3种植物油在不同烹饪方式下的风味成分对比研究

苏晓霞， 苏 迪， 郭 斐， 马明娟， 于 淼， 侯雯惠， 卞 祺

(中粮营养健康研究院有限公司; 营养健康与食品安全北京市重点实验室;老年营养食品研究北京市工程实验室,北京 102209)

油是烹饪必不可少的材料，在烹饪加工过程中, 油脂扮演了非常重要的角色，虽然其本身并不构成菜肴风味的主体，但是如果缺少了油脂，将使菜肴的风味质量大打折扣。油脂可以增加食物表面的光泽和颜色，还可赋予烹饪食物特殊的风味与口感[1，2]。烹饪时，油脂对菜肴风味的表现有着关键性的作用, 因为油脂不仅是食材风味成分的载体,直接影响风味成分的释放，同时，油脂本身也具有独特的香味，在烹饪时起到增香、调香的效果[3]。菜籽油、花生油、芝麻油作为具有中国代表性的植物油，深受消费者喜爱。菜籽油在川菜中被广泛使用，其独特风味可与各种食材及香辛料融合的淋漓尽致，被称为川菜的灵魂。花生油、芝麻油在拌炒及蘸料中广泛使用，不但可以保留食材的原味，还可以使菜肴的风味更加浓郁。不同的植物油受原料、提取过程和储藏方式等因素的影响，其风味呈现很大的差异[4-6]。目前关于不同原料、不同加工工艺以及不同等级植物油的风味研究较多[7-10]，也有少量关于植物油在烹饪过程中品质变化的研究，包括理化特性、营养指标、有害物质等[11-14]，但关于植物油在不同烹饪条件下的风味成分以及其加工适用性的相关研究鲜见报道。

本研究以菜籽油、花生油、芝麻油3 种最常见的浓香植物油为原料，以挥发性物质含量较少的土豆为载体，模拟日常的烹饪方式(不添加调味料)，制作凉拌土豆丝、爆炒土豆丝、油炸土豆条3种菜品，采用感官分析技术对菜肴风味特征进行分析，同时采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术(HS-SPME-GC-MS)对菜肴风味成分进行鉴定，旨在探究浓香植物油在不同烹饪方式下风味变化规律，为掌握食用油在烹饪加工过程中的风味表现积累科学数据，为其烹饪加工适用性提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

市售浓香压榨菜籽油、浓香压榨花生油、小磨芝麻油，鲜土豆，保存在4 ℃冰箱待用。2-甲基-3-庚酮标准品(纯度≥95%)。

1.2 仪器与设备

8890-5977B 气相色谱-质谱联用仪，CTC多功能自动进样器，DB-Wax极性柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)，30/50 μm DVB/CAR/PDMS萃取头(2 cm)，多功能土豆刨丝器，多功能电磁炉。

1.3 样品前处理

土豆清洗去皮，采用刨丝器将土豆切成直径为0.2 cm的长丝和直径为1.0 cm的长条，进行菜肴制作。凉拌土豆丝的制作：称取100 g土豆丝，放入沸水中煮沸1 min后过凉水冷却10 min，沥水后放入20 g食用油搅拌均匀。爆炒土豆丝的制作：称取200 g土豆丝，电磁炉功率设置1 800 W加热锅体15 s，倒入50 g食用油加热30 s，放入土豆丝快速翻炒60 s。油炸土豆条的制作：称取100 g土豆条，将500 g油倒入煎炸锅中，油温预热到(180±5)℃煎炸土豆条 4 min。

1.4 感官分析

感官评价员小组由10位经验丰富的专家评价员组成，采用定量描述性分析法(QDA)对菜肴的风味属性强度进行评价。首先，针对菜肴的风味特性产生统一的描述词，培训后进行感官评价。选择烤香味、焦香味、生青味、糊味、协调感作为评价指标，使用10 cm的线性标度对5个属性进行评价，0表示完全没感受到，10表示样品属性的强度最强。

1.5 GC-MS分析条件

方法：20 mL样品瓶中加入5.00 g样品、3 μL 2-甲基-3-庚酮溶液(内标，816 mg/L辛癸酸甘油酯)。顶空瓶置于60 ℃加热槽中平衡20 min，将已活化的萃取头插入到顶空中吸附挥发性物质30 min后插入GC进样口，热解析5 min。进样口温度为 250 ℃。

