黃優(yōu)生，陸靜楠，李明宇，李 昌，申明月，謝明勇,*

（1.南昌大學(xué) 食品科學(xué)與資源挖掘全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330047；2.江西省檢驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證總院檢測(cè)認(rèn)證技術(shù)發(fā)展研究院，江西 南昌 330029）

食品熱加工過(guò)程中，發(fā)生的美拉德反應(yīng)和焦糖化反應(yīng)等非酶褐變形成食品特有的呈色呈味物質(zhì)，但同時(shí)伴隨丙烯酰胺（acrylamide，AA）和5-羥甲基糠醛（5-hydroxymethylfurfural，5-HMF）等危害物的產(chǎn)生[1]。AA具有潛在致畸性、致癌性、神經(jīng)毒性和生殖毒性，被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)（International Agency for Research on Cancer，IARC）列為2A類致癌物[2]。目前尚不清楚5-HMF對(duì)人類健康的危害，但其體內(nèi)代謝物磺酸氧甲基糠醛和5-氯甲基糠醛有潛在基因毒性和致癌性[1]。AA主要通過(guò)天冬酰胺的氨基與還原糖的羰基發(fā)生美拉德反應(yīng)產(chǎn)生[3-4]，高溫下加熱或油炸富含碳水化合物的食品（如油炸薯?xiàng)l）通常會(huì)生成較高含量的AA[5-6]。5-HMF主要通過(guò)氨基酸參與的美拉德反應(yīng)或己糖水解后脫水的焦糖化反應(yīng)形成[1,7]。此外，5-HMF與天冬酰胺可在加熱過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)生成AA[8]。

溫度和時(shí)間是熱加工食品中AA和5-HMF形成的關(guān)鍵因素，AA和5-HMF含量一般隨著溫度的升高、時(shí)間的延長(zhǎng)而增加[9-10]。在油炸食品時(shí)，應(yīng)盡量選擇低溫短時(shí)處理，并且避免多次油炸延長(zhǎng)時(shí)間以減少油炸食品中AA、5-HMF等危害物的產(chǎn)生[11]。據(jù)報(bào)道，麻花油炸過(guò)程中AA含量隨著油炸溫度的升高和油炸時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，油炸溫度高于160 ℃后AA的生成量快速增加[12]。在制作西班牙油炸面團(tuán)（churros）時(shí)，同一油炸時(shí)間下，溫度從190 ℃增加到200 ℃，可使AA和5-HMF的含量增加近2 倍[13]。相反地，降低油炸溫度、延長(zhǎng)油炸時(shí)間可降低油條中AA含量[14]，而在薯?xiàng)l油炸過(guò)程的最后階段使用較低的油溫可使其AA含量降低一半[15]。當(dāng)采用高溫短時(shí)的加工方式時(shí)，雖然可可豆中5-HMF的含量隨著時(shí)間的延長(zhǎng)呈指數(shù)增長(zhǎng)，但其最終生成量較低[16]。另一方面，油炸工藝的選擇還影響油炸食品的色澤和感官品質(zhì)，這直接關(guān)系到消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的接受程度。Romani等[17]發(fā)現(xiàn)油炸過(guò)程后半段的油溫和薯?xiàng)l表面溫度對(duì)最終產(chǎn)品的質(zhì)量特性至關(guān)重要，避免油溫快速下降、縮短油炸時(shí)間，可獲得AA含量較低和感官品質(zhì)較好的薯?xiàng)l。因此，選擇合理的加熱溫度和時(shí)間不僅有利于減少AA和5-HMF的形成，還可最大程度保留油炸食品的色、香、味等感官特性。然而，之前研究大都只考察了油炸工藝對(duì)AA或5-HMF含量的影響，對(duì)AA和5-HMF的伴生關(guān)系研究甚少，而且對(duì)這兩種危害物與中間產(chǎn)物和油炸食品感官色澤的相關(guān)性缺乏整體研究。

