,研究结果显示煎炸体系中2,4-二烯醛含量高于其他醛类物质含量,是该体系中主要的醛类组分。张清[11]研究表明,大豆油加热体系中(E,E)-2,4-癸二烯醛是含量最高的一种共轭二烯醛类物质,在温度180℃下加热4 h后,其含量达到109.29 mg/kg,显著高于其他醛类物质含量,该研究同时指出醛类物质也是大豆油煎炸面团体系中的主要挥发性成分,而且(E,E)-2,4-癸二烯醛含量显著高于煎炸体系中其他醛类物质。

赵梦瑶[12]在研究中指出,(E,E)-2,4-癸二烯醛含量(245.10 ng/g)在葵花油条中最高,而且(E,E)-2,4-癸二烯醛与亚油酸之间相关系数达到0.994,表明油脂热加工体系中(E,E)-2,4-癸二烯醛的产生与油脂种类直接相关。另外,煎炸过程中煎炸食品的组成成分也是影响体系中醛类物质产生的重要因素。王永倩[13]的研究结果表明,油条制作过程中,原料面粉以及淀粉和蛋白质的添加都会对油条中醛类物质含量产生影响。可见,煎炸过程中食品原料对体系中醛类物质产生的影响不可忽视。

本研究系统考察了以大豆油为煎炸介质的不同食品基质煎炸体系中(E,E)-2,4-癸二烯醛的分布及含量变化,提出基于食品组分对煎炸体系中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量影响的分析,为降低煎炸过程中该醛类物质的产生提供理论基础,对于保障传统煎炸食品的安全具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鸡胸肉、马铃薯、豆腐、小麦面粉:市售;大豆油:山东鲁花集团有限公司;乙腈(色谱纯)、(E,E)-2,4-癸二烯醛标品(≥95.0%):北京百灵威科技有限公司;异辛烷、对甲氧基苯胺(均为分析纯):上海麦克林生化科技有限公司;石油醚、冰乙酸、三氯甲烷(均为分析纯):国药集团化学试剂有限公司;Syncronis aQ液相色谱柱:赛默飞世尔科技有限公司;2,4-二硝基苯肼(2,4-dinitophenylhydrazine,DNPH,≥98.0%):上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.2 仪器与设备

高速冷冻离心机(5810R):德国汉堡彭多夫公司;高效液相色谱仪(Thermo Ultimate 3000,配备紫外赛默飞3000检测器):赛默飞世尔科技有限公司;氮吹仪(11-80485CE):维根技术有限公司;煎炸锅:中山市韩科电器有限公司;万分之一天平(AX432ZH):奥豪斯仪器有限公司;紫外可见分光光度计(TU-1810):北京普析通用仪器有限责任公司;真空干燥箱(HOC-2H45AF):上海恒黔电子科技有限公司;旋转蒸发仪(RE212-B):雅马拓科技贸易(上海)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 煎炸样品的制备

油条面坯的制作:将60%的面粉与1.2%酵母混合,加入0.5%食盐,混匀后加入38.3%蒸馏水,放入和面机中揉至面团形状(约1 h)并醒面30 min,将面团压成长20 cm,宽5 cm,高0.7 cm的长方体,切成1 cm宽的长条,两条叠加在一起,用筷子在中间压一下,两手各捏一头,稍稍拉一下,大约达到9 cm左右。

鸡胸肉的处理:当天购买的新鲜鸡胸肉,当天煎炸,切成长度一样的鸡胸肉,长度为4 cm,宽度与高度约为0.7 cm,称取40 g为一批煎炸用量。

豆腐的处理:切块,长×宽×高为1.5cm×1cm×0.5cm,将表面水分用厨房纸擦干待用,称取40 g为一批煎炸用量。

马铃薯片的处理:洗净去皮,切片厚度0.3 cm,沸水中烫漂3 min,将表面水分用厨房纸擦干,称取40 g为一批煎炸用量。

1.3.2 煎炸试验

初始油量3 L,用温度计对油温进行测量,保证油温在(175±2)℃,油脂加热至175℃恒温后放入煎炸样品。煎炸样品每批40 g,每20 min加入一批样品,其中油条和鸡肉每批煎炸4 min,豆腐和马铃薯片每批煎炸5 min,其余时间油脂为空白受热状态,空白加热大豆油作为对照。每天煎炸8 h,连续煎炸5 d,每隔1 h对煎炸油脂进行取样,煎炸8 h后向煎炸锅内注入400 mL新油。煎炸物料及油样冷却至室温后均于-18℃储存待用。

