胡學穎,慕鴻雁,孫萍,郭麗萍,肖軍霞,李曉丹
(1.青島農業(yè)大學食品科學與工程學院,山東青島266109;2.青島特種食品研究院,山東青島266109)
油脂是日常膳食中最重要的組成部分之一,能夠為人體提供能量和必需脂肪酸,同時也是脂溶性維生素的重要載體[1]。在熱加工過程中,油脂會發(fā)生水解、氧化、聚合等反應,產生游離脂肪酸、氧化產物、聚合物等有害物質,影響其風味和營養(yǎng)[2]。
煎炸和煎炒是典型的油脂熱加工手段,其中煎炸過程中發(fā)生的化學變化十分復雜[3]。油脂經過氧化、異構化及聚合等一系列化學反應,生成游離脂肪酸、小分子醇、醛、酮、酸、甘油二酯、甘油單酯、二聚物及低聚物等物質[4]。煎炒是日常生活中應用最多的油脂熱加工方式,這一過程的劇烈程度遠低于煎炸。在煎炒過程中,食用油以薄膜的形式在短時間內被高溫加熱,其間,因為較大的比表面積而被氧化[5]。
目前,關于油脂熱加工的研究主要圍繞煎炸過程展開。張清[5]研究了大豆油在180 ℃下煎炸面團和雞胸肉2種煎炸體系中的特征性理化性質,分析煎炸油的顏色、黏度、脂肪酸組成等指標的變化情況,探討產生這些代表性產物可能的化學反應途徑。在煎炒體系中,現有的研究一般著眼于淀粉基質和純蛋白質基質,而用五花肉作為煎炸基質的研究極少。劉素君等[6]以菜籽油、大豆油、花生油、亞麻籽油4種常見食用油為原料,考察了煎豆腐以及炒土豆絲的烹飪過程,分析食用油在煎炒過程中酸價、過氧化值、脂肪酸組成及傅里葉變換紅外光譜的變化。章海風等[7]利用棕櫚調和油、菜籽油與大豆油對煎雞排進行研究,結果表明3種食用油在煎制雞排后酸價、過氧化值升高,并伴隨有少量反式脂肪酸生成。以上研究主要圍繞油脂在特定條件下熱加工過程中的品質變化展開討論,缺乏針對五花肉等高脂食材在煎炒條件下對油脂品質影響的研究。
本文以五花肉為煎炒物料,選取玉米油、葵花籽油、大豆油、菜籽油、椰子油為煎炒介質??疾觳煌宄礈囟群蜁r間下,其模擬體系中油脂過氧化值、酸價、茴香胺值以及五花肉水分含量和油脂含量的變化,同時,分析這些指標的內在聯系,闡明五花肉煎炒體系中影響油脂品質變化的關鍵因素和條件。
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異辛烷、酚酞指示劑、可溶性淀粉、茴香胺、硫代硫酸鈉、氫氧化鈉、碘化鉀、三氟化硼-甲醇均購于麥克林試劑公司;三氯甲烷、乙醚均為分析純,購于國藥集團化學試劑有限公司;冰乙酸、異丙醇均購于富宇試劑有限公司。
1.2.1 煎炒模擬體系的構建
五花肉切成大小肥瘦均勻的肉片,規(guī)格均為5 mm×10 mm×20 mm。準確量取100 mL植物油(玉米油、葵花籽油、大豆油、菜籽油、椰子油)倒入鍋中,預熱30 s,達到特定溫度(130 ℃、150 ℃、180 ℃)后開始計時。同時放入約150 g五花肉煎炒,反復翻炒計時(1 min、2 min、3 min、4 min、5 min),防止肉樣受熱不均勻燒焦變黑。冷卻至室溫后,分裝冷凍保存。
1.2.2 過氧化值、酸價、茴香胺值的測定
參照文獻[8]中滴定法進行過氧化值的測定;參照文獻[9]進行酸價的測定;參照文獻[10]進行茴香胺值的測定。
1.2.3 水分含量、油脂含量的測定
參照文獻[11]進行水分含量的測定;參照文獻[12]進行油脂含量的測定。
1.2.4 脂肪酸測定
參照文獻[13]方法,稍有改動,具體操作步驟如下:準確量取200 μL油脂樣品到10 mL具塞試管,加入2 mL 0.5 mol/L的NaOH-甲醇溶液,擰緊。將具塞試管置于65 ℃中皂化30 min,在此過程中充分震蕩。之后加入2 mL三氟化硼-甲醇溶液,置于70 ℃中水浴10 min,并充分震蕩。取出后加入2 mL正己烷,震蕩3~4 min,使溶液分層,加入飽和氯化鈉溶液使上層液上移到方便抽取的位置。將上層液轉移到1.5 mL離心管中,加入少量無水硫酸鈉。配平后在10 000 r/min下離心10 min。上清液過膜后進行氣相色譜分析。分析條件為:氣相色譜分析以氮氣為載氣,流速為1 mL/min。分離比為1∶100。進樣口溫度保持在230 ℃,檢測器溫度保持在250 ℃??鞠錅囟缺3衷?0 ℃ 3 min,然后以5 ℃/min的升溫速率將溫度提高到175 ℃。在175 ℃下15 min后,以2 ℃/min的速率升溫至220 ℃,在220 ℃下保持10 min。
