不同存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)的兩批煎炸油理化指標(biāo)數(shù)據(jù)可視化分析

李裕梅，萬(wàn) 鑫，曹雁平 ，解久瀅，吉靜筠，王 鑫

（1.北京工商大學(xué)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院，北京 100048；2.北京工商大學(xué)食品營(yíng)養(yǎng)與人類健康高精尖創(chuàng)新中心，北京 100048；3.北京工商大學(xué)食品與健康學(xué)院，北京 100048）

在高溫煎炸過(guò)程中，植物油本身或與被煎炸的食品之間會(huì)發(fā)生水解、氧化、異構(gòu)化、聚合和裂解等化學(xué)反應(yīng)，反復(fù)的加熱會(huì)增加過(guò)氧化物、極性組分等影響身體健康的物質(zhì)。煎炸油的質(zhì)量，對(duì)于消費(fèi)者至關(guān)重要，是食品安全領(lǐng)域非常關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題。

通過(guò)對(duì)煎炸油中的理化指標(biāo)的可視化分析來(lái)判斷油的質(zhì)量是常用的手段，其方法多種多樣。比如，從化學(xué)儀器上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和可視化的比較專業(yè)的分析，通過(guò)化學(xué)檢測(cè)儀器得到氣相色譜圖或者液相色譜圖，根據(jù)譜圖中的曲線在不同時(shí)段呈現(xiàn)出來(lái)的峰的位置、面積、寬度和高度等判斷油中相應(yīng)理化指標(biāo)的情況；根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的理化指標(biāo)數(shù)據(jù)繪制出二維或三維圖，通過(guò)圖中呈現(xiàn)出來(lái)的規(guī)律對(duì)煎炸油的質(zhì)量進(jìn)行判斷和分析。很多文獻(xiàn)是通過(guò)繪制折線圖、直條圖或擬合直線和曲線圖的方式進(jìn)行；曲面圖能夠融合煎炸油在煎炸過(guò)程中的時(shí)間、溫度和指標(biāo)值的三個(gè)方面進(jìn)行可視化，從立體視角觀察煎炸油的質(zhì)量變化情況，可以直接針對(duì)“溫度-時(shí)間-指標(biāo)值”的作圖進(jìn)行研究；也可以根據(jù)“溫度-時(shí)間-指標(biāo)值”的插值細(xì)化后的曲面圖進(jìn)行研究，這方面的研究還比較少。以上絕大部分對(duì)煎炸油理化指標(biāo)的研究，都是針對(duì)某一個(gè)生產(chǎn)時(shí)間的油，或者沒(méi)有提及油的具體生產(chǎn)時(shí)間或存儲(chǔ)時(shí)間，有少量文獻(xiàn)針對(duì)油在存儲(chǔ)過(guò)程中理化指標(biāo)的變化情況進(jìn)行研究，但沒(méi)有文獻(xiàn)針對(duì)不同存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)的油在煎炸過(guò)程中理化指標(biāo)變化的差異性進(jìn)行研究。

綜上，本文針對(duì)兩個(gè)不同存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)的油測(cè)得的理化指標(biāo)數(shù)據(jù)，做出曲線、差曲線、曲面、差曲面、曲面等高線、差曲面等高線進(jìn)行可視化分析，以觀察兩個(gè)不同存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)的油在煎炸過(guò)程中的理化指標(biāo)變化，從而分析這兩批油的理化指標(biāo)關(guān)系，為煎炸食品的規(guī)范用油和安全監(jiān)測(cè)提供更科學(xué)的依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大豆油 中糧東海糧油工業(yè)（張家港）有限公司；速凍薯?xiàng)l 上海圣方實(shí)業(yè)有限公司；氫氧化鈉、乙醚、異丙醇、乙醇、三氯乙酸、苯、氫氧化鉀、石油醚北京化工廠；酚酞指示劑 天津市北辰方正試劑廠；2,4-二硝基苯肼 天津市瑞金特化學(xué)品有限公司。

