戢穎瑞，羅日明，姚怡心，王衛(wèi)飛，王永華，楊 博，藍(lán)東明,*

（1.華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 廣州 510640；2.廣東粵膳特醫(yī)營養(yǎng)科技有限公司，廣東 佛山 528200；3.華南理工大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 廣州 510640）

甘油二酯（diglycerides，DAG）是食用油脂的天然組分，2009年我國18號(hào)新資源食品公告規(guī)定，以天然食用植物油為原料經(jīng)酶催化等加工工藝獲得DAG質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%以上的食用油脂為甘油二酯油。大量研究證明，甘油二酯油具有高能量低累積的特點(diǎn)，對(duì)人體具有降低體脂、改善脂質(zhì)代謝、調(diào)節(jié)血糖水平等功效。煎炸和烘焙均是國內(nèi)外常見的食品熱加工方式，可以賦予食物特有的口感和風(fēng)味，油脂是烘焙過程必不可少的原料。煎炸和烘焙食品一般具有較高的油脂含量，以甘油二酯油代替普通煎炸、烘焙油脂可以避免體內(nèi)脂肪過量累積，同時(shí)具有改善人體脂質(zhì)代謝等潛在的健康效果。有研究報(bào)導(dǎo)，花王甘油二酯油產(chǎn)品高溫?zé)峒庸ぃ?40 ℃）時(shí)會(huì)產(chǎn)生縮水甘油酯（glycidyl esters，GE）、3-氯丙醇酯（3-monochloropropane-1,2-diol esters，3-MCPDE）等有害物質(zhì)。目前，食品加工過程中3-MCPDE和GE產(chǎn)生規(guī)律的研究多集中于煎炸工藝，主要考察煎炸溫度、時(shí)間、鹽添加量、水分含量、抗氧化劑等因素的影響。烘焙食品中有關(guān)3-MCPDE和GE的研究，主要集中在烘焙條件和非油脂原料對(duì)烘焙產(chǎn)品品質(zhì)帶來的作用效果，對(duì)不同油脂原料烘焙時(shí)3-MCPDE和GE的產(chǎn)生規(guī)律鮮見報(bào)道。

3-MCPDE和GE類物質(zhì)是油脂脫臭精煉、煎炸等高溫條件下易產(chǎn)生的有害物質(zhì)。3-MCPDE在體內(nèi)脂肪酶的作用下易水解為具有致癌作用的氯丙醇，GE在體內(nèi)經(jīng)脂質(zhì)代謝產(chǎn)生具有基因毒性的縮水甘油，3-MCPDE和GE在日常食品及嬰幼兒配方食品中越來越受到關(guān)注。普通食用油主要成分是甘油三酯（triglycerides，TAG）和DAG，單甘油酯（monoglycerides，MAG）含量較少一般低于1%。食用油脂和食品中的3-MCPDE和GE主要來源于甘油酯高溫受熱時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，甘油酯類物質(zhì)在熱處理?xiàng)l件超過一定閾值時(shí)（溫度和受熱時(shí)間），3 種甘油酯（MAG、DAG、TAG）均可能轉(zhuǎn)化為3-MCPDE和GE。李利君等模擬油脂脫臭（氮?dú)獗Ｗo(hù)、240 ℃、加熱2 h）過程考察油脂成分對(duì)3-MCPDE和GE含量的影響，發(fā)現(xiàn)MAG是形成3-MCPDE和GE最具活性的前體物質(zhì)。劉玉蘭等使用花生油對(duì)不同食材進(jìn)行連續(xù)煎炸和間歇煎炸，發(fā)現(xiàn)隨煎炸時(shí)間的延長，煎炸油及空白煎炸油中3-MCPDE含量均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，而GE含量則持續(xù)升高，不同食材煎炸油中3-MCPDE和GE含量有顯著差異。菜籽油二酯油產(chǎn)品在煎炸等熱處理實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定性較差，更在2009年發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)品GE含量遠(yuǎn)高于歐盟限值。甘油二酯油的熱加工應(yīng)用和安全性考察需要進(jìn)一步研究，目前尚缺少采用甘油二酯油為原料的烘焙食品加工過程中3-MCPDE、GE產(chǎn)生機(jī)制及變化規(guī)律的研究報(bào)道。

