油脂煎炸过程质量安全风险研究进展

刘海兰，刘玉兰，陈 刚，安 骏

(1.河南工业大学 粮油食品学院，郑州 450001； 2.中粮福临门食品营销有限公司，北京 100020)

油脂煎炸过程质量安全风险研究进展

刘海兰1，刘玉兰1，陈 刚2，安 骏2

(1.河南工业大学 粮油食品学院，郑州 450001； 2.中粮福临门食品营销有限公司，北京 100020)

食品的油脂煎炸是一个复杂的物理化学过程。在持续高温条件下，油脂易发生热氧化、热聚合、热分解、热水解等反应，与此同时煎炸食材也对油脂品质变化产生影响。煎炸食品以诱人的色、香、味为人们所喜爱，但煎炸食品也会因油脂煎炸过程产生的极性组分、氧化甘油三酯聚合物、多环芳烃、3-氯丙醇酯、反式脂肪酸等有害成分存在食品安全风险。深入系统研究油脂煎炸过程可能存在的质量安全风险及风险因子，研究油脂煎炸过程质量安全可控的技术和措施，保证煎炸食品的质量安全，是食用油行业和食品加工业高度关注的内容。对油脂煎炸过程中可能产生的质量安全风险及风险因子进行分析归纳，并对近年来油脂煎炸过程质量安全风险控制的研究进展进行综述。

油脂煎炸； 质量安全； 有害成分； 风险控制

煎炸是一种传统的食品烹饪方式，历史悠久。煎炸食品因其独特的口感和风味为人们所喜爱。煎炸食品的消费量逐年递增，煎炸油用量也达数百万吨。然而煎炸食品存在着许多的健康风险，如煎炸食品的高含油量和高热量，高温煎炸过程中油脂发生热氧化、热聚合、热分解、热水解产生的有害成分如极性组分、聚甘油酯、多环芳烃、3-氯丙醇酯、反式脂肪酸等，这些有害成分会吸附在煎炸食品上，长期食入这种煎炸食品就会对人体健康造成危害。近年来随着人们对食品安全意识的提高，煎炸油及煎炸食品的质量安全也受到更多关注，认识到高质量的煎炸食品不仅要有美味的口感，更要安全营养。很多学者对煎炸油及油脂煎炸过程进行研究，包括煎炸专用油的研究开发、煎炸专用油的品质控制、煎炸过程质量安全风险控制等。本文就油脂煎炸过程中可能产生的质量安全风险及风险因子进行分析归纳，并对近年来油脂煎炸过程质量安全风险控制的研究进展进行综述。

1 油脂煎炸过程的风险成分

1.1 油脂煎炸过程的极性组分

极性组分(PC)是指在煎炸食品条件下，油脂发生一系列的热氧化、热聚合、热分解和水解反应，产生的一些比正常植物油分子(甘油三酯)极性大的成分。极性组分主要反映的是植物油的氧化劣变程度，也在一定程度上反映出煎炸油的安全品质。

郝乾有等[1]对玉米油煎炸不同含水量食材过程PC含量变化进行研究，结果发现玉米油的酸值和PC含量均随煎炸时间的延长和食材含水量的增加而呈现上升趋势。马玉婷[2]研究了玉米油煎炸油条过程中PC含量的变化，结果表明，煎炸初始和煎炸32 h时玉米油中PC含量分别为3.81%和30.16%，随煎炸时间延长PC含量显著增加。刘玉兰等[3]对大豆油、米糠油和棕榈油在煎炸油条过程中PC含量变化进行研究，结果表明，煎炸初始大豆油、米糠油、棕榈油的PC含量分别为0.77%、6.19%和8.12%，煎炸32 h后PC含量对应增加至27.11%、31.84%和29.18%，均超出GB 7102.1—2003《食用植物油煎炸过程中的卫生标准》中PC含量不超过27%的限量规定。周雅琳等[4]对食用油煎炸过程影响PC生成的因素进行了研究，结果发现煎炸油中PC含量不仅与煎炸温度和煎炸时间呈正相关，还与煎炸油品种、煎炸原料品种有关。