HH-S 數(shù)顯恒溫油浴 常州榮華儀器制造有限公司；HH-ZK1 恒溫水浴鍋 鞏義市予華儀器責(zé)任有限公司；UV-9000S 型雙光束紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)上海元析儀器有限公司；YZF 真空干燥箱 上海姚氏儀器設(shè)備廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 煎炸油樣的制備 設(shè)定溫度分別為160±2、175±2、190±2、205±2、220±2 ℃，在每個(gè)溫度下，將15 L 大豆油倒入恒溫煎炸鍋中，鍋中加熱到預(yù)定溫度后，計(jì)時(shí) 0 h 并取出一個(gè) 150 mL 的油樣，開(kāi)始煎炸薯?xiàng)l，每一個(gè)煎炸溫度在煎炸過(guò)程中保持油溫相同，每小時(shí)煎炸6 份薯?xiàng)l（每份薯?xiàng)l質(zhì)量為100～200 g），每份薯?xiàng)l煎炸3 min 后撈出，然后把煎炸后的油靜置7 min 以保持油的穩(wěn)定性。每天連續(xù)煎炸，共煎炸30 h。每小時(shí)取 150 mL 油樣，每個(gè)溫度取 31 個(gè)油樣，5 個(gè)溫度下共取 155 個(gè)油樣，整個(gè)煎炸過(guò)程，不再添加新油。取出的油樣冷卻至室溫，濾去沉淀后存儲(chǔ)于樣品瓶中，-20 ℃ 存放，用于測(cè)量酸價(jià)、羰基價(jià)和極性組分的三個(gè)指標(biāo)。

1.2.2 酸價(jià)（AV）含量測(cè)定值 參照GB/T 5009.37-2003《食用植物油衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法》的測(cè)定方法。

1.2.3 羰基價(jià)（CV）含量測(cè)定值 參照GB/T 5009.37-2003《食用植物油衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法》的測(cè)定方法。

1.2.4 極性組分（PC）含量測(cè)定值 參照GB/T 5009.202-2016《食用油中極性組分（PC）的測(cè)定》的測(cè)定方法。

1.3 數(shù)據(jù)處理

本文使用Python 3.8 軟件，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了描述性統(tǒng)計(jì)分析，即，計(jì)算各個(gè)指標(biāo)在各個(gè)溫度下的均值、最小值、最大值和極差等；繪制了箱線圖；對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了曲線擬合；對(duì)三個(gè)指標(biāo)進(jìn)行了插值計(jì)算；針對(duì)“溫度-時(shí)間-指標(biāo)值”進(jìn)行了三維曲面圖的繪制；進(jìn)行了等高線圖以及指標(biāo)差的等高線圖繪制。并針對(duì)各個(gè)繪圖結(jié)果做了相應(yīng)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 描述性統(tǒng)計(jì)分析

針對(duì)所研究的兩個(gè)不同存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)的油，為了簡(jiǎn)便，在后續(xù)描述中，存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)的油，稱之為“舊油”，存儲(chǔ)時(shí)間短的油，稱之為“新油”。

首先，計(jì)算出了新油和舊油在各個(gè)煎炸溫度（160、175、190、205、220 ℃）下的酸價(jià)、羰基價(jià)和極性組分的均值、最小值、最大值和極差，如表1～表4 所示。然后，繪制相應(yīng)的箱線圖，更清晰地觀察所計(jì)算的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，如圖1～圖3 所示。

從表1～表3 可以看到，隨著溫度的升高，無(wú)論是新油還是舊油，它們的均值、最小值和最大值都在增大；從兩個(gè)油的對(duì)比來(lái)看，舊油基本上在各個(gè)煎炸溫度下的均值、最小值、最大值都比新油的大，推測(cè)因?yàn)榕f油的存放時(shí)間更長(zhǎng)，酸價(jià)、羰基價(jià)和極性組分的值已經(jīng)增加；此外，在煎炸過(guò)程中，舊油因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間存放而穩(wěn)定性差，尤其在205 和220 ℃的高溫條件下，氧化的更快，使得舊油中酸價(jià)、羰基價(jià)和極性組分相關(guān)成分的分解速度比新油的更快，從而使得舊油中這些成分的含量更多，從本文的后續(xù)分析中也可以看到這一點(diǎn)。另外，在205、220 ℃下的舊油的羰基價(jià)的平均值和最小值都低于新油的，這可能是實(shí)驗(yàn)誤差引起的，而且羰基價(jià)和酸價(jià)、極性組分相比，出現(xiàn)這種舊油的值小于新油的值的情況更多，說(shuō)明羰基價(jià)的測(cè)量結(jié)果的誤差大，不易控制。