GC条件：DB-Wax极性柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；载气为高纯氦气(纯度>99.99%)；流速1.2 mL/min；采用不分流模式。升温程序：柱温起始温度45 ℃，以4 ℃/min速率升温到180 ℃，保持2 min，再以10 ℃ /min到230 ℃，保持6 min。

MS条件：传输线温度230 ℃，电子能量70 eV，电子电离源温度250 ℃，四极杆温度为150 ℃，质量扫描范围40～500m/z，采用全扫描模式。

1.6 数据分析与处理

所有指标测定重复3次。通过检索NIST14谱库，选择正反匹配度均大于800(最大值1000)的化合物，并结合保留指数(RI)进行定性分析。采用内标法，以2-甲基-3庚酮为内标计算各挥发性物质的相对含量。采用Microsoft Excel 2016软件对数据进行处理与分析，实验数据以平均值表示。

2 结果与分析

2.1 感官分析

菜肴的风味属性强度通过QDA测得。QDA是感官分析中最常用的描述性分析方法[15]，该方法采用专业评价员明确评价指标，规范评价技巧以及评分标准，最终明确样品的感官特性强度。菜肴的评价最终选择烤香味、焦香味、生青味、糊味、协调感为评价指标。

要求评价员对样品的风味属性强度进行感官评价，针对每一种植物油，以雷达图的形式呈现不同烹饪条件下菜肴的风味特征分布，如图1所示。研究发现，相同的食材与烹饪方式，不同的植物油为原料加工的菜肴风味是有明显差异的。通常情况下，非热加工能够直接反映出植物油本身的风味特点，从图1a和图1b中可以看出菜籽油及花生油凉拌土豆丝具有明显的生青味，尤其是花生油表现比较突出，花生油凉拌土豆丝其他风味特性强度均较低，表明花生油在低温的条件下不容易散发风味成分，容易放大生青味；从图1c中可以看出芝麻油凉拌土豆丝的烤香味、焦香味突出，协调感最强，说明芝麻油在低温的条件下就能够充分释放自身的风味成分，并且和食材能够较好融合。另外，在不同的烹饪方式下，同一种植物油为原料加工菜肴的风味也是有差异的，温度是一个非常重要的影响因素，从图1可以看出，热加工能够明显减弱菜籽油和花生油的生青味，提升烹饪菜肴的协调感，能够增加芝麻油烹饪菜肴的糊味，从而降低菜肴整体协调性。

图1 不同烹饪条件下菜肴的感官特性分布图

2.2 挥发性物质分析

2.2.1 不同烹饪方式下菜肴挥发性物质分析

采用HS-SPME-GC-MS法对9道菜肴中挥发性物质进行鉴定。共鉴定出169种挥发性物质，包括醇类21种、酚类9种、腈类15种、硫化物6种、醛类28种、酸类9种、酮类19种、酯类6种、烃类14种以及杂环类42种。与文献对比，凉拌菜肴中的挥发性物质的构成与原料植物油自身的挥发性物质构成相似[4,9,16]，这是因为凉拌属于非热加工的烹饪方式，能够最大程度的保留食材原有的品质以及食用油自身的风味成分。与此相反，可以发现爆炒和油炸方式下菜肴中的挥发性物质在构成上产生了较大的变化，爆炒、油炸与凉拌相比，菜籽油组、花生油组以及芝麻油组中热加工的菜肴中分别新增44、39、18个挥发性物质，这是因为随着温度的升高，一方面食用油中的挥发性物质会分解或者从食用油中扩散到空气中；另一方面油脂和食材在高温的环境中接触会发生一系类复杂的相互作用从而产生一些新的挥发性物质，在快速的传热和传质的过程中影响了食材的风味特征[17]。这些反应包括了脂肪的氧化降解、美拉德反应、焦糖化反应以及氨基酸降解反应，反应过程中产生大量新的化合物，包括很多醇、酚、醛、烃、酮、酯以及杂环化合物[18,19]。土豆的香气很弱，但是熟化后也存在一些特殊的风味成分，其中由氨基酸中蛋氨酸降解产生的甲硫基丙醛是熟化土豆的关键风味成分[20,21]。在爆炒土豆丝和油炸土豆条中发现了大量的3-甲硫基丙醛，同时，油炸所产生的3-甲硫基丙醛的含量显著高于爆炒，对比3种植物油，菜籽油和芝麻油更能促进3-甲硫基丙醛的产生。