杨灵洁等[5]利用反复煎炸食品的食用油进行小鼠动物实验，结果发现，煎炸油中某些极性物质可能吸附在煎炸食品表面，对小鼠脏器和血清指标的影响随油脂煎炸次数不同而产生不同程度的损害。蔡文辞[6]对煎炸油中总极性化合物的细胞毒性进行研究，结果表明，随着极性化合物浓度的增加和作用时间的延长，其对细胞生长的抑制作用显著增强，同时细胞形态发生变化以及细胞凋亡率增加。国外文献也有关于极性化合物影响基因突变、染色体变异如乳腺癌等的报道[7]。这些研究表明极性化合物对人类健康存在一定的威胁。

1.2 油脂煎炸过程的氧化甘油三酯聚合物

油脂煎炸过程产生的氧化甘油三酯单体通过C—C、C—O、O—O等共价键相互结合形成极性甘油三酯聚合物，称为氧化甘油三酯聚合物(TGP)。TGP主要包括氧化甘油三酯二聚物(TGD)和氧化甘油三酯寡聚物(TGO)。油脂煎炸过程中TGP形成机理尚不明确[8]，根据对煎炸油中TGP的有限报道，油脂煎炸受热反应可分为3部分：一部分油脂受热发生氧化聚合生成ox-TG、TGP，使得油脂黏度增加，附着在煎炸食品表面造成油脂损失；一部分油脂发生分解生成小分子物质如醛、酮等，受热挥发；还有一部分油脂发生水解反应生成游离脂肪酸、甘油一酯、甘油二酯等。欧洲一些国家把TGP作为油脂深度煎炸的特征指标并作出限量规定，如荷兰16%、法国14%、比利时和捷克均为10%。曹文明等[9-10]对氧化甘油三酯及甘油三酯聚合物与油脂氧化程度的关联性进行研究，并对来源不同、精炼程度不同的餐厨废弃油脂(包括烹饪、煎炸等)样品中的TGP含量变化进行分析对比，结果表明，TGP与油脂的氧化程度密切相关，是高温烹饪所特有的产物，采用TGP、ox-TG等指标可用于鉴别高度劣变的油脂。李东锐等[11]对大豆油、棕榈油的调和油(1∶1)煎炸鸡肉、土豆、萝卜、鱼肉过程中，煎炸油中TGP含量的变化进行研究，结果表明，温度控制在(180±5)℃，煎炸持续约8 h，在4、8 h取煎炸油样，油样的聚合物含量分别为6.37%、17.31%，TGP含量随煎炸时间延长明显增加。

油脂高温煎炸过程形成的某些聚合物对人体有毒。环状单聚体和二聚体均可致动物肝肿大、生长缓慢、生育功能障碍等，毒性较强；TGP具有明显的生物学毒性，对机体免疫功能具有一定的损伤作用[12]；长时间摄入和积累在体内会影响细胞正常的新陈代谢，对人体健康造成不利影响。

1.3 油脂煎炸过程的多环芳烃

多环芳烃(PAHs)是指2个或者2个以上芳香环稠合的一系列芳烃化合物及其衍生物，是重要的环境和食品污染物，迄今已发现有200多种，由于苯并(a)芘(B(a)P)最早被发现且致癌性强，故常以B(a)P 作为PAHs的代表。PAHs普遍具有致畸、致癌和致突变作用，重质(含有5个或5个以上芳香环)PAHs的毒性高于轻质(含有2～4个芳香环)PAHs[13]。国际癌症研究中心(IARC)列出的94种对实验动物致癌的化合物，其中15种属于PAHs。

人群流行病学研究表明，食品中B(a)P的含量与胃癌等多种肿瘤的发生有一定的相关性，常吃煎炸食品的人的发病率远高于不吃或者极少吃煎炸食物的人[14]。Chen等[15]在2007年报道了深度煎炸产生的PAHs比蒸煮方式释放出的要高6倍。石龙凯等[16]对大豆油、米糠油、棕榈油煎炸油条过程中PAHs含量的变化进行研究，结果表明，随着煎炸时间的延长，3种煎炸油中B(a)P和PAHs含量均呈现明显上升的趋势。罗凡等[17]对油茶籽油煎炸面条、豆腐、香蕉、瘦肉过程中B(a)P含量变化进行研究，结果表明，B(a)P在初始煎炸时的增幅不大，在煎炸12 h后B(a)P含量明显增加，在煎炸豆制品时B(a)P增幅最大。