本研究以廣泛消費(fèi)的油炸薯?xiàng)l為研究對(duì)象，考察其油炸溫度和時(shí)間對(duì)薯?xiàng)l中AA、5-HMF和中間產(chǎn)物α-二羰基化合物形成的影響，以及薯?xiàng)l感官品質(zhì)、色澤、水分含量和吸油量的變化。基于Pearson相關(guān)性分析和主成分分析（principal component analysis，PCA）研究薯?xiàng)l油炸過(guò)程中AA和5-HMF的伴生關(guān)系，以及與中間產(chǎn)物α-二羰基化合物的相關(guān)性，并探討薯?xiàng)l的感官品質(zhì)、色值、水分含量和吸油量與AA和5-HMF形成的相關(guān)性，以期確定合適的油炸工藝，最大程度地減少AA和5-HMF的產(chǎn)生，并獲得良好感官品質(zhì)的最終產(chǎn)品。

1 材料與方法

1.1 樣品與試劑

1.2 儀器與設(shè)備

AL-204電子天平 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；TDL-5-A低速離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠；HC-2062高速離心機(jī) 科大創(chuàng)新股份有限公司；Vortex Genius 3渦旋混合儀 德國(guó)IKA集團(tuán)；EFAA-HM-01多管渦旋混合儀、0.22 μm水系/有機(jī)系濾膜 上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司；DSY-VI型水浴氮吹儀 北京東方精華苑科技有限公司；JYL-C022E多功能料理機(jī)九陽(yáng)股份有限公司；KQ5200DE超聲波儀 昆山市超聲儀器有限公司；移液槍（10、200、1 000 μL） 德國(guó)艾本德公司；自動(dòng)進(jìn)樣瓶、6410B高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用（high performance liquid chromatography with tandem mass spectrometry，HPLC-MS/MS）儀（配有二元泵、溶劑脫氣裝置、自動(dòng)進(jìn)樣器、柱溫箱和電噴霧離子源（electron spray ionization，ESI））、MassHunter工作站（版本B.01.03）、Poroshell 120 EC-C18色譜柱（100 mm×2.1 mm，2.7 μm） 美國(guó)Agilent公司；Synergi Hydro-RP色譜柱（150 mm×2 mm，4 μm） 美國(guó)菲羅門公司；SC-10蘇彩色差儀 深圳市三恩時(shí)科技有限公司；匯利HY-871單缸加厚油炸鍋 佛山市南海泊菲機(jī)電設(shè)備有限公司；不銹鋼電動(dòng)切薯?xiàng)l機(jī)（配0.7 cm×0.7 cm×7 cm刀頭） 浙江金華百特公司。

1.3 方法

1.3.1 薯?xiàng)l樣品制備

將新鮮的馬鈴薯用自來(lái)水徹底清洗，去皮并用電動(dòng)切薯?xiàng)l機(jī)切成0.7 cm×0.7 cm×7 cm的馬鈴薯?xiàng)l，將這些馬鈴薯?xiàng)l立即在蒸餾水中漂洗1 min，以去除表面淀粉，每組包含20 根馬鈴薯?xiàng)l（約70 g）。將制好的馬鈴薯?xiàng)l加入含有葵花籽油的恒溫油炸鍋中，分別設(shè)置不同油炸溫度（160、170、180 ℃）和時(shí)間（1、3、5、7 min），制備不同薯?xiàng)l樣品。油炸后將薯?xiàng)l樣品在不銹鋼網(wǎng)籃放置30 min冷卻后粉碎，－18 ℃冷凍保存?zhèn)溆?。所有?shí)驗(yàn)重復(fù)3 次。

1.3.2 薯?xiàng)l中AA和5-HMF含量的測(cè)定

薯?xiàng)l中AA和5-HMF含量的測(cè)定參照本課題組前期報(bào)道的方法[6]，具體樣品前處理和儀器分析參數(shù)如下。

1.3.2.1 樣品前處理

稱取1.0 g粉碎樣品置于50 mL離心管中，加入13C3-AA（250 μg/kg）和（1 000 μg/kg）內(nèi)標(biāo)，渦旋混勻，然后加入3 mL蒸餾水，靜置20 min后加入10 mL乙腈，渦旋混勻2 min，5 000 r/min離心5 min。取5.0 mL上清液加入裝有EMR-Lipid吸附劑和3 mL水的15 mL離心管中，隨后將混合物振搖1 min，5 000 r/min離心5 min，將5 mL上清液轉(zhuǎn)移至含有2 g EMR-Polish鹽的15 mL EMR-Polish管中，將混合物劇烈振搖1 min，5 000 r/min離心5 min，取2.0 mL上清液轉(zhuǎn)移至10 mL玻璃試管中，于40 ℃水浴下N2吹干，然后加入1.0 mL水溶解殘?jiān)?，渦旋混勻30 s，過(guò)0.22 μm水系濾膜，濾液供HPLC-MS/MS分析。