2.2.2 以菜籽油为原料，不同烹饪方式下菜肴挥发性物质分析

菜籽油烹饪的3道菜肴中共鉴定出102种挥发性物质，其中共有成分20种。在菜籽油凉拌土豆丝、菜籽油爆炒土豆丝、菜籽油油炸土豆条中分别鉴定出58、55、53种挥发性物质，挥发性物质的总含量分别为7 018.603、7 659.742、3 388.916 μg/kg。由图2可以看出，3道菜肴中挥发性物质的种类和含量有较大差异，菜籽油凉拌土豆丝以及爆炒土豆丝中挥发性物质的含量明显高于菜籽油油炸土豆条。菜籽油凉拌土豆丝中含有较多的腈类、硫化物，其质量分数占所有挥发性物质总质量分数的80%以上，这些物质是菜籽在加工过程中由硫苷葡萄糖苷(GLS)降解产生的[16]。腈类、硫化物普遍沸点较低且易挥发，因此绝大数腈类、硫化物在菜籽油爆炒以及油炸菜肴中均未检测到。热加工的菜肴中，新增了44个挥发性物质，其中爆炒、油炸所产生的醛含量是凉拌菜肴中醛含量的183倍和67倍。原因可能与加热方式有关，爆炒是瞬时的高温加工方式，油炸是长时间的高温加工方式，在爆炒的过程中，食用油与食材接触的瞬时温度更高；另一方面，油炸同时传质和传热会改变食物表面，形成一层外壳，在减少了食材与食用油接触面积的同时更多保留了食材的风味。

图2 菜籽油组挥发性物质种类及含量比较

2.2.3 以花生油为原料，不同烹饪方式下挥发性物质分析

花生油烹饪的3道菜肴中鉴定出77种挥发性物质，其中共有成分21种。在花生油凉拌土豆丝、爆炒土豆丝、油炸土豆条中分别鉴定出38、56、47种挥发性物质，挥发性物质的总含量分别为2 431.177、7 159.443、8 080.042 μg/kg。由图3可以看出，3道菜肴中挥发性物质的种类与含量均有较大差异，花生油爆炒土豆丝以及油炸土豆条中挥发性物质的含量明显高于花生油凉拌土豆丝。花生油凉拌土豆丝中挥发性物质的种类少和含量低，可能是花生油凉拌土豆丝感官属性强度较低的主要原因。爆炒土豆丝以及油炸土豆条挥发性物质的含量较高，与凉拌土豆丝相比新增了39个挥发性物质，尤其是醛类物质，爆炒、油炸所产生的醛类物质的总含量是凉拌菜肴中醛含量的140倍和133倍。

图3 花生油组挥发性物质种类及含量比较

2.2.4 以芝麻油为原料，不同烹饪方式下挥发性物质分析

芝麻油烹饪的3道菜肴中鉴定出88种挥发性物质，其中共有成分37种。在芝麻油凉拌土豆丝、爆炒土豆丝、油炸土豆条中分别鉴定出70、57、58种挥发性物质，挥发性物质的总含量分别为6 170.480、2 772.084、3 626.578 μg/kg。从图4可以看出，3道菜肴中挥发性物质的含量有较大差异，芝麻油凉拌土豆丝中挥发性物质的含量明显高于芝麻油爆炒土豆丝和油炸土豆条。芝麻油凉拌土豆丝中杂环类化合物含量较高，其杂环类化合物的含量占挥发性物质总含量的66.7%，包括吡嗪类、呋喃类、吡咯类、吡啶类以及噻唑类等，其中吡嗪类化合物是芝麻油中含量最丰富的物质之一，在芝麻油凉拌土豆丝中一共发现14种吡嗪类物质，它们是由芝麻中的氨基酸与还原糖在高温条件下发生美拉德反应的产物[22]。噻唑类是芝麻油特有的挥发性物质，可能是由于糖的分解产物与胱氨酸或半胱氨酸的分解产物相互作用产生的[23]。烹饪方式对芝麻油挥发性物质的含量有非常大的影响，在爆炒土豆丝和油炸土豆条中，醇类、酚类、硫化物、酸类、烃类、酮类、酯类物质含量都降低，醛类物质有所上升。