1.4 油脂煎炸过程的3-氯丙醇酯和缩水甘油酯

3-氯-1,2-丙二醇(简称3-氯丙醇，3-MCPD)是氯丙醇类化合物。氯丙醇类化合物与脂肪酸发生酯化反应生成氯丙醇酯，3-氯丙醇酯(3-MCPD酯)即是氯丙醇酯的一种。缩水甘油酯(GEs)是缩水甘油和脂肪酸的酯化产物。

周红茹等[18]以环酰氧鎓离子为中间体对3-MCPD酯的形成机制进行分析，认为甘三酯(TAG)、甘二酯(DAG)、甘一酯(MAG)是形成3-MCPD酯的前体物质，环酰氧鎓离子作为反应过程中的桥梁，氯离子攻击环酰氧鎓离子的环结构，开环形成3-MCPD酯。

当前对于3-MCPD酯的危害研究有两个方面。一方面是通过人体外模拟实验说明3-MCPD酯在肠道中可以被脂肪酶水解生成3-MCPD，然后经人体吸收，产生毒性。Seefelder等[19]利用同位素标记法模拟人体肠道对植物油中3-MCPD单酯或者双酯的消化过程，结果表明，3-MCPD单酯在脂肪酶作用下3-MCPD的产率可达95%，而3-MCPD双酯释放出3-MCPD的速度较慢。另一方面说明3-MCPD酯自身带有一定的毒性[20-21]。Liu等[22]对瑞士小鼠进行3-MCPD单酯和双酯急性经口毒性研究以及在NRK-52E大鼠肾脏细胞中的细胞毒性研究，结果表明，3-MCPD单酯的半数致死剂量(LD50)为2 676.81 mg/kg，期间小鼠表现为体重下降、精子细胞数减少、死亡小鼠的肾小管坏死等症状。

德国风险评估委员会(BfR)根据毒理学实验提出缩水甘油酯(GEs)本身不具有致癌性，但是其在体内进行脂质代谢可以分解产生缩水甘油，并且能在动物实验中表现出影响基因毒性的致癌物[21]。

与氯丙醇类相似，缩水甘油酯在油中不仅以酯化的形式存在，也可能以缩水甘油的形式存在。目前我国还未有关于食用油包括煎炸油中3-MCPD酯和GEs的限量标准。

Wong等[23]对棕榈油煎炸薯条(含盐量0%、1%、3%、5%)过程中3-MCPD酯和GEs含量的变化进行研究，结果表明，随着煎炸温度升高、煎炸时间延长和NaCl浓度增加，3-MCPD酯含量和GEs含量增加。报道称在一些食品中3-MCPD酯的含量远高于3-MCPD的含量[24]。

1.5 油脂煎炸过程的反式脂肪酸

反式脂肪酸(TFA)是分子中至少含有一个反式双键的非共轭不饱和脂肪酸。天然存在的不饱和脂肪酸多为顺式结构，但是在油脂煎炸或者高温加工过程中，油脂中不饱和脂肪酸的双键可能会发生位置的改变(位置异构)或从顺式变为反式(顺反异构)，从而产生TFA。TFA多为固态或半固态，熔点较高。

研究表明，大量食用含反式脂肪酸的食物会加速动脉硬化[25]，易导致人体肥胖、冠心病、糖尿病等疾病。

王维涛等[26]对玉米油、鱼油调和油煎炸面片过程中TFA含量变化进行研究，结果表明，相同温度下，随着煎炸时间延长至3 h，鱼油调和油中TFA最高增至2.25%，玉米油中TFA最高增至5.43%。王莹辉[27]对米糠油煎炸油条过程TFA含量进行研究，结果表明，煎炸32 h后米糠油中TFA由最初的1.75%增加到2.15%。吴晓华[28]对棉籽油煎炸油条过程中TFA含量变化进行研究，结果表明，在煎炸26 h后TFA含量由煎炸前的1.04%增加到1.23%。罗凡等[17]对油茶籽油煎炸不同食材过程中TFA含量的研究表明，TFA受煎炸温度和煎炸时间的影响很大，相同煎炸条件下，TFA含量上升幅度为面条gt;豆腐gt;香蕉gt;瘦肉。

