基于介電常數的煎炸油廢棄指標檢測技術

夏姚萍，魯奇，晏文麗，李樹英，宋麗軍,2，葉林,2

1.塔里木大學食品科學與工程學院（阿拉爾 843300）；2.南疆特色農產品深加工兵團重點實驗室（阿拉爾 843300）

我國每年用于煎炸食品的植物油超過100 t，一些商家為降低成本，將煎炸油反復油炸烹制食物已成為普遍現象[1]，由此引起的食品安全問題日益突出，因此，對煎炸油廢棄指標極性組分與酸價的判斷具有重要意義。傳統檢測煎炸油方法如比色法、碘量法與柱層析法，這些化學分析方法需要消耗大量的有機試劑，污染環境，操作過程費時、繁瑣等[2]。針對這一問題，進一步研究食品煎炸過程中油脂廢棄點快速判別技術，對確保煎炸油的質量監管及食品安全至關重要。極性組分是衡量煎炸油品質的重要指標[3-4]，煎炸油的極性組分幾乎包含煎炸油所有的氧化、聚合、水解和裂解產物，檢測意義更為重要[5]。同時，酸價也是衡量油脂的酸敗和變質程度的關鍵指標。GB 2716—2018《食品安全國家標準植物油》[6]規定其含量不能超過27%，酸價不能超過5 mg KOH/g，超過限量值必須強制性地廢棄，因此對于煎炸油廢棄指標中的極性成分與酸價進行檢測有著極其重要意義。

棉籽油是一種從棉籽中壓榨提取出來的油，棉籽油是最常用的烹調油之一，在世界植物油生產中占有重要地位，棉籽油的生產量僅次于花生油。大豆油是一種從大豆中壓榨提取出來的油，大豆油也是最常用的烹調油之一。大豆油中含有大量亞油酸。亞油酸是人體必需的脂肪酸，具有重要的生理功能。因此，選取2種食用植物油作為煎炸油具有廣泛的代表性。

通過介電常數法測定介電常數、食用油品質檢測儀測定極性組分，并參考GB 5009.229—2016《食品安全國家標準食品中酸價的測定》中酸堿滴定法測定酸價，通過測定的數據，判斷煎炸油中的介電常數與極性組分和酸價是否具有顯著的相關性，對確保煎炸油的質量監管及食品安全具有重要意義，可為煎炸油品質的現場監控提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

福臨門大豆油（中糧食品營銷有限公司）；道滿香棉籽油（阿克蘇市德鑫油脂有限責任公司）；馕；冷凍雞柳（市售）。

小型電炸鍋（10 L），廣州匯利-港洋機電設備有限公司，HY-81；電冰箱，南京創維家用電器有限公司，BCD-203T；電子天平，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司，ME204T；海能食用油品質檢測儀，濟南海能儀器股份有限公司，OS280。

1.2 試驗方法

1.2.1 煎炸油樣制備

分別將7 L棉籽油和花生油倒入恒溫煎炸鍋中，溫度設定160，170和180 ℃，分別進行煎炸，每天連續煎炸10 h，共煎炸50 h，煎炸過程中控制油溫不變，每20 min煎炸2份雞柳、2份馕餅（每份雞柳和馕餅質量為100 g），把煎炸后的油靜置10 min以保持油的穩定性，在3個溫度下重復3次試驗測平均值。整個煎炸過程，不再添加新油。當7 L油倒入鍋中加熱到預定溫度后，計時0 h開始，每2 h取1個油樣，每個油樣取50 mL，油樣冷卻至室溫，濾去沉淀后存儲于樣品瓶中，于-20 ℃避光存放備用。

1.2.2 介電常數與極性組分的測定

介電常數使用介電常數測試儀測定，極性組分使用食用油品質檢測儀測定，選用OS280海能食用油品質檢測儀測定煎炸油極性組分含量。儀器工作原理：基于介電特性對煎炸油極性組分快速檢測[7]。取1.2.1所采集的煎炸油樣品于室溫下解凍，將解凍完全的煎炸油樣品攪拌均勻，將儀器探頭浸入煎炸油樣品中至油面在最大標志線和最小標志線之間，待顯示屏讀數穩定后讀取記錄數據。重復測量3次，取平均值。儀器測量后冷卻至室溫，將探頭用清水沖洗干凈，并用紙巾擦拭干凈后備用。

