油条加工中丙烯酰胺的控制与工艺优化

张伍金, 郑美珍

(岭南师范学院 生命科学与技术学院, 广东 湛江 524048)

摘 要： 从油条中丙烯酰胺含量监测、感官品质评价两方面入手,采取响应曲面法设计,探讨健康的油炸新工艺。结果表明:膨松剂总量为3%(以面粉质量计)、油条油炸温度180 ℃、油炸时间2min的条件下，制得的油条丙烯酰胺含量为最低值4.836mg/kg,感官评价具有色泽金黄、外观形状整齐、气孔均匀、孔壁薄、复原性好、口感咸香适口等良好的品质特点。

关键词： 油条;丙烯酰胺含量;工艺优化;紫外分光光度法;响应曲面法

油条是我国传统的早餐品种,具有色泽金黄、外表酥脆、内质细软、咸香适口特点,长期以来深受大众欢迎[1]。但因其在油炸、高温加工条件下可能产生多环芳烃、杂环胺等有害物质,被列为不健康食品[2]。自2002年瑞典科学家首次发现在某些高温油炸食品中含有较高量的致癌物丙烯酰胺(AM)以来,面粉类制品油炸工艺的安全性引起了全球的广泛关注[3]。

目前,对于油条的研究,国内主要集中于油条的配方改良,但对控制丙烯酰胺含量的油炸工艺则鲜有报道。

本文旨在从丙烯酰胺含量监测、感官品质评价两方面入手,采取响应曲面法设计,探讨健康的油条新配方,以期增进油条的食用安全性[4]。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 食品材料

中筋面粉(穗嘉丰)、泡打粉(新景牌双燕)、食盐(广东盐业集团有限公司)、小苏打、花生调和油,购自广东湛江市北桥市场。

1.1.2 试剂

丙烯酰胺标准品(纯度≥99.9%,购于国家标准品中心)、甲醇(纯度≥99.5%)、亚铁氯化钾、硫酸锌、无水乙醚,均为分析纯。

CarrezⅠ试剂:称取15g K4[Fe(CN)6]·3H2O溶于100mL水中;CarrezⅡ试剂:称取30gZnSO4·7H2O溶于100mL水中。

0.1 %甲酸水溶液:取0.5mL的甲酸分析纯,用蒸馏水定容至500mL。

丙烯酰胺标准储备液:取0.1g丙烯酰胺(精确到0.0001g)用0.1%的甲酸水溶液定容于100mL棕色容量瓶,制备成浓度为1000mg/L的标准溶液,存放于4℃的冰箱中,备用,避光,不得超过3个月。丙烯酰胺标准应用液:取丙烯酰胺标准储备液1mL,用0.1%的甲酸水溶液定容于100mL棕色容量瓶中,稀释成浓度为10mg/L的水溶液,临用现配,存放于4℃冰箱中,避光。

1.2 仪器与设备

紫外可见分光光度计,UV-3000PC,上海美谱达仪器有限公司;台式离心机,H/T18MM,湖南赫西仪器装备有限公司;旋转蒸发仪,RE-52AA,上海亚荣生化仪器厂;超声波清洗器,KQ-500V,昆山市超声波仪器有限公司;数显鼓风干燥机,GZX-9140MBE,上海博讯实业有限公司医疗设备厂;电子天平,AUX320,日本SHIMADZU Co;架盘天平,JPT-1,常熟市衡制厂;电子秤,WH-B,广东威衡烘培厨房秤制造有限公司;多功能电磁炉,C21-ST2106,广东美的生活电器制造有限公司;食品温度计,TASI-8621,江苏苏州特安斯有限公司。其他用具、设备包括量杯(500mL)、研钵、移液管(1mL,2mL,10mL)、容量瓶(100mL,500mL)、烧杯(100mL)、分液漏斗(60mL)、具塞刻度试管(10mL,25mL)、石英比色皿;铁架台、定性滤纸(11cm)等。

1.3 方法

1.3.1 油条样品的制备

油条制备：面团调制、面坯制作、炸制等工序。

油条配方：中筋面粉500g，泡打粉9g,小苏打300g。

面团调制：膨松剂、中筋面粉过筛;加入盐和水,搅拌成雪花状;反复折叠面使之表面光滑,待有筋性后,用保鲜膜盖好醒面;30min后再次叠面至表面光滑,重复两次,面团即调制而成。