1.2.5 數據處理
所有試驗進行3次,數據表現形式為“平均值±標準差”。數據使用Origin 2017以及SPSS軟件分析并作圖。
玉米油是在烹飪中出現頻率較高的食用油,本試驗以玉米油為煎炒介質,固定煎炒時間為3 min,研究煎炒溫度對玉米油及五花肉品質的影響,結果如表1所示。
表1 煎炒溫度對玉米油煎炒五花肉時油脂品質及五花肉品質的影響Table 1 Effects of pan-frying temperature on oil quality and pork belly quality with corn oil
在煎炒過程中,油脂升溫迅速,溫度不同的油脂煎炒五花肉時產生的效果也不相同。因此,控制煎炒的油溫就顯得尤為重要。由表1可知,以玉米油為煎炒介質時,其過氧化值和酸價都隨加熱溫度升高而升高,說明隨煎炒溫度升高,玉米油品質下降。并且,各個溫度煎炒形成的過氧化值和酸價都有顯著性差異(p<0.05)。由此可見,溫度對煎炒油脂氧化酸敗的影響較大。如表1所示,不同溫度下煎炸油脂的茴香胺值并無顯著性差異。一般來說,茴香胺值會隨煎炸溫度升高而增加,本試驗結果可能是因為煎炒時間較短,體系中羰基含量差異不大。這一體系中,五花肉的水分含量隨加熱溫度的升高先由20.00%顯著升高到38.48%,然后又降低到27.42%,而油脂含量由48.69%降低到42.54%,然后升高到47.88%,煎炒溫度的改變并沒有引起五花肉中油脂含量的顯著變化。
以玉米油為煎炒介質,固定煎炒溫度150 ℃,研究煎炒時間對玉米油品質的影響,結果如圖1所示,五花肉的水分含量和油脂含量如圖2所示。
圖1 煎炒時間對油脂品質的影響Fig.1 Effect of pan-frying time on oil quality
圖2 煎炒時間對五花肉品質的影響Fig.2 Effect of pan-frying time on pork belly quality
由圖1A可知,在煎炒時間2 min時,玉米油的過氧化值最大為0.11 mg/g,因為玉米油中含有大量的α-生育酚,短時間內能起到抗氧化的作用;在煎炒2 min時,生育酚被破壞,因此,過氧化值達到最大。之后,隨煎炒時間延長,氧化程度進一步加深,生成醛、酮等二級氧化產物,過氧化值升高緩慢。圖1A中顯示,在3 min時,酸價最大為0.35 mg/g;5 min時,茴香胺值最大為2.64,茴香胺值與過氧化值有密切關系,圖中茴香胺值與過氧化值變化趨勢相似。
由圖2A可知,五花肉中水分含量隨煎炒時間的延長產生顯著性差異,在煎炒時間3 min時,五花肉的水分含量最高,并且圖2B顯示,此時油脂含量最低。煎炒時間達到4、5 min時,五花肉水分含量達到最低值19.19%和19.62%??赡苁禽^長的時間使得五花肉中的水分蒸發(fā)較完全。當然,五花肉中水分含量和油脂含量這兩個指標都不能直接說明五花肉品質或者油脂品質與煎炒時間的關系。因為,這兩個指標都與未煎炒時五花肉的水分含量和油脂含量有關,這也是五花肉煎炒體系的復雜之處。但是,在煎炒過程中,五花肉中油脂含量與水分含量一直呈負相關。水分含量和油脂含量影響五花肉的口感和品質,因此,在保證油脂品質較好的條件下,選擇五花肉口感較好的煎炒條件。即選擇水分含量較高、油脂含量較低的煎炒條件。
以玉米油、葵花籽油、大豆油、菜籽油、椰子油為煎炒介質,在溫度180 ℃下,煎炒3 min,研究這5種油在此條件下的品質,結果如圖3所示。五花肉水分含量及油脂含量如圖4所示。
圖3 煎炒介質對油脂品質的影響Fig.3 Effect of pan-frying medium on oil quality
圖4 油脂種類對五花肉品質的影響Fig.4 Effects of oil types on pork belly quality