橄欖甘油二酯油和天然橄欖油脂肪酸組成幾乎一致，不飽和脂肪酸含量高，多為單不飽和的油酸，在煎炸、烘焙等食品的熱加工過程中不易發(fā)生氧化等劣變反應(yīng)。本研究使用不同DAG含量的食用橄欖油制備蘇打餅干。在餅干基本配方的基礎(chǔ)上，考察油脂組成（DAG質(zhì)量分?jǐn)?shù)）、鹽添加量、烘焙工藝條件等對(duì)油脂中3-MCPDE、GE形成和餅干質(zhì)構(gòu)的影響，旨在為甘油二酯類功能性食用油在烘焙食品中應(yīng)用效果和安全性考察，提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

低筋面粉 肇慶福加德面粉有限公司；食用鹽廣東鹽業(yè)集團(tuán)有限公司；小蘇打 山東圣琪生物有限公司；高活性干酵母 安琪酵母股份有限公司。

精煉橄欖油（實(shí)驗(yàn)樣品1） 廣東東莞油脂公司；橄欖二酯油（DAG=80%）（實(shí)驗(yàn)樣品2） 廣東粵膳特醫(yī)營養(yǎng)科技有限公司；其中40% DAG和60% DAG的橄欖油是將精煉橄欖油和80%橄欖二酯油按1∶1和1∶3的質(zhì)量比進(jìn)行物理混合得到；實(shí)驗(yàn)樣品1和實(shí)驗(yàn)樣品2均是油酸為主體，具體脂肪酸組成如表1所示。

表1 精煉橄欖油和橄欖二酯油脂肪酸組成Table 1 Fatty acid composition of refined olive oil and diglyceride-rich olive oil%

3-氯-1,2-丙二棕櫚酸酯、3-氯-1,2-丙二棕櫚酸酯-，棕櫚酸縮水甘油酯、棕櫚酸縮水甘油酯-均為標(biāo)準(zhǔn)品（純度≥97%） 加拿大TRC公司；正己烷（色譜純） 美國Aladdin公司；正庚烷、丙酮、甲苯、苯基硼酸（phenylboronic acid，PBA）、無水四氫呋喃（tetrahydrofuran，THF）、溴化鈉、硫酸、甲醇、硫酸鈉、碳酸氫鈉等（均為色譜純） 美國Sigma公司；實(shí)驗(yàn)用水均為超純水。

1.2 儀器與設(shè)備

TQ8050氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 日本Shimadzu公司；毛細(xì)管色譜柱Equity-1（30 mh0.25 mm，1 μm） 美國Supelco公司；TA-118 XT plus質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro System公司；ATO-HB30HT烤箱 北美電器（珠海）有限公司；HGC-12A氮吹儀 天津市恒奧科技發(fā)展有限公司；HWS-26電熱恒溫水浴鍋 上海一恒科學(xué)儀器有限公司；KM-1030B數(shù)控超聲波清洗器 寧波新芝生物科技股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 蘇打餅干制作

將面粉（100 g）、酵母（1 g）、小蘇打（0.5 g）、脫脂牛奶（60 g）、精煉橄欖油或橄欖二酯油（20 g）和鹽（1 g）混合形成光滑的面團(tuán)。室溫下醒發(fā)20 min后，將面團(tuán)壓成3 mm厚度，切成40 mmh40 mm的餅胚。最后，餅干在160 ℃下烘烤10 min。在相同條件下烤箱直接加熱不含烘焙材料的橄欖二酯油作為空白組。通過改變同一因素下的不同水平，確定不同因素對(duì)3-MCPDE和GE的影響程度，單因素試驗(yàn)條件如表2所示。

表2 烘焙蘇打餅干試驗(yàn)條件Table 2 Experimental conditions for production of soda biscuit

1.3.2 蘇打餅干硬度和黏度測定

采用質(zhì)構(gòu)儀測定蘇打餅干的硬度和黏度，探頭為P/36 R。設(shè)置參數(shù)：測前速率2 mm/s，測試速率1 mm/s，測后速率2 mm/s，觸發(fā)力5 g。每組樣品重復(fù)測試10 次，取平均值。