2 油脂煎炸过程质量安全风险的控制

2.1 相关标准的规定

GB 7102.1—2003《食用植物油煎炸过程中的卫生标准》中规定酸值(KOH)不大于5 mg/g、羰基值不大于50 meq/kg、极性组分含量不大于27%。GB 2762—2012《食品安全国家标准 食品中污染物限量》规定多环芳烃中B(a)P含量不大于10 μg/kg。欧盟No835/2011中规定B(a)P含量不大于2 μg/kg，PAH4即苯并(a)蒽、、苯并(b)荧蒽、苯并(a)芘4种多环芳烃的总量不大于10 μg/kg。 GB 2762—2012仅规定3-MCPD在固态调味品、液态调味品中限量分别为0.4、1.0 mg/kg。欧盟食品科学委员会(SCF)以及联合食品添加剂专家委员会(JECFA)等规定3-MCPD限量为2 μg/(kg·d)摄入量(TDI)。奥地利明确规定煎炸油中FFA含量不大于0.4%。在GB 10767—2010《食品安全国家标准 较大婴儿和幼儿配方食品》中明确规定TFA含量不得超过总脂肪酸含量的3%。此外GB 23347—2009《橄榄油、油橄榄果渣油》中规定初榨橄榄油中TFA含量不大于0.1%。

2.2 煎炸油的合理选用

对理想煎炸油的要求：合理的脂肪酸组成(约为饱和脂肪酸20%、油酸50%、亚油酸30%、亚麻酸3%)既能延长煎炸油寿命又有利于煎炸食品的营养健康；煎炸油中丰富的天然抗氧化成分对延长煎炸油寿命和煎炸食品营养有益；煎炸油中杂质含量如磷脂、甘二酯、甘一酯等容易诱发煎炸油品质劣变的成分应尽量少；煎炸食品的起酥性好、色泽和风味好、吸油量少；发烟点低、不易起泡冒烟、有良好的风味。彭鑑君等[29]对油炸马铃薯制品进行研究，发现亚油酸和亚麻酸含量高的大豆油稳定性差，亚麻酸含量高的葵花籽油需在煎炸前经部分氢化处理。刘玉兰等[30]研究了花生油、玉米油、大豆油、棕榈油4种油脂的煎炸性能，结果发现不同油脂在同一煎炸条件下的稳定性不同，单一油脂无法完全满足煎炸专用油的要求，因此研究开发了煎炸专用调和油。王莹辉[27]对米糠油、大豆油、棕榈油和米糠调和油进行多种食材的煎炸，给出了最佳的米糠煎炸调和油配方。

2.3 煎炸食材处理

煎炸食材对煎炸油的品质产生影响。王莹辉[27]研究了米糠油煎炸不同食材(油条、薯条、鸡翅、豆腐)时煎炸油品质的变化，发现不同煎炸食材因所含主要组分的不同，对煎炸油品质劣变呈现出不同程度的影响；酸值增幅最大的是豆腐，羰基值和TFA含量增幅最大的是油条。王兴国等[31]选择棕榈起酥油(42℃)对不同食材(海鲜类、鸡类、薯类)进行煎炸,结果发现煎炸油品质劣变速度由快到慢依次为海鲜类、鸡类、薯类产品。因为在油脂煎炸过程中，煎炸食材自身成分会和煎炸油发生反应，如煎炸食材表面的蛋白质和氨基酸等易在高温条件下与煎炸油中的羰基化合物发生反应，产生一些有害物质如TFA、丙烯酰胺、极性化合物、杂环胺、PAHs等。因此，可以选择裹粉煎炸以尽量减少食材对煎炸油品质的影响。