表1 理化指標(biāo)在不同煎炸溫度下的均值Table 1 Mean values of physicochemical parameters at different frying temperatures

表2 理化指標(biāo)在不同煎炸溫度下的最小值Table 2 Minimal values of physicochemical parameters at different frying temperatures

表3 理化指標(biāo)在不同煎炸溫度下的最大值Table 3 Maximal values of physicochemical parameters at different frying temperatures

表4 是煎炸油在每個(gè)溫度下實(shí)驗(yàn)得到數(shù)據(jù)的最大值和最小值的差（即極差），它表明了理化指標(biāo)在各個(gè)溫度下的變化差距?？傮w來(lái)看，隨煎炸溫度的提高，理化指標(biāo)的極差也在增大，說(shuō)明溫度越高，指標(biāo)值的變化差距也越大，油越不穩(wěn)定。從兩批次油來(lái)看，在各個(gè)溫度下，基本上也是舊油的極差比新油的大。當(dāng)然，也有個(gè)別情況下，舊油比新油的小，比如160 ℃下、三個(gè)指標(biāo)的舊油的極差都比新油的??；175、190 ℃下，極性組分的極差是舊油的小。針對(duì)這些個(gè)別現(xiàn)象，后續(xù)還需要不斷的重復(fù)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行觀察和驗(yàn)證。

表4 理化指標(biāo)在不同煎炸溫度下的極差Table 4 Range values of physicochemical parameters at different frying temperatures

另外，根據(jù)兩批次油的理化指標(biāo)數(shù)據(jù)，做出箱線圖如圖1～圖3 所示，圖中的的各個(gè)“箱子”從上至下的五條橫線依次代表：上邊緣（Q+1.5IQR ）、Q、平均值、Q、下邊緣（Q-1.5IQR ），其中 Q為上四分位數(shù)、Q為 下四分位數(shù)、I QR=Q-Q為四分位距。觀察圖1～圖3，也可以得到如上的觀點(diǎn)。比如，箱子里面那條橫線代表的是均值，無(wú)論是新油還是舊油，從左往右各個(gè)箱子中的那條均值線越來(lái)越高，代表著理化指標(biāo)隨著溫度升高，均值在變大；對(duì)同一批次的油，隨著溫度升高，各個(gè)箱子的上下高度也越來(lái)越大，說(shuō)明箱子上下差越來(lái)越大，指標(biāo)值的變化范圍越來(lái)越大，油越來(lái)越不穩(wěn)定；當(dāng)然，也有特殊情況，羰基價(jià)的個(gè)別箱子并沒(méi)有比它前面的箱子高度變大，這說(shuō)明羰基價(jià)的測(cè)量結(jié)果可能不是很準(zhǔn)確。文獻(xiàn)[21]認(rèn)為GB/T 5009.37-2003 方法對(duì)于羰基價(jià)的測(cè)定結(jié)果重現(xiàn)性差，檢測(cè)結(jié)果差異大；他們對(duì)羰基價(jià)測(cè)定的影響因素進(jìn)行考察，發(fā)現(xiàn)GB/T 5009.37-2003 中的方法精密度良好，但顯色后穩(wěn)定性差，三氯乙酸溶液濃度、氫氧化鉀溶液濃度、2,4-二硝基苯肼溶液濃度、水浴時(shí)間、水浴溫度、無(wú)醛乙醇濃度對(duì)羰基價(jià)測(cè)定均有影響，任何一個(gè)條件的波動(dòng)都可能引起羰基價(jià)測(cè)定結(jié)果的偏差。