面坯制作与炸制：面团置于盘中,用保鲜膜盖住,醒面4 h;取出面团,擀成12cm宽、0.6cm厚的长条坯皮,切成2.5cm宽的坯条。取一条坯条表面中间位置沾少许水,再放上一条坯条重叠,用细木棍在坯条中间压,使两坯条相粘,然后用双手托住坯条,轻轻拉长,经炸制,即成油条制品。

1.3.2 油条工艺的响应曲面优化实验设计[5]

以Design-Expert9.0.2软件进行实验设计,采用Box-Behken模型,分别选择油炸温度、油炸时间、膨松剂总量为主要考察因素进行优化实验,因素水平编码见表1。

表1 响应曲面法因素水平编码

FactorLevel-101A-油炸温度(℃)160180200B-油炸时间(min)123C-膨松剂总量(g)131517

1.3.3 指标与测定

丙烯酰胺含量的测定：采用的紫外分光光度法,参照郝亚楠等人的方法进行[6]。

感官评价：油条冷却10min后,选择有经验的10人对油条进行色泽、表观状态、组织结构、弹韧性、粘性和食味方面的感官评定。评价时,每个人分别对成品进行单独评价,相互没有交流和沟通,确定打分成员的个体性,最后取平均分数。满分100分。感官评价综合分数(Y=a+b+c+d+e+f)。评分标准表见表2。

表2 评分标准表

项 目评分标准及分值满分色泽(a)金黄色、深黄色(11～15);黄白色(6～10);色泽发灰发暗或暗红色(1～9)15表观状态(b)外观整齐、对称、光滑,膨发性好(16～20);一般(10～15);形状不整齐、不对称、表面粗糙、膨发性差(1～9)20组织结构(c)横剖面气孔均匀、孔壁薄(16～20);孔大壁厚(10～15);太差(1～9)20弹韧性(d)用手按压油条复原性好,咬劲适中(11～15);中等(5～10);复原性、咬劲差(1～4)15粘性(e)咀嚼时爽口,不粘牙(11～15);较爽口(5～10);不爽口(1～4)15食味(f)咸香适口、无异味(11～15);一般(5～10);咸味较浓,无香味,有异味(1～4)15总分总分=a+b+c+d+e+f100

1.3.4 数据处理

每个样品实验重复3次,使用Design-Expert9.0.2软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 油条工艺的响应曲面优化实验结果(表3)

表3 实验设计与结果

RunA:油炸温度(℃)B:油炸时间(min)C:膨松剂总量(g)感官分值丙烯酰胺含量(mg/kg)1200315557.1252180215884.6543180215844.7954160213707.1145160217748.5866180215884.8157180317746.7508200213657.2939180215875.61110200217545.01711160115756.80012180113787.13913180117726.81914200115606.80915180215834.60816180313786.49717160315728.586

2. 2 响应曲面法对丙烯酰胺含量的结果与分析

2.2.1 响应曲面二次模型丙烯酰胺的方差分析

其方差分析结果见表4。

表4 响应曲面二次模型丙烯酰胺的方差分析

方差来源偏差平方和自由度均方F值P值>F模 型24.2692.708.590.0049*A-油炸温度2.9312.939.340.0184*B-油炸时间0.2410.240.770.4090C-膨松剂总量0.09510.0950.300.5995AB0.5410.541.720.2308AC3.5113.5111.190.0123*BC0.08210.0820.260.6247A27.3117.3123.290.0019**B25.2415.2416.720.0046**C22.6212.628.350.0234*残 差2.2070.31失 拟1.5330.523.040.1554误 差0.6740.17总 差26.4516

注:*P<0.05,表示显著;><>

由表4可知,对油条丙烯酰胺所建立的回归模型显著(P=0.0049<><>2=0.9170),信噪比(Adeq Precision)=8.334>4,表明方程拟合度和可信度高,且在被研究的整个区域内拟合度高。C.V=8.73%,表明实验可靠性较高。综上该回归模拟可用于油条的丙烯酰胺含量预测。根据Design-Expert9.0.2软件得到二次回归方程如下:丙烯酰胺含量=+4.90-0.61A-0.94AC+1.32A2+1.12B2+0.79C2。

