降低油條中丙烯酰胺含量的工藝優化

周 媛 張 娟 高福來 張秋雨 閆瑞霞 張晶晶 劉煥生 張中興

(滄州醫學高等專科學校1，滄州 061000)

(滄州市人民醫院2，滄州 061000)

丙烯酰胺(AM)，俗稱“丙毒”，是一種無味白色結晶有機固體，對動物神經系統尤其是末梢神經系統的損害最為顯著[1]，隨著快餐業的迅速發展，丙烯酰胺對人體的危害也逐漸加大[2]，0.06%癌癥患者是因為攝入帶有丙烯酰胺食品[3]。油條作為中國人的傳統早餐，人群食用頻率高，食用量大，但在炸制的過程中，所用食用油的酸價會隨著時間的延長而增高[4]，更因在油炸、高溫條件下產生丙烯酰胺等有害物質而被列為不健康食品，1994年丙烯酰胺被國際癌癥研究機構(IARC)列為2A類致癌物(ⅡA)，從此，油炸糧食類制品的安全性引起了全球的廣泛關注[5]。

目前，歐盟正式實施的關于丙烯酰胺的法案[6]對食品中丙烯酰胺含量限定范圍大多在300～850 μg/kg區間，WHO發布的Technical Report對常見食物的調查中只公布了盒裝薯片含量為752 μg/kg，并未提及油條中丙烯酰胺的含量，而國內對于油條中丙酰胺的含量只有測定標準，并未制定其限量標準，國內學者對市面上常見的一些油炸食品進行過調研和測定，由于其加工工藝和測定方法不同，其含量范圍較廣，油條中丙烯酰胺的含量處于10～4 850 μg/kg[7，8]。研究人員通過改良油條配方降低了其中丙烯酰胺的含量[9，10]，但在工藝方面，雖然有報道重點研究油炸溫度、油炸時間和膨松劑三個因素對油條中丙烯酰胺含量的影響[11，12]，而對于油條制作過程中的溫水pH并未做深入研究。本研究旨在通過響應曲面法對酵母粉用量、溫水pH、油炸溫度和油炸時間4個影響因素進行綜合分析，探索低丙烯酰胺含量的油條制作新工藝。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 實驗材料

小麥粉、玉米胚芽油、食鹽、天使高活性干酵母、食用小蘇打、檸檬酸(食品級)、黃豆、胡蘿卜。

甲酸、甲醇：色譜純；正己烷、乙酸乙酯：分析純。

丙烯酰胺標準品(純度≥99.9%)。

1.1.2 儀器與設備

BPP-7800 pH計；SANYWUN油溫計；EF201S數字溫控油炸鍋(溫度50～200 ℃)；Agilent液相色譜-質譜/質譜聯用儀(LC-MS/MS)；Atlantis C18柱；C18保護柱。

1.2 方法

1.2.1 樣品的制備

工藝流程：制備面團→醒發→復發→整形→炸制油條

油條配方：高筋小麥粉300 g，小蘇打1.4 g，食鹽3 g，玉米油12 g。

制備面團：將配方中的高筋小麥粉、食鹽混合均勻后，加入酵母粉開始用調好pH的溫水和面直至形成光滑面團。

醒發：將面團用保鮮膜蓋住密閉發酵至2倍大，趕出其中的空氣，將配方中食物玉米油揉進面團，繼續醒發30 min。

復發：將醒發后的面團取出，趕出其中的空氣，將配方中的小蘇打用溫水溶解后逐次揉進面團，繼續發酵至2倍大。

整形：取出復發后的面團，將其整理成10 cm×3 cm×1 cm的坯條，拉長至20 cm。

炸制油條：將整形后的面團放入油條機中炸制即得。

1.2.2 油條制作工藝的優化實驗設計

采用Design-Expert 10.0.8軟件中的Box-Behnken模型進行實驗設計，結合羅文珊等[13]的研究，分別選擇油炸溫度、油炸時間、酵母粉用量(以小麥粉含量計)和溫水pH共4個影響因素為主要考察對象進行優化實驗，因素水平編碼見表1。

表1 響應曲面法因素水平編碼

1.2.3 指標與測定

丙烯酰胺含量的測定：依據GB 5009.204—2014(食品安全國家標準 食品中丙烯酰胺的測定)，采用穩定性同位素稀釋的液相色譜-質譜/質譜法(LC-MS/MS)[14]進行測定。

感官品質的測定：樣品冷卻15 min后，選擇10名專業人員依據表2的描述，在色澤(a)、表觀狀態(b)、組織結構(c)、彈韌性(d)、黏性(e)和食味(f)6個方面對樣品進行感官品質評價。評價過程中，每個人必須對成品進行單獨評價，不得相互交流，滿分為100分。最后每個樣品得分取10名專業人員的平均分數。評分標準見表2。