1.2.3 酸價測定

參照GB 5009.229—2016《食品安全國家標準食品中酸價的測定》[8]中方法，并對其進行改進，采用石油醚試劑替代乙醚試劑溶解油脂樣品。油脂樣品酸價按式（1）計算。

式中：XAV為酸價，mg/g；V為試樣測定所消耗的標準滴定溶液體積，mL；c為標準滴定溶液的摩爾濃度，mol/L；56.1為氫氧化鉀的摩爾質量，g/mol；m為油脂樣品的稱樣量，g。

2 結果與分析

2.1 油脂類型對煎炸油廢棄指標的影響

分別以大豆油和棉籽油作為煎炸油，在160 ℃條件下油炸馕，試驗方法如1.2.1所示。研究不同油脂對煎炸油極性組分（TPC）和酸價（AV）的影響，TPC結果如圖1所示，AV結果如圖2所示。

圖1 160 ℃油炸馕油脂極性組分變化

圖2 160 ℃油炸馕油脂酸價變化

160 ℃條件下油炸馕過程中大豆油和棉籽油總極性組分變化情況如圖1所示。隨著油炸的進行，大豆油和棉籽油的極性組分均不斷上升，與黃朦倩等[9]的研究結果一致，油炸時間與TPC含量呈線性關系。在油炸過程中，大豆油和棉籽油的極性組分含量分別在26 h和24 h達到27.50%和28.93%，均超過國家標準限量。在油炸過程中，大豆油極性組分含量上升速率較棉籽油緩慢。

由圖2可知，油炸過程中，大豆油和棉籽油酸價均持續上升。油炸至50 h時，大豆油和棉籽油酸價分別達到0.80和1.00 mg KOH/g，其中，棉籽油酸價未達到國家標準限量，大豆油酸價也未達到國家標準限量。至油炸結束時，大豆油和棉籽油酸價增幅分別為0.445 9和0.622 2 mg KOH/g，與廖月梅等[10]的研究結果一致，隨著煎炸時間不斷延長，大豆油和棉籽油酸價均不斷上升。

2.2 油炸溫度對煎炸油廢棄指標的影響

以160，170和180 ℃ 3個溫度為油炸條件，馕、雞柳為油炸食材，分別在大豆油和棉籽油中進行油炸，試驗方法如1.2.1所示。研究不同溫度條件對3種基質食品油炸過程中煎炸油TPC和AV變化的影響，TPC測定結果如圖3～圖10所示。

圖3 3個溫度油炸馕大豆油極性組分變化

由圖3可知，3個溫度條件油炸馕過程中，大豆油TPC上升速率由快到慢依次為180，170和160 ℃。其中：160 ℃條件油炸過程中，大豆油TPC在26～28 h略微下降后上升；170 ℃條件油炸過程中，大豆油TPC在18～20 h略微下降后上升；180 ℃條件油炸過程中，40 h以后大豆油TPC上升逐漸緩慢。油脂變質速率隨著煎炸溫度的升高而加快，高溫可能導致油脂產生的醛、酮、酸、醇等物質分解進而揮發出去，從而導致油脂TPC上升速率減緩[11]。

由圖4可知，3個溫度油炸雞柳過程中大豆油極性組分上升速率由快到慢依次為180，170和160 ℃。大豆油TPC分別在24，22和18 h達到28.40%，27.97%和28.00%，均超過國家標準限量。其中：在6～12 h油炸過程中，3個溫度條件下的大豆油TPC含量比較接近；在10～22 h油炸過程中160和170 ℃條件下的大豆油TPC含量較接近；在30～46 h油炸過程中，3個溫度條件下的大豆油TPC含量差異逐漸增大。170 ℃和160 ℃油炸過程中大豆油的TPC含量比較接近，而180 ℃與170和160 ℃油炸過程中大豆油TPC含量差異較大。

