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《东北农业大学》 2016年
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大豆油煎炸过程中极性化合物的衍变规律及结构特性解析

冯红霞  
【摘要】:煎炸作为一种基本的食品加工手段,被广泛用于食品的工厂化生产和家庭烹饪,煎炸产品因其独特的口感和诱人的风味而倍受广大消费者的喜欢。然而,在煎炸过程中,甘油三酯在大气氧、食物中的水分以及高温之间的相互作用下,发生氧化、聚合、水解、裂解等化学反应,导致油脂中极性化合物(total polar compounds,TPC)大量形成。高效体积排阻色谱技术可将TPC进一步分离为氧化甘油三酯寡聚物(oxidized triglycerides oligomers,TGO)、氧化甘油三酯二聚物(oxidized triglycerides dimmers,TGD)、氧化甘油三酯单体(oxidized triglycerides monomers,ox-TGM)、甘油二酯(diglycerides,DAG)以及游离脂肪酸(free fatty acids,FFA)和一些甾醇(Sterols),使得同步评价油脂的氧化和水解成为可能。然而,我国关于煎炸油脂中TPC的研究主要体现在其总量的测定上,缺乏对TPC具体组分的深入研究。煎炸体系包含油脂和食物两部分,但大量的研究以煎炸油为主体,缺少对油炸食物的关注。因此,为了保证煎炸食品的安全,亟需展开煎炸对油炸食物脂质中极性化合物及其组分的研究,为健康油炸食品的制作提供理论指导作用。本课题系统研究了大豆油加热体系、煎炸薯条体系、煎炸鸡翅体系中TPC含量和组成的变化,并进行了相关的机理探讨。通过对比分析大豆油与油茶籽油、橄榄油、棕榈油中TPC及其组成在加热过程的变化,分析油脂种类对TPC及其组成的影响,为煎炸油脂的选择提供理论基础。同时借助气质、红外光谱、差示热量扫描仪分析测定TPC的结构特性,进一步拓展对TPC的认识。(1)通过中压快速制备型色谱-高效体积排阻系统分离测定大豆油加热体系、大豆油煎炸薯条体系及大豆油煎炸鸡翅体系中加热大豆油(对照组)、煎炸薯条后剩余大豆油(薯豆油)、薯条脂质(薯中油)、煎炸鸡翅后剩余大豆油(翅豆油)以及油炸鸡翅脂质(翅中油)中TPC含量及其组成的变化,结果表明,在第1天30批次无新油补充试验中,各样品中TPC、TGO和TGD均随着大豆油循环使用次数的增加而线性增加,且TGD在每个油样中的增加速率均高于TGO;除翅中油外,其它油样中ox-TGM均呈线性增加。在连续7天有新油补充试验中,随着大豆油循环使用次数的增加,对照组、薯豆油、薯中油、翅豆油中TPC含量随着大豆油循环使用次数的增加更符合二次曲线增长模式,但在翅中油的增加仍符合一元线性增长模式;TPC组分中TGO在各样品中的含量仍呈线性增加,TGD和oxTGM在对照组、薯豆油与薯中油中的含量呈二次曲线增加,而在翅中油中的含量呈线性增加,但在翅豆油中变化不具线性规律。根据我国煎炸食用油中TPC的极限值(27%),估算出煎炸油脂的使用循环寿命。在不添加新油的情况下,加热体系、煎炸薯条体系、煎炸鸡翅体中大豆油的循环使用次数极限值应分别为34、36、40,而在添加新油的情况下,加热体系、煎炸薯条体系、煎炸鸡翅体中大豆油的循环使用次数分别为43、53、58。在此情况下,对照组、薯豆油和翅豆油中TGD和TGO的总量,即TGP含量均已超出国际标准中的极限值(12%)。若按照国际上对煎炸油脂使用周期的规定,大豆油在加热、煎炸薯条、煎炸鸡翅体系中的使用周期则依次为24、26、28。(2)基于薯中油和翅中油TPC含量及组成的变化,建立与其煎炸油中TPC含量及其组成之间的相关性分析,结果表明:薯中油、翅中油TPC含量及其组分TGO、TGD、oxTGM均与其煎炸油脂存在显著正相关性,与薯条和鸡翅中的油脂含量、水分损失存在显著正相关性,表明薯条和鸡翅在煎炸过程中的水分损失对薯条油脂含量、TPC及其组分含量具有促进作用,可通过降低水分损失而降低煎炸过程中薯条和鸡翅所吸附的油脂含量和TPC及其组分含量。根据煎炸油中TPC及其组分TGO、TGD、ox-TGM含量,可通过线性拟合模型预测薯条和鸡翅中所积累的极性化合物及其组分。(3)煎炸条件作为影响油脂中TPC变化的外界条件,良好操作规范可有效控制煎炸油脂中TPC的增加。然而油脂种类作为影响TPC含量变化的内因,在煎炸油脂的选取中具有十分重要的地位。选取四种常用油脂,西方橄榄油、享有“东方橄榄油”之称的油茶籽油、我国北方常用大豆油、以及煎炸常用棕榈油,通过分析加热过程中TPC组分的变化规律,研究油脂种类对极性组分,尤其是TGO、TGD和ox-TGM的影响。结果表明,对于油茶籽油、橄榄油而言,ox-TGM的增加速率高于TGD的增加速率,而对于棕榈油和大豆油而言,ox-TGM的增加速率明显低于TGD的增加速率。由此可知,加热过程中油脂种类的差异,对其TPC的变化,尤其是对油脂中的氧化产物ox-TGM、氧化聚合产物TGD和TGO的影响更为显著。(4)针对现有理论中对TPC结构特性分析的研究空白,选用气相-质谱技术、红外光谱、差示热量扫描仪对收集分离的TPC进行脂肪酸组成、化学键或基团、热稳定性,并与油脂、非极性化合物进行对比分析。结果表明,随着加热时间的增加,对于大豆油和油茶籽油而言,非极性化合物的脂肪酸总量均逐渐降低,而极性化合物的脂肪酸总量均逐渐增加;在加热过程中,大豆油和油茶籽油中极性化合物的吸收峰面积均发生明显变化,与油脂本身的红外吸收峰存在明显差异;DSC的结果表明新鲜大豆油中分离的非极性化合物和极性化合物的热稳定性均不及油茶籽油中所分离的非极性化合物和极性化合物。