圖1 新油和舊油的酸價(jià)箱線圖Fig.1 Acid value's boxplots of new oil and old oil

圖2 新油和舊油的羰基價(jià)箱線圖Fig.2 Carbonyl value's boxplots of new oil and old oil

圖3 新油和舊油的極性組分箱線圖Fig.3 Total polar components' boxplots of new oil and old oil

總體來(lái)看，溫度越高，油的各個(gè)指標(biāo)值都變大，油的穩(wěn)定性越差；從兩批次油來(lái)看，新油在各個(gè)煎炸溫度下的理化指標(biāo)值基本都比舊油的小，因?yàn)樾掠偷拇娣艜r(shí)間短，在存儲(chǔ)的過(guò)程中各個(gè)指標(biāo)成分分解出來(lái)的量相對(duì)少一些；并且在煎炸的過(guò)程中，因?yàn)榇娣艜r(shí)間短，油的穩(wěn)定性更好，油的分解也慢一些，從而使得新油里相應(yīng)指標(biāo)成分含量相對(duì)少。

2.2 數(shù)據(jù)的二維和三維可視化分析

2.2.1 二維可視化分析 因?yàn)樵紨?shù)據(jù)折線圖的折線交叉、參差不齊、不夠光滑，不便于各種趨勢(shì)的分析，本文使用原始數(shù)據(jù)擬合曲線圖來(lái)代替原始數(shù)據(jù)折線圖做可視化分析。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，使用python 的matplotlib 第三方庫(kù)，分別繪制不同理化指標(biāo)數(shù)據(jù)擬合曲線圖、舊油和新油的理化指標(biāo)擬合數(shù)據(jù)差（舊油擬合數(shù)據(jù)減新油擬合數(shù)據(jù)的差）曲線圖，如圖4～圖9 所示。

圖4、圖6 和圖8 中，虛線為使用舊油進(jìn)行煎炸實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的理化指標(biāo)數(shù)據(jù)的擬合線，實(shí)線為使用新油進(jìn)行煎炸實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的理化指標(biāo)數(shù)據(jù)的擬合線。圖5、圖7 和圖9 中實(shí)線為同一溫度下舊油和新油擬合后的理化指標(biāo)差的曲線，無(wú)標(biāo)記的虛線為二維直角坐標(biāo)系中的0 線位置（方便觀察各個(gè)差曲線是否過(guò)0）。

圖4 不同煎炸溫度下新舊油的酸價(jià)擬合曲線圖Fig.4 Acid value's fitted curves of old oil and new oil at different frying temperatures

圖5 不同煎炸溫度下舊油酸價(jià)擬合數(shù)據(jù)減新油酸價(jià)擬合數(shù)據(jù)的差的曲線圖Fig.5 Acid value's fitted curves of the difference between the old oil's and the new oil's at different frying temperatures

圖6 不同煎炸溫度下羰基價(jià)擬合曲線圖Fig.6 Carbonyl value's fitted curves of old oil and new oil at different frying temperatures

圖7 不同煎炸溫度下羰基價(jià)的舊油擬合數(shù)據(jù)減新油擬合數(shù)據(jù)的差曲線圖Fig.7 Carbonyl value's fitted curves of the difference between the old oil's and the new oil's at different frying temperatures

圖8 不同煎炸溫度下極性組分?jǐn)M合曲線圖Fig.8 Fitted curves of total polar components at different frying

圖9 不同煎炸溫度下極性組分的舊油擬合數(shù)據(jù)減新油擬合數(shù)據(jù)的差曲線圖Fig.9 Total polar component's fitted curves of the difference between the old oil's and the new oil's at different frying temperatures