1.3.3 煎炸物料及油样中(E,E)-2,4-癸二烯醛的测定

1.3.3.1 样品前处理

DNPH反应液的制备;称取DNPH晶体0.3 g,加入100 mL甲醇混匀,再加3 mL 6 mol/L HCl(浓盐酸∶蒸馏水=1∶1)溶液混匀。

样品衍生化反应参照江鑫[14]的方法。取煎炸过的油样或物料1 g于10 mL具塞试管中,加入DNPH反应溶液2 mL,置于漩涡振荡器上摇匀3 min,后置于40℃水浴中振荡摇匀1 h,取出冷却至室温。将衍生化好的样品加入 2 mL甲醇-水(75∶25,体积比),旋涡振荡3 min,4 000 r/min离心10 min,取甲醇层置于10 mL螺纹试管中,重复提取步骤两次,加入3.5 mL水,用二氯甲烷萃取,4 000 r/min离心10 min,取二氯甲烷层转移到干净的具塞试管中氮气吹干,加入2 mL乙腈(色谱纯)溶解,完全溶解后,通过0.22 μm有机系滤膜注入液相瓶中,准备检测。

标准品的配制:取 40 μL(E,E)-2,4-癸二烯醛标准品和3.5 mL DNPH试剂于50 mL容量瓶中,乙腈定容,随后置于40℃水浴中振荡摇匀1 h,将配制好的标准品用乙腈梯度稀释,配制成浓度为0.017 5、0.008 8、0.004 4、0.002 2、0.001 1 mg/mL 的标准品溶液。

1.3.3.2 色谱条件

色谱条件根据江鑫[14]的方法进行调整。采用Syncronis aQ 液相色谱柱(250 μm×4.6 μm×5 μm);柱温箱温度30℃,流速1 min/mL,检测波长360 nm,进样量50 μL;洗脱条件:流动相A(乙腈),流动相 B(超纯水),0~10 min内流动相B由50%下降到0%,持续2 min后,12 min~18 min内流动相B由0%上升到50%,持续7 min。

1.3.4 过氧化值的测定

过氧化值按照GB 5009.227—2016《食品安全国家标准食品中过氧化值的测定》中滴定法进行测定,测3次取平均值。称取油样2 g~3 g,放入碘量瓶中,加入30 mL三氯甲烷冰乙酸混合溶液,振荡使其完全溶解,加入1 mL饱和碘化钾溶液,塞紧瓶盖振荡0.5 min,暗处放置3 min,加入100 mL蒸馏水,摇匀后立即用0.002 mol/mL硫代硫酸钠标准溶液滴定,同时进行空白试验。

1.3.5 茴香胺值及总氧化值的测定

茴香胺值按照GB/T 24304—2009《动植物油脂茴香胺值的测定》中方法测定,测3次取平均值。称取0.2 g样品于25 mL容量瓶中。先用5 mL左右异辛烷溶解,随后加入相同的溶剂定容。用移液管吸取5 mL测试溶液于具塞试管中,用移液管加1 mL茴香胺试剂,盖上盖子后充分摇动,置于暗处放置8 min。在2 min内将溶液转移到干净干燥的分光光度计的比色皿中,在波长350 nm下测定样品的吸光度。茴香胺值(AV)按照式(1)计算。

式中:V为溶解试样的体积,V=25 mL;m为样品的质量,g;Q为测定溶液中样品浓度,Q=0.01 g/mL;A0为未反应测试溶液吸光度;A1为反应溶液吸光度;A2为空白溶液吸光度;1.2为1 mL茴香胺值试剂稀释测试溶液的校正因子。