2.4 煎炸抗氧化剂的应用

煎炸专用油的品质劣变很大程度源于油脂的氧化，因此选用适合高温煎炸的抗氧化剂是延缓煎炸油劣变、减少煎炸油和煎炸食品中有害成分的一项重要措施。目前常用的人工合成抗氧化剂有丁基羟基茴香醚(BHA)、二丁基羟基甲苯(BHT)、没食子酸丙酯(PG)和叔丁基对苯二酚(TBHQ)[32]。天然抗氧化剂有茶多酚、维生素E、类胡萝卜素、大豆异黄酮、生物类黄酮、甾醇类化合物等[33]。樊之雄等[34]对BHA、BHT、TBHQ、茶多酚、植酸、维生素E对高温加热棕榈油劣变的控制效果进行研究,结果表明，人工合成抗氧化剂的抗氧化效果最好的是TBHQ，最佳添加量为0.012 g/100 g，天然抗氧化剂维生素E的最佳添加量为 0.8 g/100 g。刘向[35]对煎炸油复合抗氧化稳定剂(TBHQ加柠檬酸和VC作增效剂)进行研究，结果表明，复合抗氧化剂对过氧化值、酸值和羰基值的抑制作用最大，复合抗氧化剂比单一抗氧化剂对延长煎炸油寿命具有更好的效果。因此，开发和选用适合于高温煎炸的复合抗氧化剂可能对减少煎炸专用油品质劣变和延长煎炸食品货架期有重要作用。

2.5 煎炸方式的改善

肖建东等[36]研究了生产条件对方便面煎炸油酸值的影响，结果表明，随煎炸时间的延长，产能小、面块克重小和间断式生产线的煎炸油酸值上升速度快。反之，煎炸油酸值的升高较为缓慢。对煎炸专用油定期进行过滤，及时去除油脂中残存的过氧化物、高分子聚合物、碳化的面粉颗粒等杂质，可以有效改善煎炸专用油品质。Bheemreddy等[37]证实菜籽油煎炸中极性组分的生成受到每日使用硅酸钠-活性白土过滤操作的抑制。此外，避免煎炸过程油脂与氧气接触、添加新油等也可以减缓煎炸油的品质劣变。

3 结 论

煎炸食品因色香味的独特优势不会被其他食品所取代，但煎炸过程油脂中风险成分的形成及其对煎炸食品安全的不良影响更不能忽视。了解油脂煎炸过程可能存在的食品安全风险，深入系统研究对煎炸过程极性组分、聚合物、多环芳烃、3-氯丙醇酯、反式脂肪酸等有害成分有效可控的技术方法，提高煎炸食品的质量安全，保证消费者在享用美味煎炸食品的同时更享受到煎炸食品的安全和营养，应是煎炸油的研发方向。

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Reviewonqualityandsafetyrisksoffryingoil

LIU Hailan1, LIU Yulan1, CHEN Gang2, AN Jun2

(1.College of Food Science and Technology, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001, China； 2. COFCO Food Sales amp; Distribution Co., Ltd., Beijing 100020, China)

Frying food in oil is a complex physical and chemical process. Under continuous high temperature condition, oil is prone to thermal oxidization, thermal polymerization, thermal decomposition, thermal hydrolysis and other reactions, meanwhile, fried food materials also have a certain impact on the quality of oil. Fried food was loved by people for the attractive fragrance, unique taste and golden color, but it has safety risks for the polar components(PC),oxidized triglyceride polymers (TGP),polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs), trichloropropanol ester(3-MCPD ester),transfatty acids(TFA) and other harmful ingredients produced during frying. Depth systematical study of the possible quality safety risks and risk factors in the frying process, quality safety technology and measures during oil frying process, and quality safety assurance of fried food were the highly attention of edible oil industry and food processing industry. The quality safety risks and risk factors that maybe generated during frying were analyzed and summarized up and the quality safety risk control of frying process was also reviewed.

oil fring;quality safety;harmful ingredient;risk control

TS207;R154

A

1003-7969(2017)11-0103-05

2017-03-05

“十三五”国家重点计划支持项目子课题(2016YFD0401405)

刘海兰(1993)，女，硕士研究生，研究方向为煎炸油质量安全风险控制(E-mail)liuyl7446@163.com。

刘玉兰，教授，硕士生导师(E-mail)liuyl7446@163.com。