2.2.1.1 關(guān)于酸價(jià)的分析 從圖4 中可以觀察到，除圓點(diǎn)標(biāo)識(shí)符的線（即煎炸溫度為160 ℃的線）外其他標(biāo)記的虛線總是處于實(shí)線上方，圓點(diǎn)標(biāo)識(shí)符的線在煎炸的前20 h 虛線處于下方。圖5 中進(jìn)一步將圖4 中所觀察到的同一溫度下的虛線和實(shí)線的差進(jìn)行可視化，從中看到，除圓點(diǎn)標(biāo)識(shí)符的線的前20 h 外，其他差曲線均位于0 的上方，這也表明了，舊油的酸價(jià)在同樣實(shí)驗(yàn)條件下基本都比新油的高；雖然160 ℃下，前20 h 新油的酸價(jià)略高，但20 h 后，舊油的更高。這可能是因?yàn)?60 ℃的煎炸溫度還不太高，使得舊油氧化速度不那么快。再者，從圖5 來(lái)看，每個(gè)溫度下的新舊油的酸價(jià)的差隨著時(shí)間的增加在增大，說(shuō)明舊油在煎炸過(guò)程中，酸價(jià)的增長(zhǎng)速度比新油的快。

另外，舊油酸價(jià)擬合數(shù)據(jù)減去新油酸價(jià)擬合數(shù)據(jù)的差的曲線非常有規(guī)律（后文簡(jiǎn)稱酸價(jià)的差曲線），通過(guò)把酸價(jià)的差曲線進(jìn)行擬合，得到擬合表達(dá)式，可用于新油和舊油之間的理化指標(biāo)值的換算，也可用于舊油的生產(chǎn)時(shí)間估算，從而為煎炸油的安全質(zhì)量控制提供方便。

18 個(gè)月存儲(chǔ)和3 個(gè)月存儲(chǔ)后的油在煎炸過(guò)程中的酸價(jià)差的二次擬合式如表5 所示，其中，t 代表煎炸時(shí)間，vd 代表相應(yīng)溫度下不同時(shí)間點(diǎn)上的舊油酸價(jià)的擬合數(shù)據(jù)與新油酸價(jià)的擬合數(shù)據(jù)差。以190 ℃條件為例，t=5 時(shí)，根據(jù)公式vd=0.0022t+0.0141t-0.0070 可以得出vd值，如果已知3 個(gè)月存儲(chǔ)油在t=5 時(shí)的酸價(jià)值v，則用v+vd就可以推算出存儲(chǔ)期為18 個(gè)月油在t=5 時(shí)的酸價(jià)值；反過(guò)來(lái)，如果根據(jù)vd值，而知道18 個(gè)月存儲(chǔ)油在t=5 時(shí)的酸價(jià)值v，那么v-vd就推算出存儲(chǔ)期為3 個(gè)月的油在t=5 時(shí)的酸價(jià)值。

表5 不同煎炸溫度下酸價(jià)差曲線的擬合表達(dá)式Table 5 Mathematical formulas of the difference curves for acid value at different temperatures

表5 為18 個(gè)月的油和3 個(gè)月的油的擬合數(shù)據(jù)差與時(shí)間的表達(dá)式，兩種油的差距是18-3=15 個(gè)月。未來(lái)隨著對(duì)不同存儲(chǔ)月度油差的研究，就可以獲得更多不同差距下的相應(yīng)表達(dá)式，得到更多相互關(guān)系。比如，如果某兩個(gè)批次的油的酸價(jià)差值的擬合表達(dá)式非常接近表5，那么這兩批次油的生產(chǎn)時(shí)間就極有可能相差15 個(gè)月，只要知道其中一個(gè)批次油的生產(chǎn)時(shí)間就可以推測(cè)出另一個(gè)。

2.2.1.2 關(guān)于羰基價(jià)和極性組分的分析 根據(jù)圖6，無(wú)論新油、還是舊油，可以看到羰基價(jià)的總體趨勢(shì)，是隨著煎炸時(shí)間和溫度的增加而增大，但也有部分減小的情況，這可能是測(cè)量誤差造成的。但根據(jù)圖7，發(fā)現(xiàn)新舊油的對(duì)比分析沒(méi)什么規(guī)律，只有175 ℃下舊油的羰基價(jià)均大于新油。這說(shuō)明羰基價(jià)本身比較敏感，在國(guó)標(biāo)法的實(shí)驗(yàn)手段下，不便于觀測(cè)，所得結(jié)果的誤差較大，這一點(diǎn)，在其他文獻(xiàn)[21]里也有論證。因此，后續(xù)三維可視化分析過(guò)程中，不再討論羰基價(jià)，待未來(lái)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方法，待其測(cè)得的結(jié)果更準(zhǔn)確時(shí)，再進(jìn)行羰基價(jià)的分析。