总氧化值(TV)按照式(2)计算。

式中:PV为样品的过氧化值,mmol/kg;AV为样品的茴香胺值。

1.3.6 煎炸物料中油脂含量及吸油率的测定

煎炸物料中油脂含量按照GB 5009.6—2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》中索氏抽提法进行测定,测3次取平均值。称取除去水分的干基试样2 g~5 g,全部移入滤纸桶内。将其放入索氏抽提器的抽提桶内,连接已经干燥至恒重的接收瓶,由抽提冷凝管上端加入石油醚至瓶内容积的2/3处,于水浴上加热抽提8 h。取下接收瓶,回收石油醚,剩余少量石油醚在旋转蒸发仪上蒸干,在真空干燥箱中于105℃干燥1 h,放干燥器内,冷却至室温后称量。

吸油率(Y)按照式(3)计算。

式中:Y为吸油率,%;m1为样品煎炸后油脂含量,g;m0为样品煎炸前油脂含量,g;M为样品质量,g。

1.4 数据处理

采用SPSS 26软件进行数据分析,显著性差异借助ANOVA检验(P<0.05)完成,所有试验重复3次,结果以平均值±标准差表示,并采用Origin 2017作图。

2 结果与分析

2.1 煎炸油样与煎炸物料中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量煎炸过程中油样与煎炸物料中(E,E)-2,4-癸二

烯醛含量的变化见图1。

图1 煎炸过程中油样与煎炸物料中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量的变化
Fig.1 (E,E)-2,4-Decadienal content of the oil and food matrixes in deep-frying process

A.煎炸油条体系;B.煎炸鸡肉体系;C.煎炸豆腐体系;D.煎炸马铃薯体系;E.空白加热体系;小写字母不同表示相同样品不相同加热时间差异显著(P<0.05)。

如图 1A 所示,煎炸油条及油样中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量随着大豆油持续加热时间延长,均呈现先增加后降低的趋势,其中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量的最高值出现在第16小时,油样与油条中含量分别为58.90 mg/kg和6.37 mg/kg,煎炸油条体系中油样与油条中(E,E)-2,4-癸二烯醛最低含量分别为36.99 mg/kg和 4.57 mg/kg,均出现在第 40小时。(E,E)-2,4-癸二烯醛是油脂氧化过程中的次级氧化产物,主要来源于大豆油中亚油酸的氧化反应[15],同时,在油脂煎炸过程中存在物料传递[16],使其转移到煎炸食品中,因此,油条中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量变化趋势与对应煎炸油样中变化趋势一致。

如图 1B 所示,煎炸鸡肉油样中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量随油脂持续加热时间延长也呈现先升高后降低的趋势,油样中浓度最高峰值出现在16 h,含量为63.58 mg/kg。值得注意的是,煎炸鸡肉中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量非常少,含量范围0.12 mg/kg~0.58 mg/kg,这是由于肉类产品在煎炸过程受热,肌肉蛋白质发生热变性凝固[17-18],使鸡肉内部形成紧密丝状结构,极大程度地影响了煎炸体系中食物与油脂间的物料转移。

如图 1C 所示,煎炸豆腐油样中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量随油脂持续加热时间延长呈现先升高后降低的趋势,其中最高浓度是33.60 mg/kg,煎炸豆腐中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量最高浓度是 2.33 mg/kg,其油样中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量均少于煎炸油条和鸡肉体系。研究表明,煎炸富含淀粉类食物体系中的羰基价远高于煎炸富含蛋白质类食物体系中该指标,且后者随油脂持续加热时间延长变化缓慢[19],羰基价的变化能够反映煎炸体系中醛、酮类物质含量的多少,不同煎炸物料体系中羰基价的变化趋势与本研究中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量变化趋势一致。

如图 1D 所示,煎炸马铃薯油样中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量在24 h前随着大豆油持续加热时间的延长显著性降低,最高浓度为82.33 mg/kg。煎炸时间16 h与24 h时 (E,E)-2,4-癸二烯醛含量分别比8 h与16 h降低10.98%和13.70%。在煎炸4种不同食物基质的煎炸体系中煎炸马铃薯油样中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量最高,其中含量最高峰值出现在8 h,可能的原因是煎炸体系中马铃薯的添加对(E,E)-2,4-癸二烯醛的生成影响较小。