1.3.3 蘇打餅干中3-MCPDE和GE測定

1.3.3.1 樣品預(yù)處理

將蘇打餅干研磨成粉末，使用正己烷進(jìn)行水浴超聲波提取脂肪后，3-MCPDE和GE參照AOCS Office Method Cd 29a-13的方法進(jìn)行測定。稱量100～10 mg提取油樣置于帶螺旋蓋的玻璃試管中，隨后在試管中加入內(nèi)標(biāo)溶液和THF充分溶解。然后加入酸化的溴化鈉溶液，將GE轉(zhuǎn)化為溴丙醇酯。混合溶液與1.8%的硫酸-甲醇溶液在40 ℃條件下反應(yīng)16 h，最后用PBA衍生后放入進(jìn)樣小瓶中待測。

1.3.3.2 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用檢測

色譜檢測條件：非極性毛細(xì)管色譜柱Equity-1（30 mh0.25 mm，1 μm）；進(jìn)樣溫度250 ℃，進(jìn)樣量1 μL，不分流進(jìn)樣；溶劑延遲時(shí)間7 min；載氣為氦氣，流速為0.8 mL/min；升溫程序：在初始溫度80 ℃保持1 min后，以10 ℃/min升溫至170 ℃，以3 ℃/min升至200 ℃，最后以15 ℃/min升到300 ℃，保持10 min。

質(zhì)譜檢測條件：電離能量70 eV；離子源溫度230 ℃；接口溫度300 ℃；溶劑延遲時(shí)間5 min；采用選擇離子掃描模式檢測，內(nèi)標(biāo)法定量。設(shè)定4 種衍生物的監(jiān)測離子：3-MCPDE衍生物（定量離子/147，定性離子/196、198）；3-MCPDE-衍生物（定量離子/150，定性離子/201、203）；GE衍生物（定量離子/147，定性離子/240）；GE-衍生物（定量離子/150，定性離子/245）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 3-MCPDE和GE標(biāo)準(zhǔn)曲線

食用油脂和普通食品中3-MCPDE檢測方法已有大量研究，一般采用靈敏度高的氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法。以3-MCPDE和GE的標(biāo)準(zhǔn)物含量與內(nèi)標(biāo)物質(zhì)量濃度比為橫坐標(biāo)，相應(yīng)峰面積之比為縱坐標(biāo)得到標(biāo)準(zhǔn)曲線方程，線性系數(shù)均大于0.999（表3）。3-MCPDE回收率范圍為89.39%～106.88%，GE回收率范圍為94.92%～110.15%，且二者的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差均在10%以內(nèi)，具有良好的重復(fù)性與精密度，可用于檢測本研究餅干樣品中3-MCPDE和GE的含量。

表33 -MCPDE和GE標(biāo)準(zhǔn)曲線方程、回收率及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差Table 3 Calibration equations, recoveries and RSDs for 3-MCPDE and GE

2.2 烘焙條件對(duì)3-MCPDE和GE的影響

2.2.1 DAG質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)蘇打餅干中3-MCPDE和GE含量的影響

DAG質(zhì)量分?jǐn)?shù)高的油脂在烘焙中的應(yīng)用研究報(bào)道較少，DAG是天然動(dòng)植物油脂中普遍存在的脂類成分，食用油脂中DAG達(dá)到一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)（一般為27.3%）時(shí)具有改善脂質(zhì)代謝等顯著的生理功能。本研究考察蘇打餅干烘焙加工時(shí)，橄欖油中DAG含量對(duì)3-MCPDE和GE產(chǎn)生的影響。由圖1可知，隨著DAG質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，空白樣品中3-MCPDE和GE的含量無顯著性差異，餅干樣品中3-MCPDE和GE呈現(xiàn)下降趨勢，3-MCPDE由1.05 mg/kg下降到0.71 mg/kg，而GE由0.29 mg/kg下降到0.22 mg/kg。這說明在常用的食品烘焙加工過程中，增加油脂中DAG質(zhì)量分?jǐn)?shù)不會(huì)引起3-MCPDE和GE的產(chǎn)生，這與現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)基本一致。Merkle等用MAG/DAG添加到食材中進(jìn)行間歇煎炸實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不同MAG/DAG質(zhì)量分?jǐn)?shù)的煎炸體系中3-MCPDE和GE無顯著差異。此外，張家楓等發(fā)現(xiàn)橄欖油等植物油脂中3-MCPDE和GE的含量與DAG和MAG總量之間并未顯示出明確相關(guān)性，Shimizu等和李加辛的研究結(jié)果證實(shí)在高溫精煉狀態(tài)下（240 ℃），與其他甘油酯組分相比，MAG對(duì)3-MCPDE和GE的形成影響更顯著。