圖8 表明，新舊油的極性組分變化也比較規(guī)律，在每個(gè)溫度下，基本都是虛線在實(shí)線之上，也就是說(shuō)，基本是舊油的比新油的大，但也有少部分情況是新油的稍大。圖9 為各個(gè)溫度下，舊油的極性組分?jǐn)M合值減去相應(yīng)情況下的新油極性組分?jǐn)M合值的差做成的曲線，這些曲線不如酸價(jià)的差曲線變化的那么規(guī)律。175 和190 ℃下的差曲線在第10～15 h 左右這一段小于0，說(shuō)明這一段的舊油極性組分比新油的?。辉?60 和220 ℃時(shí)，分別在煎炸時(shí)間超過(guò)30 h與煎炸剛開(kāi)始時(shí)出現(xiàn)舊油數(shù)據(jù)比新油小的情況。

從擬合線和擬合線差總體分析情況來(lái)看，酸價(jià)變化最規(guī)律，可以針對(duì)根據(jù)一批次油在煎炸過(guò)程中的酸價(jià)變化情況去估算另一批次油的相應(yīng)變化情況或根據(jù)一個(gè)批次油的存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)估算另外一個(gè)批次油的存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)或者生產(chǎn)時(shí)間，這說(shuō)明研究不同存儲(chǔ)時(shí)間批次的油在煎炸過(guò)程中的變化情況非常有意義。這里不給出羰基價(jià)和極性組分的差曲線擬合式，因?yàn)樗鼈兊臄M合式都在三次以上，非常不穩(wěn)定，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得的規(guī)律性還不夠好。

2.2.2 三維可視化分析 本節(jié)采用python 軟件進(jìn)行插值計(jì)算并結(jié)合matlab 進(jìn)行的可視化，因?yàn)樵谑褂胮ython 的matplotlib 的曲面圖可視化的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)新舊油的兩個(gè)曲面作圖到同一個(gè)圖形窗口的過(guò)程中，始終是后一個(gè)曲面覆蓋了前一個(gè)曲面，沒(méi)有顯示二者之間交叉出現(xiàn)的部分；而matlab 的可視化能夠細(xì)微顯示出兩個(gè)曲面交叉和交替出現(xiàn)的部分。

另外，由于前面分析到羰基價(jià)的變化非常不規(guī)律，數(shù)據(jù)誤差較大，本節(jié)不再分析羰基價(jià)。

2.2.2.1 曲面圖可視化 為了更進(jìn)一步地觀察所測(cè)得的數(shù)據(jù)之間存在的規(guī)律，將理化指標(biāo)值在煎炸時(shí)間和溫度上進(jìn)行插值計(jì)算，并將新舊油的插值數(shù)據(jù)值和舊油插值數(shù)據(jù)減去新油插值數(shù)據(jù)的差進(jìn)行曲面圖繪制，如圖10～圖13 所示。為了方便觀察新油、舊油之間的關(guān)系，部門圖進(jìn)行了空間轉(zhuǎn)動(dòng)，從不同角度進(jìn)行了取圖。另外，因?yàn)榍鏀M合會(huì)非常難操作，并且效果不好，這里使用了曲面插值的方法，使得作圖出來(lái)的曲面更光滑、便于觀察。

圖10 舊油和新油的酸價(jià)插值曲面圖Fig.10 Interpolation surface diagram of acid value of old oil and new oil

從圖10 和圖12 來(lái)看，新舊油的酸價(jià)和極性組分都是隨著溫度的上升和煎炸時(shí)間的增加而逐漸增大；從兩批次油的對(duì)比來(lái)看，舊油的酸價(jià)和極性組分基本上都比新油的大，個(gè)別地方存在新油的指標(biāo)值大的情況。這也使得酸價(jià)和極性組分的差曲面基本都在XOY 平面以上（見(jiàn)圖11 和圖13），而且酸價(jià)的差曲面更有規(guī)律。