如图1E所示,空白加热油样在持续加热8 h时(E,E)-2,4-癸二烯醛含量达到最高值 121.96 mg/kg,随着油脂持续加热时间的延长,(E,E)-2,4-癸二烯醛的含量持续减少,这是因为高温和蒸汽的影响,使得具有挥发性的次级氧化产物不断从煎炸油中挥发[20]。空白加热油样中32 h前(E,E)-2,4-癸二烯醛含量均高于添加煎炸物料体系油样中该物质的含量。研究表明,在大豆油受热过程中,由亚油酸裂解生成的(E,E)-2,4-癸二烯醛主要有4个去向:部分存在于油样中,部分随油烟挥发到空气中[20-21],部分转移到食物中[12],部分分解成2-辛烯酸和乙二醛[22]。图1A~图1E结果表明,煎炸体系中物料的存在使煎炸过程反应更加剧烈,(E,E)-2,4-癸二烯醛二次分解与挥发的含量高于空白加热体系,这与张清[11]的研究结果一致。

上述结果表明,煎炸物料的添加对体系中(E,E)-2,4-癸二烯醛的产生存在影响,在大豆油煎炸体系中,油样中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量由多到少依次是:煎炸马铃薯体系、煎炸油条体系、煎炸鸡肉体系、煎炸豆腐体系,其中,煎炸马铃薯与油条样品中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量远高于煎炸豆腐和鸡肉样品,其主要原因是淀粉的疏水性螺旋结构更容易与(E,E)-2,4-癸二烯醛分子结合[23]。值得注意的是,在本论文构建的煎炸体系中,随着煎炸过程的进行,(E,E)-2,4-癸二烯醛含量达到峰值后均出现下降,这是因为(E,E)-2,4-癸二烯醛的前体亚油酸含量随煎炸时间的延长而减少,且煎炸体系中产生的(E,E)-2,4-癸二烯醛随煎炸过程的进行,一部分随油脂沸腾不断挥发,另一部分进一步分解成2-辛烯醛和乙二醛[22],从而使其含量减少。

2.2 煎炸物料中油脂含量及煎炸油氧化水平

2.2.1 煎炸物料中油脂含量的变化

煎炸过程中煎炸物料油脂含量(干基)及吸油率的变化见图2。

图2 煎炸过程中煎炸物料油脂含量(干基)及吸油率的变化
Fig.2 Changes of oil content(dry base)of oil absorption rate of frying materials during frying

A.煎炸油条;B.煎炸鸡肉;C.煎炸豆腐;D.煎炸马铃薯;E.煎炸样品吸油率;小写字母不同表示相同样品不同加热时间差异显著(P<0.05)。

如图2A所示,煎炸油使用16 h前油条干基中油脂含量随煎炸时间的延长显著增加,16 h至40 h油条干基中油脂含量无显著性变化,其中40 h油脂含量最高为(37.41±0.33)%,8 h油脂含量最低为(32.91±1.67)%。研究表明,煎炸过程中油脂反应能够影响油条的微观结构,如淀粉果胶脂类以及直链淀粉脂类复合物的形成[24],能够促进淀粉与油脂结合,从而增加油条中油脂含量,这与图1A结果中油条(E,E)-2,4-癸二烯醛含量随油脂持续加热时间先升高后稳定趋势吻合。

如图2B所示,煎炸鸡肉干基中油脂含量随油脂煎炸时间的延长无显著变化,且各煎炸时段鸡肉干基中油脂含量均少于油条干基中油脂含量,同时,结合图2A和图2E可知,8 h时煎炸鸡肉中油脂含量与吸油率分别是油条的58.89%和28.53%,这是因为鸡肉样品受热后内部蛋白质变性凝固形成致密丝状形态[17],从而降低了煎炸鸡肉的吸油与持油能力。

如图2C所示,煎炸豆腐干基中油脂含量明显高于油条与鸡肉样品,煎炸豆腐样品的失水率高达91.28%,在4种煎炸食物里失水率最高。豆腐内部水分在煎炸过程中受热蒸发,使其内部产生与表面连通的大量气孔通道挥发水汽,进而促使大量油脂吸附在气孔通道内部[25]。因此,煎炸豆腐内部疏松多孔的结构促进其吸油性。