图4 芝麻油组挥发性物质种类及含量比较

2.2.5 风味成分分析

通过文献查阅鉴定出不同浓香植物油烹饪的菜肴中具有90种风味成分。由表1可知，醇类11种、酚类4种、腈类3种、硫化物4种、醛类23种、酸类4种、烃类4种、酮类11种、杂环类24种、酯类2种。杂环类和醛类物质是最主要的风味成分。杂环化合物包括吡嗪类、呋喃类、噻唑类等化合物，对菜肴表现出的烤香味、焦香味和糊味有着重要的贡献，其中吡嗪类化合物作为美拉德反应的中间产物，呈现出烤香、坚果香和烘焙香的风味特征[24,25]，在菜肴中共发现了14个具有风味的吡嗪类化合物，其中3-乙基-2,5-甲基吡嗪(坚果味、烤香味)在9道菜肴中均有发现；呋喃类化合物的形成主要包括焦糖化反应和脂质氧化反应，呈现出焦糖风味特征[26]，在菜肴中主要发现了3个具有风味的呋喃类化合物，包括了2-正戊基呋喃(焦糖味)、2-乙酰基呋喃(焦糖味、咖啡味)、5-甲基呋喃醛(焦糖味)，其中，2-正戊基呋喃在9个样品中均有发现；噻唑类化合物主要以蛋白质热降解产生的含硫氨基酸经过反应产生[27]，具有坚果味和辛辣味，在菜肴中共发现3个具有风味的噻唑类化合物，包括2-甲基噻唑(硫味、洋葱味)、4-甲基噻唑(硫味、烤肉味)、2，4-二甲基噻唑(硫味、蒜味)。醛类化合物主要是脂肪氧化产生，随着油脂氧化程度的加深，醛类化合物还会发生分解或者与其他化学物质发生反应，具有脂肪味、青草味、苦杏仁味、果香味等[28]。在9道菜肴中发现了23个醛类化合物，己醛(青草味)、苯甲醛(苦杏仁味)在9道菜肴中均有发现。醇类、酚类、酸类、烃类、酮类、酯类化合物主要是油脂氧化分解产生的，醇类物质大多呈现青草、蘑菇等香气，包括己醇(青草味)、1-辛烯-3-醇(蘑菇味)等；酚类物质呈现一些烟熏焦糊香气，包括愈创木酚(焙烤味、烟熏味)、4-乙基-2-甲氧基苯酚(烟熏味、焦糊味)等；酮类物质呈现一些果香与脂肪香气，包括甲基庚烯酮(果香)、5-甲基-3-庚酮(油脂香)等；酸类物质呈现一些酸味，这些化合物对菜肴的风味也起着重要作用。

从表1中可以看出，利用不同的植物油制作的菜肴中风味物质的种类和含量有明显差异，其中菜籽油爆炒土豆丝、花生油爆炒土豆丝、花生油油炸土豆条、芝麻油凉拌土豆丝中风味成分的总含量相对较高，分别为7 117.947、6 460.929、7 519.431、5 627.190 μg/kg。另一方面，利用不同的植物油制作的菜肴中风味成分的构成也有较大差异，菜籽油组中特有的风味成分有11个，主要以醇类物质与酮类物质为主，其中硫苷降解产物是菜籽油自身独特的风味成分，包括了5-己腈(辛辣味)、3-丁烯基异硫氰酸酯(辛辣味，香辛料味)；花生油组中特有的风味成分有10个，主要以醛类物质和酮类物质为主，包括(E)-2-戊烯醛(坚果味)、2-壬酮(果香味)；芝麻油组中特有的成分16个，其中二甲基三硫(硫味、洋白菜味)、2-甲基噻唑(硫味、洋葱味)、4-甲基噻唑(硫味、烤肉味)、2，4-二甲基噻唑(硫味、蒜味)是芝麻油中的特征风味成分，这些特有成分主要以酚类物质和杂环类物质为主。

表1 菜肴样品的风味成分结果

续表1

3 结论

植物油种类和烹饪方式均对菜肴风味有显著影响。菜籽油凉拌菜肴中具有一定的生青味，在热加工中随着硫苷产物含量的下降，醛类、酸类等风味成分含量的增加，菜肴感官协调感有所提升，尤其是爆炒的烹饪方式下表现更加突出。花生油凉拌菜肴中具有明显的生青味，在热加工中随着醛类、酸类、烃类、酮类、杂环类等风味成分含量的大量增加，菜肴中的生青味有所降低，焦香、烤香以及协调感明显提升。芝麻油凉拌菜肴中有丰富的杂环类风味化合物，菜肴表现出明显的烤香味、焦香味，在热加工杂环类等风味化合物含量显著下降，同时增加了呈现焦糊味的风味成分，使得菜肴表现出糊味，从而降低菜肴的整体协调性。综合感官特性评价与风味成分分析可以看出，菜籽油适合爆炒、花生油适合爆炒和油炸，芝麻油适合凉拌。