圖11 舊油酸價(jià)插值數(shù)據(jù)減去新油酸價(jià)插值數(shù)據(jù)的差的曲面圖Fig.11 Acid value's curved surface of the interpolation data's difference between the old oil's and the new oil's

圖12 舊油和新油的極性組分插值曲面圖Fig.12 Interpolation surface diagram of total polar components of old oil and new oil

圖13 舊油極性組分插值數(shù)據(jù)減去新油極性組分插值數(shù)據(jù)的差的曲面圖Fig.13 Total polar components' curved surface of the interpolation data difference between the old oil's and the new oil's

2.2.2.2 等高線圖可視化 將煎炸溫度、煎炸時(shí)間，作為平面直角坐標(biāo)系的X、Y 軸，繪制理化指標(biāo)插值數(shù)據(jù)和相應(yīng)數(shù)據(jù)差的等高線圖，如圖14～圖17 所示。等高線相當(dāng)于插值數(shù)據(jù)曲面抽取的一些水平高度在底平面上的投影。

圖14 酸價(jià)插值等高線圖Fig.14 Acid value's interpolation contour map

圖15 舊油酸價(jià)插值數(shù)據(jù)減去新油酸價(jià)插值數(shù)據(jù)的差的等高線圖Fig.15 Acid value contour map of the interpolation data's difference between the old oil's and the new oil's

圖16 極性組分插值等高線圖Fig.16 Total polar components' interpolation contour map

圖17 舊油極性組分插值數(shù)據(jù)減去新油極性組分插值數(shù)據(jù)的差的等高線圖Fig.17 Total polar components' contour map of the interpolation data's difference between the old oil's and the new oil's

圖14 和圖16 中實(shí)線代表使用新油進(jìn)行煎炸實(shí)驗(yàn)所得的理化指標(biāo)插值繪制的等高線，虛線部分代表使用舊油進(jìn)行煎炸實(shí)驗(yàn)所得的理化指標(biāo)插值繪制的等高線，這幾個(gè)等高線圖，從左下角到右上角，高度值都在不斷的增大，說(shuō)明各個(gè)指標(biāo)都在隨著煎炸溫度和煎炸時(shí)間的增加而增大。從圖14 和圖16 看出，酸價(jià)和極性組分指標(biāo)的等高線，同一數(shù)值的實(shí)線部分基本都處于虛線部分的右上方，說(shuō)明對(duì)于這兩個(gè)指標(biāo)，新油比舊油分別在時(shí)間和溫度上都后達(dá)到該數(shù)值，也就是在同溫度或同時(shí)間下，新油比舊油數(shù)值小，這和前面的擬合曲線分析結(jié)論一致。

圖15 和圖17 中繪制的是理化指標(biāo)插值曲面的差曲面的等高線，實(shí)線部分為理化指標(biāo)插值差大于等于0 的部分，虛線部分為小于0 的部分。觀察圖15發(fā)現(xiàn)，酸價(jià)插值差的等高線實(shí)線占圖片大部分。圖17中，從煎炸溫度為190 ℃左右，出現(xiàn)了圖片上下的實(shí)線和虛線被明顯分開(kāi)的現(xiàn)象。進(jìn)一步觀察，這幾個(gè)差曲面的等高線，圖15 和圖17 在20 h 左右，也有實(shí)線和虛線被分開(kāi)的現(xiàn)象。

這里的190 ℃為分界線，190 ℃以上屬于高溫煎炸。實(shí)際上在很多文獻(xiàn)里，認(rèn)為高于180 ℃或者190 ℃，就是高溫煎炸，比如文獻(xiàn)[22-23]認(rèn)為180 ℃以上就是深度煎炸；文獻(xiàn)[24-26]認(rèn)為食品的長(zhǎng)時(shí)間煎炸建議選擇煎炸溫度為180 ℃；文獻(xiàn)[27]把190 ℃作為高溫和非高溫的分界線。