如图2D所示,煎炸马铃薯干基含油量最低值和最高值分别是28.70%和31.21%,分别出现在大豆油持续加热8 h和24 h,在该煎炸体系中,油脂使用时间对煎炸马铃薯含油量变化没有显著影响。李良等[26]的研究结果表明,煎炸马铃薯时间超过240 s时,影响其含油量的主要因素为油脂劣变程度,本试验中,虽然油脂品质随煎炸油使用时间的延长而下降,但是煎炸物料中含油量未发生显著变化。

上述结果表明,属于淀粉基质食物的油条与马铃薯两者油脂含量(干基)类似,且油脂含量明显高于煎炸鸡肉样品,这是因为富含淀粉类食物本身空隙多并且相互连通,在煎炸过程中水分蒸发通过空隙促使通道再次膨胀,使大量油脂吸附在其内部。煎炸鸡肉油脂含量最少,主要是由鸡肉成分决定,研究表明,煎炸鸡肉的油脂含量与鸡肉本身水分含量以及煎炸过程中鸡肉本身结构压力有关[27],鸡肉样品受热后内部蛋白质变性凝固形成致密丝状[17],促使鸡肉内部压力增大,鸡肉内部空隙变小从而影响鸡肉对油脂的吸收。

2.2.2 煎炸过程中油脂氧化水平的变化

深度煎炸不同食物基质油样及空白加热油样过氧化值、茴香胺值和总氧化值见表1。

表1 深度煎炸不同食物基质油样及空白加热油样过氧化值、茴香胺值和总氧化值
Table 1 Peroxide value,anisidine value,and total oxidation value of oil with different food matrixes in deep-frying process

注:小写字母不同表示相同样品不同加热时间差异显著(P<0.05)。

样品名称时间/h过氧化值/(m m o l/k g)茴香胺值总氧化值煎炸 8 0.6 2±0.0 1 e 5 8.7 9±0.9 0 e 6 0.3 9±1.0 9 e油条油样 1 6 1.7 1±0.0 6 b 1 2 4.7 5±0.6 1 d 1 2 9.1 1±0.4 8 d 2 4 2.3 9±0.1 1 a 1 5 2.1 0±1.2 2 c 1 5 5.6 3±1.2 8 c 3 2 2.3 5±0.0 3 a 1 6 4.6 8±1.0 4 b 1 7 1.7 0±1.4 1 b 4 0 1.6 2±0.0 4 c 1 7 0.7 6±0.3 7 a 1 7 8.1 2±0.0 3 a煎炸 8 0.4 6±0.1 1 e 5 1.6 9±0.0 7 e 5 3.5 3±0.1 5 e鸡肉油样 1 6 0.6 6±0.0 9 cd 6 1.5 1±1.1 4 d 6 4.1 4±1.3 1 d 2 4 1.0 6±0.0 1 a 7 8.2 4±0.4 3 c 8 2.5 0±0.4 2 c 3 2 0.7 7±0.0 7 bc 8 8.8 9±0.7 9 b 9 1.9 8±1.9 1 b 4 0 0.5 8±0.0 3 de 1 0 7.2 0±1.8 9 a 1 0 9.5 0±1.9 5 a煎炸 8 0.5 3±0.1 7 c 3 9.3 8±1.2 2 e 4 1.5 2±1.8 8 e豆腐油样 1 6 0.6 1±0.0 1 b 5 4.1 2±0.7 0 d 5 6.5 7±1.6 8 d 2 4 0.9 0±0.0 5 a 8 0.1 8±0.7 2 c 8 3.7 9±0.6 2 c 3 2 0.5 4±0.0 3 bc 9 2.2 0±1.1 2 b 9 4.3 6±1.1 7 b 4 0 0.4 5±0.1 0 bc 1 1 8.2 3±1.4 9 a 1 2 0.0 3±1.2 9 a煎炸 8 1.1 2±0.0 5 d 8 7.1 9±0.5 8 e 9 1.6 8±1.7 0 e马铃薯 1 6 1.4 0±0.0 6 c 1 2 9.1 8±1.1 5 d 1 3 2.9 2±0.9 8 d油样 2 4 2.5 2±0.1 5 a 1 4 4.6 4±1.2 2 c 1 5 5.1 5±0.9 0 c 3 2 2.0 9±0.0 5 b 1 6 4.1 4±0.9 9 b 1 6 8.5 0±1.0 1 b 4 0 1.8 5±0.0 1 c 1 7 8.1 0±0.4 4 a 1 8 6.1 7±0.8 1 a空白 8 2.6 0±0.0 4 d 6 2.9 4±0.7 4 e 7 3.3 4±0.6 6 e加热油样 1 6 4.5 5±0.1 4 a 1 0 7.8 0±0.9 3 d 1 2 6.0 2±1.2 3 d 2 4 4.0 5±0.2 9 a 1 5 2.1 4±0.3 7 c 1 6 8.3 2±1.3 5 c 3 2 2.0 7±0.3 bc 1 6 6.1 3±0.9 6 b 1 7 4.4 0±1.0 3 b 4 0 1.9 3±0.3 7 c 1 9 1.7 9±0.5 6 a 1 9 9.5 1±0.8 1 a