2.2.1.1 油炸温度和油炸时间对丙烯酰胺含量的影响(图1)

由图1可知,随着油炸温度的上升,丙烯酰胺含量是先减少后增加,减少速度快,增加速度慢,曲面坡度大;当油炸温度在180 ℃时,油条中的丙烯酰胺含量最低;随着油炸时间的增加,丙烯酰胺含量是先减少后增加,减少速度慢,增加速度快;当油炸时间为2 min时,油条中的丙烯酰胺含量最低。但油炸温度和油炸时间对油条中丙烯酰胺含量的影响一般,两者有一定的交互作用。

图1 油炸温度和油炸时间对丙烯酰胺含量的影响

2.2.1.2 油炸温度和膨松剂总量对丙烯酰胺含量的影响(图2)

由图2可知,随着油炸温度的上升,油条中丙烯酰胺含量先减少后增加,曲面明显,坡度大;当油炸温度为180 ℃时,油条中丙烯酰胺含量最低;随着膨松剂总量的增加,油条中丙烯酰胺含量是先减少后增加,减少时速度快,增加时速度慢;当膨松剂总量为15 g(以面粉质量计，膨松剂为3%)时,油条中丙烯酰胺含量最低;油炸温度和膨松剂总量对丙烯酰胺含量的影响显著,两者有明显的交互作用。

2.2.1.3 油炸时间和膨松剂总量对丙烯酰胺含量的影响(图3)

由图3可知,随着油炸时间的增加,油条中丙烯酰胺含量是先减少后增加,减少时下降速度慢,增加时上升速度快,并且时间最长时,油条中丙烯酰胺含量最多;当油炸时间为2 min时,油条中丙烯酰胺含量是最低的;随着膨松剂含量的增加,油条中丙烯酰胺含量是先减少后增加,曲面坡度变化不明显;当膨松剂总量为15 g(以面粉质量计，膨松剂为3%)时,油条中丙烯酰胺含量是最低的;油炸时间和膨松剂总量对油条中丙烯酰胺含量的影响不显著,两者存在一定的交互作用。

图2 油炸温度和膨松剂总量
对丙烯酰胺含量的影响

图3 油炸时间和膨松剂总量
对油条中丙烯酰胺含量的影响

2. 3 响应曲面法对油条感官品质评价的结果与分析

2.3.1 响应曲面二次模型感官评价的方差分析

其方差分析结果见表5。

表5 响应曲面二次模型感官评价的方差分析

方差来源偏差平方和自由度均方F值P值>F模 型1795.199199.4733.44<><><0.0001**b2121.641121.6420.400.0027*c2110.591110.5918.540.0035*残 差41.7575.96失="" 拟19.7536.581.200.4175误="" 差22.0045.50总="">

注:*P<0.05,表示显著;><>

由表5可知,对油条感官评价所建立的回归模型显著(P=0.0001<><>2=0.9481),信噪比(Adeq Precisior)=17.752>4,表明方程拟合度和可信度高,且在被研究的整个区域内拟合度高。C.V=3.30%,表明实验可靠性较高。综上该回归模拟可用于油条的感官分值预测。根据Design-Expert9.0.2软件得到二次回归方程如下:感官分值=86.00-7.12A-2.13C-3.75AC-15.13A2-5.38B2-5.12C2。

2.3.2 油炸温度和油炸时间对油条成品感官质量的影响(图4)

图4 油炸温度和油炸时间
对油条成品感官质量的影响

由图4可知,随着油炸温度的上升,油条的感官分值先上升后下降,上升快下降慢,曲面较大,坡度大;当温度为180℃时,成品感官分值最高。随着时间的增长,成品的感官分值先上升后下降,曲面坡度一般;当油炸时间为2min时,成品感官分值最高。油炸温度对油条感官质量影响显著,而时间对油条感官质量影响不显著,两者有一定的交互作用。

2.3.3 油炸温度和膨松剂总量对油条成品感官质量的影响(图5)