圖1 不同DAG質(zhì)量分?jǐn)?shù)制備的餅干中3-MCPDE和GE含量Fig.1 Effect of different DAG contents in olive oil on 3-MCPDE and GE contents in soda biscuit

2.2.2 烘焙溫度對(duì)餅干中3-MCPDE和GE含量的影響

甘油酯高溫?zé)崽幚項(xiàng)l件下，溫度是其產(chǎn)生3-MCPDE和GE最關(guān)鍵因素，本研究以DAG質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的橄欖二酯油為原料，鹽添加量1%，在150～180 ℃、烘焙10 min時(shí)，發(fā)現(xiàn)3-MCPDE和GE均呈現(xiàn)隨溫度升高而上升的趨勢（圖2）?？瞻讟悠吩诳鞠渲屑訜?，3-MCPDE和GE含量與餅干樣品中具有相同的變化趨勢。這說明蘇打餅干烘焙過程中，其油脂成分是產(chǎn)生3-MCPDE和GE的主要前體物質(zhì)，且烘焙溫度高于170 ℃時(shí)3-MCPDE和GE增加速率均加快?，F(xiàn)有研究也表明MAG、DAG質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的食用油脂，在高于180 ℃的熱處理?xiàng)l件下3-MCPDE和GE顯著增加。由圖2可知，盡管在較高的溫度（180 ℃）下進(jìn)行烘焙加工，3-MCPDE仍位于歐盟限量安全值（1.25 mg/kg）以下，而餅干和空白組中的GE含量也始終低于0.45 mg/kg，這說明80% DAG質(zhì)量分?jǐn)?shù)的橄欖二酯油用于烘焙食品加工符合國內(nèi)外食品安全法規(guī)。

圖2 不同烘焙溫度下餅干中3-MCPDE和GE含量Fig.2 Effect of different baking temperatures on 3-MCPDE and GE contents in soda biscuit

2.2.3 鹽添加量對(duì)餅干中3-MCPDE和GE含量的影響

油脂高溫加熱時(shí)，鹽中含有的NaCl可以為3-MCPDE的形成提供氯源，當(dāng)使用植物油進(jìn)行煎炸或烘焙食品時(shí)，鹽的過量添加會(huì)導(dǎo)致3-MCPDE的產(chǎn)生。由圖3A可以看出，以DAG質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%的橄欖二酯油為原料、160 ℃烘焙10 min，蘇打餅干中3-MCPDE隨鹽添加量的增加有緩慢上升趨勢（0.68～0.75 mg/kg），空白組中3-MCPDE含量為0.64～1.17 mg/kg，并在鹽添加量超過1%時(shí)增加速率加快。這說明鹽提供氯源存在一定的濃度閾值，Mogol等研究發(fā)現(xiàn)采用不添加鹽的烘焙配方時(shí)3-MCPDE的反應(yīng)速率常數(shù)分別降低85.4%和57.5%。由圖3B可知，不同鹽添加量進(jìn)行烘焙和加熱處理時(shí)，GE含量沒有顯著變化，這表明在本研究中鹽的存在對(duì)GE的形成沒有影響，這與Yildirim等的研究結(jié)論一致。

圖3 不同鹽添加量餅干中3-MCPDE（A）和GE（B）含量Fig.3 Effect of adding different amounts of salt on 3-MCPDE (A) and GE (B) contents in soda biscuit

2.2.4 烘焙時(shí)間對(duì)蘇打餅干中3-MCPDE和GE含量的影響

高溫下過長的受熱時(shí)間是甘油酯中3-MCPDE、GE含量增加的關(guān)鍵因素之一。食用植物油在長時(shí)間的煎炸使用時(shí)3-MCPDE含量會(huì)先增加再降低，這是由于該體系中3-MCPDE的形成低于其分解速率，而GE隨時(shí)間的延長逐漸增加且相對(duì)更穩(wěn)定。在Wong等持續(xù)長達(dá)6 d的煎炸條件下，3-MCPDE呈顯著升高之后下降的趨勢，而GE呈持續(xù)上升趨勢。由圖4可以看出，以DAG質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%的橄欖二酯油為原料、鹽添加量1%，160 ℃烘焙制備蘇打餅干，隨著烘焙時(shí)間的延長，餅干中3-MCPDE由0.7 mg/kg增加到0.84 mg/kg遠(yuǎn)低于國內(nèi)外規(guī)定的安全限量，而GE含量無顯著性增加。