如表1所示,煎炸油条体系中油脂过氧化值在32 h前随煎炸时间延长由0.62 mmol/kg持续升高到2.35 mmol/kg,32 h之后过氧化值开始下降。在煎炸期间,煎炸油条油样中茴香胺值随油脂持续加热时间延长而不断升高,油脂煎炸40 h时,茴香胺值为170.76。总氧化值在煎炸过程中随着油脂持续加热时间延长而不断升高。

煎炸鸡肉油样过氧化值随煎炸时间延长呈现先升高后降低的趋势,最高点出现在24 h,过氧化值为1.06 mmol/kg。茴香胺值随油脂煎炸时间不断延长而持续升高,油脂煎炸40 h时,茴香胺值为107.20。总氧化值随煎炸时间的延长而升与高,其中16 h时煎炸油条油样总氧化值是煎炸鸡肉油样总氧化值的两倍,这是因为与油条相比,煎炸鸡肉过程中鸡肉里蛋白质产生具有抗氧化性小分子肽溶于油中[28],有助于降低其总氧化值。

煎炸豆腐油样过氧化值随煎炸时间延长呈现先升高后降低的趋势,最高含量为0.90 mmol/kg,出现在24 h。茴香胺值随着煎炸时间的延长而持续升高,40 h时达到118.23。总氧化值随着煎炸时间的延长而持续升高,40 h时升高到120.03。

煎炸马铃薯油样过氧化值最高点出现在24 h(2.52 mmol/kg),明显高于同时刻煎炸豆腐油样过氧化值。茴香胺值随煎炸油脂持续使用时间延长而持续增加,油脂持续加热40 h时茴香胺值与总氧化值达到最大值,分别为178.10和186.17。

空白加热油样过氧化值最高点出现在第16小时(4.55mmol/kg),明显高于未加热大豆油(0.43mmol/kg),而且,在油脂持续加热时间为16 h时,空白油样过氧化值均高于其他4组煎炸油样。空白加热体系中煎炸油茴香胺值与总氧化值随煎炸时间的延长呈现持续升高的趋势,40 h时茴香胺值与总氧化值分别为191.79和199.51,均高于添加物料的煎炸体系。

综上所述,空白加热油样总氧化值最高,其次是煎炸富含淀粉类食物体系,煎炸富含蛋白质基质食物体系中煎炸油总氧化值最低。有研究表明,煎炸油脂持续使用8 h~42 h时,煎炸马铃薯油样中油脂氧化产物含量远高于其在煎炸鸡胸肉体系油样中的含量[19],该结论与本文研究结果一致。如前所述,在煎炸过程中富含蛋白质类食物能够产生具有抗氧化性的小肽,并溶于煎炸油中,从而使得该体系中煎炸油氧化水平低于煎炸淀粉类食物体系,因此,煎炸过程中,煎炸物料的添加与否及煎炸物料的种类都是影响煎炸油氧化程度的重要因素。

2.3 煎炸过程中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量相关性分析

对不同煎炸物料、煎炸油以及整个体系中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量与煎炸物料油脂含量及水分含量和煎炸油脂氧化水平进行相关性分析,结果如图3所示。