由图5可知,随着油炸温度的上升,油条成品感官分值先上升后下降,变化比较明显,而且上升慢,下降快;当油炸温度为180 ℃时,油条成品感官分值最高;随着膨松剂总量的增加,油条感官分值先上升后下降,曲面坡度变化不大;当膨松剂含量为15 g(以面粉质量计，膨松剂为3%)时,油条成品感官分值最高。油炸温度和膨松剂总量对油条成品质量影响显著,两者有一定的交互作用。

图5 油炸温度和膨松剂总量
对油条成品感官质量的影响

2.3.4 油炸时间和膨松剂总量对油条成品质量的影响

由图6可知,随着油炸时间的增加,油条感官分值先上升后下降,曲面坡度变化不明显;当油炸时间为2 min时,油条成品的感官分值最高;随着膨松剂总量的增加,油条的感官分值先上升后下降,上升速度慢,下降速度也慢,总体坡度变化不明显;当膨松剂总量为15 g(以面粉质量计，膨松剂为3%)时,油条成品的感官分值最高。油炸时间和膨松剂总量存在一定的交互作用。

图6 油炸时间和膨松剂总量
对油条成品质量的影响

2.4 低丙烯酰胺含量的油条工艺

结合响应曲面法设计,得出实验优化的理论工艺参数(表6)。

根据响应曲面法设计与结果分析,采用优化的理论参数进行油条的验证实验,油炸温度180℃,油炸时间2min,膨松剂3%(以面粉质量计),重复试验4次,评出的感官分值为86,丙烯酰胺含量为4.836mg/kg,油条色泽金黄,外观形状整齐,膨发性好,咀嚼爽口不粘牙,咸香适口,且工艺条件下油条中丙烯酰胺含量最低,对人体危害减少,也表明实际值和理论值之间有良好的拟合性,优化模型可靠。

表6 油条的优选理论工艺参数

项 目油炸温度(℃)油炸时间(min)膨松剂总量(g)感官分值丙烯酰胺含量(mg/kg)理论值179.1771.92314.89486.3844.922实际验证值180215864.836

3 讨论

3.1油条中丙烯酰胺形成的影响因素与控制

已有的报道称，油炸食品在加工过程中丙烯酰胺的形成与食物的美拉德反应有关，其中天门冬酰胺与还原糖的反应是产生的重要途径，两者通过美拉德反应生成羰基化合物，再经自发脱羧脱氨反应，降解形成丙烯酰胺[7]。

研究表明，在油炸食品过程中，除了温度、时间、添加剂种类外，还原糖和游离氨基酸的种类、pH值、含水率也会影响到丙烯酰胺的生成[8]。

本研究表明，在油炸温度、时间、膨松剂使用量三因素中，促使丙烯酰胺形成的主要为油炸温度和膨松剂使用量，并且两者存在交互作用；而在油条风味形成方面，也是以油炸温度和膨松剂使用量为主要因素，但油炸时间也对成品感官品质有显著影响。

在本研究结果中，油条丙烯酰胺含量最低值4.836mg/kg，与最高值8.586mg/kg相比，降低44%，可见，优化规范油条的加工工艺，对提高其安全品质具有显著的效果。

由于在油条的用料中，糖和氨基酸是面粉的天然组分，水调面团的含水率也必须保持一定范围。因此，在降低油条中丙烯酰胺含量方面，pH值作为可控因素值得进一步研究，特别是改变油条中使用碱性化学膨松剂的传统做法，但能否使用安全性高的酸性膨松剂加工出与现有感官品质相媲美的油条新产品尚不得而知，有待进一步深入研究。

3.2 行业现有油条加工工艺的误区与纠正措施

据了解，一些消费者习惯性认为，油条脆了才好吃，为了迎合消费者需求，油条加工者往往对已经炸熟的油条当着顾客面再下油锅作二次油炸。

本研究表明在低温油炸时，油炸时间不是形成丙烯酰胺的主要因素。但市场上的摊位油炸，往往油炸温度无法降低，这时的油炸时间已经升格为主要因素。尤其在油炸的最后阶段，水分急剧减少，更利于丙烯酰胺的形成。减少二次油炸的对策，一是现炸现售现吃；二是设法延长油条保脆的时间，如炸好后干燥存放，防湿包装，或研究选用保脆剂等。