【关键词】:大豆油 煎炸 极性化合物 薯条 鸡翅 结构特性
【学位授予单位】:东北农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TS225.13
【目录】:
  • 摘要10-12
  • Abstract12-15
  • 1 前言15-32
  • 1.1 立题背景15-16
  • 1.2 文献综述16-30
  • 1.2.1 煎炸概述16-17
  • 1.2.2 煎炸过程中油脂和食物的变化17-21
  • 1.2.3 煎炸油脂的控制标准21-22
  • 1.2.4 极性化合物研究进展22-28
  • 1.2.5 国内外文献评述28-30
  • 1.3 本课题研究的主要内容及技术路线30-31
  • 1.3.1 主要内容30-31
  • 1.3.2 技术路线31
  • 1.4 课题来源31-32
  • 2 材料与方法32-37
  • 2.1 原料与试剂32
  • 2.2 仪器与设备32
  • 2.3 试验设计32-34
  • 2.3.1 煎炸试验32-33
  • 2.3.2 热氧化试验33-34
  • 2.4 试验方法34-36
  • 2.4.1 极性化合物的分离与制备34-35
  • 2.4.2 极性化合物组成的分析与测定35
  • 2.4.3 水分含量35
  • 2.4.4 油脂含量35
  • 2.4.5 油脂的提取35
  • 2.4.6 脂肪酸组成35-36
  • 2.4.7 红外光谱36
  • 2.4.8 热稳定性分析36
  • 2.5 统计与分析36-37
  • 3 结果与分析37-100
  • 3.1 大豆油不同煎炸体系中极性化合物的变化37-64
  • 3.1.1 原料中极性化合物的分析与测定37-40
  • 3.1.2 大豆油不同煎炸体系中TPC总量的变化40-44
  • 3.1.3 大豆油不同煎炸体系中TPC组分相对含量的变化44-51
  • 3.1.4 大豆油不同煎炸体系中TPC各组分绝对含量的变化51-56
  • 3.1.5 回归分析56-60
  • 3.1.6 多重比较分析60-63
  • 3.1.7 小结63-64
  • 3.2 油炸薯条中极性化合物的产生机理64-70
  • 3.2.1 油炸薯条与其煎炸油之间的相关性分析64
  • 3.2.2 油炸薯条中水分含量与油脂含量的变化64-65
  • 3.2.3 煎炸油脂对薯条中极性化合物组分的影响65-68
  • 3.2.4 油脂含量和水分损失对薯条中极性化合物的影响68-69
  • 3.2.5 小结69-70
  • 3.3 油炸鸡翅中极性化合物的产生机理70-76
  • 3.3.1 油炸鸡翅与其煎炸油之间的相关性分析70
  • 3.3.2 油炸鸡翅中水分含量与油脂含量的变化70-71
  • 3.3.3 煎炸循环对鸡翅中极性化合物组分的影响71-74
  • 3.3.4 油脂含量和水分损失对鸡翅脂质中极性化合物的影响74-75
  • 3.3.5 小结75-76
  • 3.4 油脂种类对极性化合物组成的影响76-82
  • 3.4.1 油脂种类对极性化合物总量的影响76-77
  • 3.4.2 油脂种类对极性化合物组成的影响77-80
  • 3.4.3 小结80-82
  • 3.5 极性化合物的结构特性解析82-100
  • 3.5.1 脂肪酸组成82-88
  • 3.5.2 红外光谱88-97
  • 3.5.3 热稳定性分析97-98
  • 3.5.4 小结98-100
  • 4 讨论100-110
  • 4.1 大豆油煎炸体系中极性化合物的衍变规律100-103
  • 4.1.1 极性化合物总量100-101
  • 4.1.2 极性化合物组分的相对含量101-102
  • 4.1.3 极性化合物组分的绝对含量102-103
  • 4.2 油炸薯条和鸡翅中极性化合物的产生机制103-105
  • 4.3 油脂种类对极性化合物的影响105-106
  • 4.4 极性化合物结构特性解析106-110
  • 4.4.1 脂肪酸组成的变化106-107
  • 4.4.2 红外光谱分析107-108
  • 4.4.3 热稳定性分析108-110
  • 5 主要结论与创新点110-113
  • 5.1 主要结论110-111
  • 5.2 创新点111
  • 5.3 展望111-113
  • 致谢113-114
  • 参考文献114-124
  • 攻读博士学位期间发表的学术论文124

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