另外，對(duì)于煎炸時(shí)間，20 h 左右也是分界處,不同的實(shí)驗(yàn)方式和過(guò)程，可能會(huì)得到不同的分界點(diǎn)。文獻(xiàn)[25]用大豆油在180±2 ℃煎炸含水量約40%的面包片，認(rèn)為油間斷在每天煎炸4 h 的情況下，總共煎炸了13 h 后就不能再繼續(xù)使用；文獻(xiàn)[26]用大豆油在180±5 ℃下煎炸薯?xiàng)l，間斷在每天煎炸4 h，認(rèn)為總的煎炸時(shí)間以不超過(guò)12 h 為宜；文獻(xiàn)[28]討論幾種油在190±5 ℃下連續(xù)煎炸現(xiàn)制作的油條，發(fā)現(xiàn)有的理化指標(biāo)在煎炸20 h 后，某些指標(biāo)的含量快速增長(zhǎng)。而本文的實(shí)驗(yàn)是在設(shè)定的5 個(gè)溫度下連續(xù)煎炸，在插值差等高線圖里發(fā)現(xiàn)，20 h 后，兩批次的油，舊油的指標(biāo)減去新油的指標(biāo)大于0 的部分更多，說(shuō)明20 h 后，舊油里的指標(biāo)增長(zhǎng)更快，舊油更不穩(wěn)定、氧化的更快。

3 結(jié)論

本文針對(duì)兩個(gè)批次的大豆油進(jìn)行煎炸實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化分析，發(fā)現(xiàn)幾個(gè)現(xiàn)象：a.酸價(jià)的變化比較穩(wěn)定，比較適合用來(lái)判斷煎炸油的質(zhì)量變化情況。同時(shí)也比較適合用來(lái)探索不同存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)的油之間的關(guān)系，不同存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)的油之間通過(guò)酸價(jià)擬合差的換算，即可得到相應(yīng)指標(biāo)值，從而判斷相應(yīng)油在煎炸過(guò)程中是否該廢棄；b.190 ℃左右以上的高溫煎炸，會(huì)使得存儲(chǔ)時(shí)間越長(zhǎng)的油理化指標(biāo)的增長(zhǎng)速度更快，氧化的速度進(jìn)一步增加，非常不穩(wěn)定；c.煎炸到20 h左右，存儲(chǔ)時(shí)間越長(zhǎng)的油，理化指標(biāo)的增長(zhǎng)速度越快，越不穩(wěn)定。根據(jù)以上幾個(gè)現(xiàn)象進(jìn)行總結(jié)，煎炸溫度盡量設(shè)定在190 ℃以下，盡量選擇存儲(chǔ)期短的油進(jìn)行煎炸，如果是連續(xù)煎炸、時(shí)間盡量不要超過(guò)20 h。

如今，煎炸油的種類很多，煎炸的方式和過(guò)程差異也很大，希望有關(guān)部門可以制作一些煎炸食品的標(biāo)準(zhǔn)操作流程和規(guī)范，甚至指定煎炸設(shè)備，使得對(duì)于煎炸油的廢棄情況判斷更規(guī)范、更便捷，對(duì)煎炸食品的質(zhì)量安全控制更可靠。

另外，本研究只對(duì)兩個(gè)批次油在煎炸過(guò)程中的理化指標(biāo)情況進(jìn)行了對(duì)比分析，如果后續(xù)有多個(gè)批次（比如多到10 個(gè)批次）的油進(jìn)行分析，那么可以捕捉到不同存儲(chǔ)期的油在煎炸過(guò)程中的相互規(guī)律，從而根據(jù)某一個(gè)批次的油的煎炸情況去估算其它批次的油在煎炸過(guò)程中理化指標(biāo)的變化情況；或者根據(jù)一批油的存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)去推斷另一批次油的存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)或生產(chǎn)時(shí)間；或者根據(jù)所采購(gòu)油的存儲(chǔ)期推斷煎炸過(guò)程中油的廢棄時(shí)間節(jié)點(diǎn)等，這也是以后要進(jìn)一步研究的方向。