图3 (E,E)-2,4-癸二烯醛含量与各指标相关性
Fig.3 Correlations between(E,E)-2,4-decadienal content and other indexes

A.煎炸油条体系;B.煎炸鸡肉体系;C.煎炸豆腐体系;D.煎炸马铃薯体系。

图 3A 结果表明,油条样品中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量与煎炸油(E,E)-2,4-癸二烯醛含量具有显著相关相性,相关系数为0.869,其主要原因是油条在煎炸过程中本身结构疏松多孔,通道间隙受热膨胀,同时油条中淀粉受热糊化,以及焦糖化后融入油脂中使油脂黏度增加[29-30],亚油酸氧化降解产生的(E,E)-2,4-癸二烯醛最大化地吸附在油条中。

如图 3B 所示,煎炸鸡肉油样中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量与鸡肉中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量相关系数为 0.163,煎炸食品中(E,E)-2,4-癸二烯醛主要来自煎炸油与食物间的物料传递,本试验结果表明,在煎炸油持续加热8 h时,如图2E鸡肉样品吸油率仅为油条样品吸油率的28.53%,因此,煎炸鸡肉与对应油样中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量相关性低。另外,煎炸鸡肉体系中油样(E,E)-2,4-癸二烯醛含量与茴香胺值相关系数为-0.858,这是因为随着大豆油持续加热,煎炸油中亚油酸含量减少,且(E,E)-2,4-癸二烯醛进一步降解成2-辛烯酸和乙二醛或在高温作用下从体系中挥发[28]。因此,随着煎炸体系中油脂氧化进程的推进,其中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量减少。

如图 3C 所示,煎炸豆腐油样中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量与煎炸豆腐中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量相关性系数为0.002,值得注意的是,图2E中煎炸豆腐吸油率仅为油条样品的32.64%,再次表明煎炸物料较高的吸油率是导致煎炸食品中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量升高的重要原因之一。同样地,煎炸豆腐油样中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量与茴香胺值之间相关系数为-0.951,与煎炸鸡肉体系中两者相关性保持一致。

如图 3D 所示,煎炸马铃薯样品中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量与水分含量之间相关系数为0.900,这是因为油炸体系中水分能促进油脂的氧化[31],促使体系中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量生成,尤其在淀粉基质煎炸体系中,食物中水分含量的多少对煎炸食品中(E,E)-2,4-癸二烯醛的产生具有重要影响。煎炸马铃薯油样中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量与茴香胺值之间相关系数为-0.984,与图3B、3C结果一致。值得注意的是,同为富含淀粉类食物,与油条相比煎炸马铃薯样品中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量与煎炸油样(E,E)-2,4-癸二烯醛含量相关性更小,相关系数分别为0.869和0.527。如前所述,煎炸马铃薯样品中的油脂含量(28.70%~31.21%)明显低于油条油脂含量(32.91%~37.41%),且煎炸过程中两者吸油率相差不大,因此,与油条相比,煎炸马铃薯中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量与煎炸油样(E,E)-2,4-癸二烯醛含量相关性更小。

综上所述,煎炸过程中食材的引入能够促进体系中(E,E)-2,4-癸二烯醛进一步降解成小分子醛,从而在持续加热过程中使其含量减少,另外,研究表明(E,E)-2,4-癸二烯醛是活性较强的羰基化合物,能够通过与3-氨基丙酰胺反应生成丙烯酰胺[32],因此,煎炸体系中(E,E)-2,4-癸二烯醛的含量明显比空白加热体系中其含量少,尤其是食材中蛋白质含量较高煎炸体系。本论文中关于4种不同煎炸体系的研究结果表明:煎炸食品中(E,E)-2,4-癸二烯醛主要来源于煎炸油中该成分的引入,故而煎炸食品中的油脂含量与其中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量正相关,尤其在淀粉基质煎炸体系中,两者相关性极高;另一方面,煎炸过程中食材的吸油率也是影响煎炸食品中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量的重要因素,在蛋白质基质煎炸体系中,煎炸食品的吸油率明显低于淀粉基质煎炸食品,所以蛋白质基质煎炸食品中(E,E)-2,4-癸二烯醛的含量显著低于淀粉基质煎炸食品中该物质的含量。