圖4 不同烘焙時(shí)間餅干中3-MCPDE和GE的含量Fig.4 Effect of baking time on 3-MCPDE and GE contents in soda biscuit

2.3 影響MCPDE和GE產(chǎn)生的烘焙因素分析

采用Pearson相關(guān)性分析方法，考察油脂中DAG質(zhì)量分?jǐn)?shù)、烘焙溫度、鹽添加量及烘焙時(shí)間對(duì)3-MCPDE、GE的影響，被測變量之間的相關(guān)程度用相關(guān)系數(shù)表示。

由表4可知，在烘焙過程中油脂中DAG質(zhì)量分?jǐn)?shù)和烘焙時(shí)間與3-MCPDE和GE沒有呈現(xiàn)顯著相關(guān)；烘焙溫度與3-MCPDE和GE的含量呈顯著正相關(guān)，且溫度和3-MCPDE含量相關(guān)系數(shù)最高，達(dá)到0.998；而鹽添加量與GE相關(guān)性弱，與3-MCPDE表現(xiàn)非常強(qiáng)的相關(guān)性。這些結(jié)果表明，在烘焙過程中3-MCPDE和GE的形成，與加熱溫度和鹽密切相關(guān)，影響程度依次為烘焙溫度＞鹽添加量＞烘焙時(shí)間＞DAG質(zhì)量分?jǐn)?shù)。因此，在烘焙食品過程中，不宜采用過高的加工溫度和鹽添加量，這與Mogol等對(duì)烘焙過程中3-MCPDE的反應(yīng)速率常數(shù)的動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果一致。

表4 不同測定指標(biāo)之間Pearson相關(guān)系數(shù)Table 4 Pearson correlation coefficients between baking conditions and 3-MCPDE and GE contents

2.4 烘焙條件對(duì)餅干質(zhì)構(gòu)特性的影響

質(zhì)構(gòu)特性是評(píng)價(jià)餅干品質(zhì)的重要指標(biāo)，考察DAG質(zhì)量分?jǐn)?shù)、烘焙溫度、鹽添加量和烘焙時(shí)間對(duì)蘇打餅干硬度和黏度的影響。由圖5可知，高溫導(dǎo)致蘇打餅干中的水分快速流失而硬度隨著溫度的升高而增加；蘇打餅干的硬度和黏度隨鹽添加量增加無顯著性變化。在橄欖二酯油中DAG質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到40%以上時(shí)蘇打餅干硬度和黏度都明顯更低，DAG質(zhì)量分?jǐn)?shù)繼續(xù)增加時(shí)蘇打餅干的黏度和硬度無明顯差異（圖5A）。由圖5D可以看出，烘焙處理10 min之前過低的硬度或是由于餅干中的含水量較高，隨著烘焙時(shí)間的延長，餅干的硬度和黏度都相應(yīng)升高，10 min和12.5 min之間的硬度和黏度無顯著差異。這是因?yàn)榕c精煉橄欖油相比，橄欖二酯油富含DAG，不但具有甘油二酯食用油的有益生理功能，同時(shí)具有更好的乳化特性，在烘焙制品中有更好的持水性可以改善食品的質(zhì)構(gòu)和口感。

圖5 烘焙條件對(duì)餅干硬度和質(zhì)構(gòu)的影響Fig.5 Effect of baking conditions on the hardness and gumminess of soda biscuit

3 結(jié) 論

通過對(duì)橄欖二酯油烘焙蘇打餅干過程中3-MCPDE和GE形成規(guī)律的影響因素研究，發(fā)現(xiàn)3-MCPDE和GE的形成主要與加熱溫度有關(guān)，其次是鹽添加量、烘焙時(shí)間，最后是甘油酯組成（DAG質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。結(jié)果表明，即使在較高的烘焙溫度（180 ℃）、較高的DAG質(zhì)量分?jǐn)?shù)（80%）時(shí)，蘇打餅干中3-MCPDE和GE的含量也遠(yuǎn)低于國內(nèi)外食品安全限量（分別為1.25 mg/kg和1 mg/kg），橄欖二酯油用于烘焙加工是安全可靠的。烘焙溫度與3-MCPDE和GE呈顯著正相關(guān)（＞0.9），當(dāng)鹽添加量超過1%時(shí)對(duì)3-MCPDE的形成有顯著影響，而DAG質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)3-MCPDE和GE無顯著影響（＞0.05）。