过去，一些经营人员误认为油条就要炸成黄褐色，淡黄的色泽无卖相， 加工时，除了油温偏高外，翻动次数也少，一般认为未到褐色，翻动不必勤。这与减少丙烯酰胺的加工工艺正好相反。故有必要进行油条加工技术规范的制订。

3.3 油条丙烯酰胺的检测与监管

从目前食品中检测丙烯酰胺的各种方法来看，主要有LC、GC、LC-MS、GC-MS、HPLC-MS等[9]。选择合适的分析仪器联合使用，灵敏度高、准确度高，但耗时耗力，对仪器要求较高。而紫外法测定丙烯酰胺含量对仪器要求小，操作简单，测定快速，适于加工企业检测。

建议将丙烯酰胺列入油条的卫生指标，卫生部门要加强监管，以改善该类食品的安全性。

4 小结

本实验得出，当膨松剂3%(以面粉质量计)，经180 ℃的油温中炸制2min，制得的油条丙烯酰胺含量为最低值4.836 mg/kg，油条制品色泽金黄，外观形状整齐，气孔均匀，孔壁薄，复原性好，口感咸香适口，可供推广应用。控制油条中丙烯酰胺的生成，对指导人们的安全饮食和健康生活具有积极意义。

参考文献：

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[2] 吴克刚,许淑娥,刘泽奇，等.丙烯酰胺的形成机理危害及预防措施[J].现代食品科技,2007,23(3):57-59.

[3] Rosen J,Heilenas K E.Analysis of acrylamide incooked foods by Liquid chromatography tandem mass spectrometyr[J]. Analyst,2002,127(7):880-882.

[4] 张根义.热加工食品中丙烯酰胺的形成机理和风险分析[J].无锡轻工大学学报,2003,22(4):91-94.

[5] 张艳,李永哲,张扬，等.Box-behnken设计-响应面法优选平菇中多糖的超声波辅助纤维素酶提取工艺[J].西北药学杂志,2014,29(1):1-5.

[6] 郝亚楠,费永乐,张文玲，等.紫外分光光度法快速测定油炸食品中丙烯酰胺的含量[J].粮食加工,2013,38(1):73-75.

[7] 张根义.热加工食品中丙烯酰胺的形成机理和风险分析[J].无锡轻工大学学报,2003,22(4):91-99.

[8] 张辉珍,梁惠,刘颖.食品中丙烯酰胺含量及其产生因素分析[J].青岛大学医学院学报,2011,47(4):301-304.

[9] 付苗苗.食品中丙烯酰胺检测技术研究进展综述[J].粮食加工,2014,39(6):65-68.

(责任编辑：潘 英)

Process Optimization and Acrylamide Control of Deep-Fried Dough Sticks

ZHANG Wu-jin, ZHENG Mei-zhen

(Life Sciences and Technology Scholl, Lingnan Normal University, Zhanjiang, 521048, Guangdong, China)

Abstract：Taking into consideration acrylamide content and sensory evaluation, the article explores new technology on healthy deep-fried dough sticks by Response Surface Methodology (RSM). The results show that the optimum parameters for deep-fried dough sticks are: total raising agent 15g, fry temperature 180℃, acrylamide content 4.836mg/kg (the minimum level in sticks fried in 2min). The results also indicate that deep-fried dough sticks thus made are with golden color, regular shape, uniform pores, thin walls, great resilience and crispy salty palatable taste.

Key words：deep-fried dough sticks; acrylamide content; process optimization; UV spectrophotometry; RSM

收稿日期：2015-04-11

基金项目：国家星火计划项目(2014GA780059)；岭南师范学院校自然科学基金项目(L1206)

作者简介：张伍金(1986-)，女,广东湛江人,岭南师范学院生命科学与技术学院助教,硕士,从事烹饪营养与卫生学研究; 郑美珍(1991-),女,广东廉江人,岭南师范学院生命科学与技术学院在读本科生,从事烹饪工艺研究。

中图分类号： Ts 201.2

文献标识码： A

文章编号： 1009-4717(2015)02-0042-07