表2 評分標準表

1.2.4 數據處理

每個實驗重復3次，采用Design-Expert 10.0.8軟件進行數據處理。

2 結果與分析

2.1 實驗結果

依據表1中的因素與水平，利用響應面法對油條制作工藝進行優化，優化實驗所得油條樣品中丙烯酰胺含量和其感官評分如表3所示。

表3 實驗設計與結果

續表2

2.2 響應面法優化油條樣品中丙烯酰胺含量的結果分析

2.2.1 響應面實驗優化丙烯酰胺含量的方差分析

方差分析結果如表4所示。

表4 響應面實驗優化丙烯酰胺含量的方差分析結果

注：*P<0.05，表示顯著；**P<0.01，表示極顯著。

2.2.2 響應面丙烯酰胺含量的交互作用分析

響應面坡度的陡緩和等高線呈現的形狀可以反應各個影響因素之間交互作用的強弱。如果響應面的坡度越陡同時等高線的形狀呈橢圓形，則證明各個因素之間的交互作用對響應值的影響較大；反之，如果響應面的坡度越平緩同時等高線的形狀呈圓形則說明各個因素之間交互作用對響應值的影響較小[15]。通過研究油炸溫度、油炸時間、酵母粉用量和溫水pH共4個影響因素之間的交互作用對油條成品中丙烯酰胺含量的影響發現：隨著油炸溫度和油炸時間的增加，油條中丙烯酰胺的含量先降低后升高，變化明顯，響應面的坡度較陡，等高線的形狀呈橢圓形，說明油炸溫度和油炸時間這兩個因素之間的交互作用對丙烯酰胺含量影響極顯著；隨著油炸溫度和酵母粉用量、油炸溫度和溫水pH、油炸時間和酵母粉用量、油炸時間和溫水pH的增加，油條中丙烯酰胺含量先減小后增加，但變化不明顯，響應面的坡度平緩，等高線的形狀基本呈圓形，說明這四組影響因素之間具有一定的交互作用；隨著酵母粉用量和溫水pH的增加，油條中丙烯酰胺含量無明顯變化，等高線的形狀呈圓形，說明酵母粉用量和溫水pH這兩個影響因素之間的交互作用對油條中丙烯酰胺含量影響不大，這與表4的方差分析結果一致。

2.3 響應面法優化油條樣品感官品質評分的結果分析

2.3.1 響應面實驗優化油條感官品質評分的方差分析

方差分析結果如表5所示。

表5 響應面實驗優化感官品質評分的方差分析

續表5

注：*P<0.05，表示顯著；**P<0.01，表示極顯著。

2.3.2 響應曲面感官評價的交互作用分析

通過研究油炸溫度、油炸時間、酵母粉用量和溫水pH共4個影響因素之間的交互作用對油條成品感官品質評分的影響發現：隨著油炸溫度和酵母粉用量、油炸溫度和溫水pH的增加，油條的感官評分先升高后降低，變化明顯，響應面的坡度陡峭，等高線的形狀呈橢圓形，說明這兩組影響因素之間的交互作用對油條感官評價評分的影響顯著；隨著油炸溫度和油炸時間、油炸時間和酵母粉用量的增加，油條的感官評分先升高后降低，但變化不明顯，響應面的坡度小，等高線的形狀基本呈圓形，說明這兩組影響因素之間的交互作用對油條感官品質評分有影響；隨著油炸時間和溫水pH、酵母粉用量和溫水pH的增加，油條的感官評分無明顯變化，等高線的形狀呈圓形，說明這兩個影響因素之間的交互作用對感官品質評分影響不大。

2.4 驗證實驗

依據以上響應面法實驗設計，得出了實驗優化的理論工藝參數，如表6所示。

表6 油條的優選理論工藝參數

由響應面優化分析得出的最優工藝參數為油炸溫度178.8 ℃，油炸時間2.3 min，酵母粉用量1.5%，溫水pH=5.7，預測油條中丙烯酰胺含量為0.634 mg/ kg，感官評分為82分。考慮實際情況及操作方便，將最佳工藝條件修正為油炸溫度180.0 ℃，油炸時間2.5 min，酵母粉用量1.5%，溫水pH=6.0，在此工藝條件下進行驗證實驗，最終得到色澤金黃、外觀形態整齊、氣孔均勻、口感咸香適口的油條，其丙烯酰胺含量為0.676 mg/kg，感官評分為81分，與預測值接近。

3 結論

本實驗得出，在酵母粉用量為1.5%(以小麥粉質量計)，溫水pH=6.0，油炸溫度為180.0 ℃，油炸時間為2.5 min的工藝條件下，所制得的油條成品中丙烯酰胺含量具有最低值為0.676 mg/kg，與此同時該樣品具有金黃的色澤、整齊的外觀形態、均勻的橫切面氣孔、良好的彈性和適中的咬勁、咸香適口的口感，其最終的感官評分為81分，擁有良好的推廣可能性。