過氧化值是反映油脂熱加工過程中初級氧化狀態(tài)的主要指標[14],由圖3A可知,在180 ℃、3 min的煎炒條件下,玉米油、菜籽油和椰子油的過氧化值之間無顯著差異(p<0.05),在短期煎炒條件下,不同食用油中產生的氫過氧化物水平差異不大,而且植物油中的抗氧化成分在短時間內未被完全破壞,因此不同煎炸體系中油脂過氧化值無顯著差異。而葵花籽油的過氧化值高于其他4種油脂,并且與其他4種油脂存在顯著性差異(p<0.05)。這是因為在這5種植物油中葵花籽油中亞油酸含量最高[15],與過氧化值呈負相關。圖3B顯示,酸價是油脂中游離脂肪酸含量的重要標志,酸價越高表示油脂酸敗程度越高[14]。葵花籽油的酸價低于其他4種食用油,因為其含有α-生育酚、多酚、甾醇等微量的抗氧化物質[16]。圖3C中,葵花籽油的茴香胺值最高,這是因為葵花籽油中含有約95%的不飽和脂肪酸[15]。在180 ℃、3 min的煎炒條件下,玉米油的茴香胺值和過氧化值均處于較低水平,Sattar等[17]經過研究茴香胺值和感官得分之間的相關性得出,茴香胺值這一指標不能獨立指示常溫儲存的植物油的品質變化,但是,使用其檢驗在高溫儲存或煎炸過程中油脂品質的指標是可行的[18]。在本試驗條件下,5種油脂的過氧化值、酸價、茴香胺值都低于國家限定標準。
煎炒過程中伴隨著五花肉的脫水和去脂肪,水分含量越低,說明在煎炒過程中反應越劇烈。同時,五花肉本身也含有一部分油脂,對本試驗結果產生影響。由圖2可知,大豆油煎炒過的五花肉的水分含量最高為29.50%,其次是玉米油為27.40%,約是菜籽油(11.80%)和椰子油(14.40%)煎炒過的2倍。并且,菜籽油煎炒過的五花肉的油脂含量高于其他4種油,為56.70%,葵花籽油煎炒過的五花肉油脂含量最低為39.8%。煎炒后的五花肉水分含量與油脂含量大致呈負相關[19],與本試驗結果一致。
目前,國內外關于植物油的脂肪酸組成和抗氧化活性的研究較多。由于各種植物油脂肪酸組成不同,在煎炒過程中,各組成之間的相互作用對體系品質的影響也不同。由表2可知,玉米油和葵花籽油中亞油酸含量較高,大豆油、菜籽油中油酸含量較高,椰子油中月桂酸含量最高,其次是油酸和棕櫚酸。各油脂在對于同一煎炒條件下的反應各不相同,主要是由于高溫條件下脂肪酸發(fā)生極其復雜的熱反應和氧化反應,不飽和脂肪酸一方面發(fā)生聚合,一方面還可發(fā)生氧化,使油脂在相同加熱時間積累的初級、次級氧化產物的速率不同[20]。相反,飽和脂肪酸就相對穩(wěn)定。
表2 五種食用油原料主要脂肪酸組成Table 2 Main fatty acid composition of five edible oil raw materials 單位:%
酸價和過氧化值都是評價油脂品質的重要指標,酸價是油脂中游離脂肪酸含量的重要標志,過氧化值能夠表征油脂中初級氧化產物的含量。由圖5可知,五花肉煎炒體系中,油脂酸價和過氧化值與五花肉油脂含量相關性高,五花肉油脂含量與酸價的相關系數為0.88,與過氧化值相關系數為-0.83,這是由于五花肉油脂中的硬脂酸含量高,其氧化穩(wěn)定性比不飽和脂肪酸強,因此,煎炒體系中五花肉油脂含量越高,煎炒油脂初級氧化物生成越少,兩者呈現負相關。另外,五花肉煎炒體系中油脂品質與煎炒油脂脂肪酸組成相關性低,說明五花肉煎炒體系中,煎炒物料中的油脂對體系中油脂品質影響更大,尤其在適溫短時煎炒體系中,煎炒油脂種類的選擇對體系中油脂品質的影響較小。
圖5 煎炒體系中油脂品質與各項指標相關性分析Fig.5 Correlation analysis between oil quality and other indexes in pan-frying system注:Ⅰ—Ⅶ,分別表示酸價、五花肉油脂含量、五花肉水分含量、總飽和脂肪酸、總不飽和脂肪酸、過氧化值、茴香胺值。
通過考察五花肉煎炒體系中油脂種類、煎炒溫度、煎炒時間三個因素對油脂品質的影響,發(fā)現煎炒溫度對油脂品質影響最為顯著:在玉米油-五花肉煎炒體系中,油脂過氧化值和酸價都隨溫度升高而顯著升高。同時,研究結果表明,在五花肉檢測體系中油脂種類和煎炒時間對油脂品質沒有顯著影響。另外,由煎炒體系中油脂品質與各項指標相關性分析可知,油脂品質與五花肉油脂含量相關性高:五花肉油脂含量與酸價的相關系數為0.88,與過氧化值相關系數為-0.83。因此,在適溫短時煎炒過程中,煎炒物料油脂含量比加工條件對油脂品質影響更大,本研究為煎炒體系中高脂食材健康加工提供理論參考。