圖4 3個溫度油炸雞柳大豆油極性組分變化

由圖5可知，3個溫度油炸馕過程中棉籽油極性組分上升速率由快到慢依次為180，170和160 ℃。棉籽油TPC在0～30 h上升較緩慢；在30～50 h間，棉籽油TPC上升速率增高。3個溫度條件下，極性組分含量與煎炸時間均呈正相關，與金華棟等[12]的研究一致。

圖5 3個溫度油炸馕棉籽油極性組分變化

由圖6可知，3個溫度油炸雞柳過程中棉籽油TPC上升速率由快到慢依次為160，180和170 ℃。油炸過程中（160，170和180 ℃），棉籽油TPC分別在22，22和16 h達到29.67%，27.70%和28.30%，均超過國家標準限量。在大豆油油炸馕的過程中，180 ℃條件下油脂TPC上升速率較快。由此可得，溫度對不同油脂油炸過程中TPC變化的影響結果不一樣。

圖6 3個溫度油炸雞柳棉籽油極性組分變化

由圖7可知，160，170和180 ℃這3個溫度油炸馕過程中大豆油酸價均不斷增高。油炸至50 h時，大豆油酸價分別達到0.80，1.00和1.37 mg KOH/g，160，170和180 ℃油炸條件下大豆油酸價均未達到廢棄標準，至油炸結束，3個溫度條件下大豆油酸價均具有上升幅度，上升幅度有大到小依次為180，170和160℃。由此可得，大豆油油炸過程中，隨著溫度升高其酸價上升速率不斷增大。

圖7 3個溫度油炸馕大豆油酸價變化

由圖8可知，160，170和180 ℃這3個溫度油炸雞柳過程中大豆油酸價均不斷增高。油炸至50 h時，大豆油酸價分別達到1.00，1.15和1.28 mg KOH/g，均未達到廢棄標準。至油炸結束，3個溫度條件下大豆油酸價上升幅度由大到小依次為180，170和160 ℃。

圖8 3個溫度油炸雞柳大豆油酸價變化

160，170和180 ℃這3個溫度條件下油炸馕棉籽油酸價變化情況如圖9所示。油炸過程中，棉籽油酸價隨著油炸的進行均不斷上升。油炸至50 h時，棉籽油酸價分別上升至1.00，1.04和1.34 mg KOH/g，均未達到廢棄標準。至油炸結束，3個溫度條件下棉籽油酸價上升幅度由大到小依次為180，170和160 ℃。

圖9 3個溫度油炸馕棉籽油酸價變化

160，170和180 ℃這3個溫度條件下，油炸雞柳過程中棉籽油酸價變化情況如圖10所示。在油炸過程中，棉籽油酸價隨著油炸的進行均不斷上升。油炸至50 h時，棉籽油酸價分別上升至1.07，0.99和2.18 mg KOH/g，均未超過國家限定標準。

圖10 3個溫度油炸雞柳棉籽油酸價變化

在油炸過程中，煎炸油極性組分均達到廢棄標準，而酸價均未達到廢棄點。由此可得，極性組分在煎炸過程中反應比酸價更靈敏，因此，選擇極性組分廢棄時間作為煎炸油的廢棄點。

2.3 煎炸油極性組分與酸價的線性關系

對160，170和180 ℃下2種食品油炸過程中極性組分和酸價進行線性回歸分析，進一步探究油炸過程中煎炸油極性組分和酸價之間的相關性，結果如表1所示。

表1 煎炸油極性組分與酸價相關性匯總表

2.4 油脂類型對煎炸油介電常數的影響

由圖11可知，在油炸馕過程中，大豆油和棉籽油介電常數均不斷上升，主要是由于油炸過程中煎炸油不斷產生的極性物質導致的。油炸階段（0～50 h），2種油脂介電常數值均上升緩慢。