3 结论

当煎炸油持续使用8 h时,4种煎炸体系食品中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量由高到低依次为煎炸马铃薯(6.29 mg/kg)>油条(5.07 mg/kg)>煎炸豆腐(1.76 mg/kg)>煎炸鸡肉(0.12 mg/kg),而且与空白加热体系相比,煎炸体系中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量显著降低了27.14%~71.44%。一方面,煎炸体系中食材的引入能够促进体系中(E,E)-2,4-癸二烯醛进一步降解成小分子醛并挥发,而且(E,E)-2,4-癸二烯醛能够与添加物料的煎炸体系中的产物发生进一步反应生成新物质,如(E,E)-2,4-癸二烯醛能够与3-氨基丙酰胺反应生成丙烯酰胺;另一方面,煎炸食品中(E,E)-2,4-癸二烯醛主要来源于煎炸油脂,故而煎炸过程中食材的吸油率和煎炸食品的含油量是影响煎炸食品中(E,E)-2,4-癸二烯醛含量的重要因素,淀粉基质煎炸食品的吸油和持油能力显著高于蛋白质基质煎炸食品,因此,淀粉基质煎炸食品中(E,E)-2,4-癸二烯醛的含量明显高于蛋白质基质煎炸食品中该物质的含量。综上,有效控制煎炸食品的吸油率和含油量对降低煎炸食品中(E,E)-2,4-癸二烯醛的含量及保障煎炸食品的安全性具有重要意义。

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Distribution and Content of(E,E)-2,4-Decadienal in Different Food Matrixes during Deep-frying Process and the Influencing Factors

WANG Ze-tong1,2,XIAO Jun-xia1,GUO Li-ping1,MU Hong-yan1,LIU Yuan-fa3,LI Xiao-dan1*
(1.College of Food Science and Engineering,Qingdao Agricultural University,Qingdao 266109,Shandong,China;2.Qingdao Special Food Research Institute,Qingdao 266109,Shandong,China;3.School of Food Science and Technology,Jiangnan University,Wuxi 214122,Jiangsu,China)

Abstract:This study aims to investigate the distribution of (E,E)-2,4-decadienal in food matrixes in the deep-frying process.Dough sticks,chicken breast,tofu,and potatoes were deep-fried continuously for 40 h in soybean oil at 175 ℃.The content of(E,E)-2,4-decadienal in deep-fried oil and food matrixes,oil content of deep-fried food matrixes,and oxidation degree of deep-fried oil were determined during the deep-frying process.Moreover,the correlation between content of(E,E)-2,4-decadienal and oxidation degree of deep-fried oil was analyzed to identify the factors influencing the content and distribution of (E,E)-2,4-decadienal.The results indicated that the content of(E,E)-2,4-decadienal in the deep-frying system with food matrix was significantly lower than that of the blank heating system.The (E,E)-2,4-decadienal content was significantly higher in starch-based food matrixes than in protein-based ones.The introduction of food matrix into the deepfrying system promoted the further decomposition and reaction of (E,E)-2,4-decadienal,resulting in a decrease in (E,E)-2,4-decadienal content.In addition,(E,E)-2,4-decadienal in deep-fried food mainly comes from deep-fried oil.Thus,compared with that of protein-based food matrix,the strong oil absorption ability and high oil content of starch-based food matrix attributed to the high(E,E)-2,4-decadienal level.

Key words:deep frying;food matrix;(E,E)-2,4-decadienal;content;distribution

DOI:10.12161/j.issn.1005-6521.2022.14.005

基金项目:国家自然科学基金青年科学基金项目(32001619);青岛农业大学高层次人才科研基金(663/1120087)

作者简介:王泽通(1996—),男(汉),硕士研究生,研究方向:食品加工与安全。

*通信作者:李晓丹(1988—),女,副教授,博士,研究方向:脂质安全与营养。

引文格式:

王泽通,肖军霞,郭丽萍,等.煎炸过程中食品基质对体系内(E,E)-2,4-癸二烯醛含量及分布的影响[J].食品研究与开发,2022,43(14):32-41.

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加工编辑:张立娟

收稿日期:2022-03-30