圖11 油炸馕過程中大豆油和棉籽油介電常數變化

2.5 油炸溫度對煎炸油介電常數的影響

由圖12可知：油炸淀粉基食品過程中，大豆油介電常數均呈上升趨勢。其介電常數值由大到小依次為180，170和160 ℃，與大豆油TPC變化規律基本一致；160，170和180 ℃條件下其介電常數上升過程中有輕微波動；大豆油TPC達到廢棄時其介電常數值分別為133 412.33（160 ℃），133 278.33（170 ℃）和132 982（180 ℃）。

圖12 3個溫度油炸馕大豆油介電常數變化

3個溫度油炸雞柳過程中，大豆油介電常數的變化情況如圖13所示。隨著油炸的持續進行，3個溫度條件下大豆油介電常數均不斷上升；其介電常數值由大到小依次為170，160和180 ℃。大豆油TPC達到廢棄時其介電常數值分別為133 861.67（160 ℃），133 869（170 ℃）和132 890（180 ℃）。

圖13 3個溫度油炸雞柳大豆油介電常數變化

由圖14可知，在油炸馕過程中，棉籽油介電常數均呈緩慢上升趨勢，160，170和180 ℃條件下其介電常數上升過程中有輕微波動。棉籽油TPC達到廢棄時其介電常數值分別為133 572.67（160 ℃），133 574.67（170 ℃）和133 832.33（180 ℃）。

圖14 3個溫度油炸馕棉籽油介電常數變化

由圖15可知，3個溫度（160，170和180 ℃）油炸雞柳過程中，棉籽油介電常數均呈上升趨勢。其介電常數值由大到小依次為180，160和170 ℃。其中，160℃和170 ℃條件下大豆油介電常數上升趨勢較穩定，180 ℃條件下其介電常數上升過程中有輕微波動。棉籽油TPC達到廢棄時其介電常數值分別為133 690.67（160 ℃），133 711.33（170 ℃）和132 398.67（180 ℃）。

圖15 3個溫度油炸雞柳棉籽油介電常數變化

2.6 煎炸油極性組分與介電常數的線性關系

對160，170和180 ℃下2種食品油炸過程中極性組分和介電常數進行線性回歸分析，進一步探究油炸過程中煎炸油極性組分和介電常數之間的相關性，結果如表2所示。

表2 煎炸油極性組分和介電常數相關性匯總表

3個溫度條件下油炸馕和雞柳的過程中，大豆油和棉籽油極性組分與介電常數的線性擬合方程及R2。不同煎炸溫度和不同煎炸食品的油炸過程中，大豆油和棉籽油極性組分與酸價均成正相關性且R2均在0.9以上，證實基于介電常數測定煎炸油極性組分方法可行性。

2.7 煎炸油酸價與介電常數的線性關系

對160，170和180 ℃下2種食品油炸過程中酸價和介電常數進行線性回歸分析，進一步探究油炸過程中煎炸油酸價和介電常數之間的相關性，結果如表3所示。

表3 煎炸油酸價和介電常數相關性匯總表

3個溫度條件下油炸馕和雞柳的過程中，大豆油和棉籽油酸價與介電常數的線性擬合方程及R2。不同煎炸溫度和不同煎炸食品的油炸過程中，大豆油和棉籽油介電常數與極性組分均成正相關性且R2均在0.9以上，證實基于介電常數測定煎炸油酸價方法可行性。

3 結論

研究不同油脂（大豆油、棉籽油）和不同油炸溫度（160，170和180 ℃）油炸過程中煎炸油廢棄指標（極性組分、酸價）的變化規律，并對油炸過程中煎炸油極性組分和酸價進行相關性分析。結果表明，不同煎炸溫度和不同煎炸食品的油炸過程中，大豆油和棉籽油介電常數與酸價具有良好的線性相關性，且R2均在0.9以上，證實基于介電常數測定煎炸油極性組分方法的可行性；不同煎炸溫度和不同煎炸食品的油炸過程中，大豆油和棉籽油介電常數與極性組分具有良好的線性相關性且R2均在0.9以上，證實基于介電常數測定煎炸油酸價方法的可行性。