1.3.2.2 HPLC-MS/MS分析條件

HPLC分析條件：色譜柱為Synergi Hydro-RP色譜柱（150 mm×2 mm，4 μm），柱溫30 ℃；進(jìn)樣量為5.0 μL；色譜流動(dòng)相為乙腈（A）和0.1%（V/V）甲酸溶液（B），流速為0.3 mL/min，梯度洗脫程序?yàn)?～1 min，95%～20% B；1～3 min，20% B；3.0～3.1 min，20%～95% B，平衡5 min。

MS/MS分析條件：采用ESI＋離子源，多反應(yīng)監(jiān)測(cè)（multiple reaction monitoring，MRM）模式；離子源溫度為350 ℃；干燥氣流速為10 L/min；霧化器壓力為40 psi；毛細(xì)管電壓為4 000 V；電子倍增管電壓為300 V；MRM駐留時(shí)間為40 ms。分析物在MRM模式下的定性離子對(duì)、定量離子對(duì)、源內(nèi)碎裂電壓及碰撞能量見(jiàn)表1。

表1 分析物和內(nèi)標(biāo)的MRM質(zhì)譜參數(shù)Table 1 Multiple reaction monitoring (MRM) mass spectrometric settings for analytes and internal standards

1.3.3 薯?xiàng)l中α-二羰基化合物含量的測(cè)定

在前人研究[18-19]的基礎(chǔ)上建立薯?xiàng)l中α-二羰基化合物的HPLC-MS/MS檢測(cè)方法，并考察該方法的線性關(guān)系、檢測(cè)限、定量限及回收率等方法學(xué)參數(shù)，進(jìn)行方法學(xué)驗(yàn)證。

1.3.3.1 樣品前處理

稱取0.5 g樣品，加5 mL水渦旋10 min，加5 mL乙腈渦旋10 min，渦旋振蕩20 min，離心過(guò)膜。取500 μL上清液加入500 μL 0.2%鄰苯二胺水溶液（現(xiàn)配），37 ℃避光衍生4 h，過(guò)0.22 μm有機(jī)濾膜，濾液供HPLC-MS/MS分析。

1.3.3.2 HPLC-MS/MS分析條件

H P L C 分析條件：色譜柱為Proshell EC-C18（100 mm×2 mm，2.7 μm），柱溫30 ℃；進(jìn)樣量為5.0 μL；色譜流動(dòng)相為乙腈（A）和0.1%（V/V）甲酸溶液（B），流速為0.3 mL/min，梯度洗脫程序?yàn)?～1 min，95%～20% B；1～3 min，20% B；3～4 min，20%～95% B，平衡5 min。

MS/MS分析條件：采用ESI＋離子源，MRM模式；離子源溫度為350 ℃；干燥氣流速為10 L/min；霧化器壓力為40 psi；毛細(xì)管電壓為4 000 V；電子倍增管電壓為300 V；MRM駐留時(shí)間為40 ms。分析物在MRM模式下的定性離子對(duì)、定量離子對(duì)、源內(nèi)碎裂電壓及碰撞能量見(jiàn)表2。

表2 α-二羰基化合物的MRM質(zhì)譜參數(shù)Table 2 MRM mass spectrometric settings for α-dicarbonyl compounds

1.3.3.3 方法學(xué)驗(yàn)證

3 種α-二羰基化合物均在20～500 ng/mL的質(zhì)量濃度范圍內(nèi)具有良好的線性，決定系數(shù)R2均大于0.998。根據(jù)信噪比（S/N）3∶1和10∶1時(shí)確定的檢測(cè)限和定量限分別為6.6～20.4 μg/kg和22.0～68.0 μg/kg，回收率范圍為83.2%～104.7%（表3）。

表3 α-二羰基化合物的線性關(guān)系、檢測(cè)限、定量限及回收率Table 3 Linear calibration equations, limits of detection (LOD), limits of quantitation (LOQ) and recoveries of α-dicarbonyl compounds

1.3.4 水分含量的測(cè)定

參照GB 5009.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》[20]直接干燥法測(cè)定。

1.3.5 吸油量的測(cè)定參照GB 5009.6—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測(cè)定》[21]索氏抽提法測(cè)定。

1.3.6 色值的測(cè)定

薯?xiàng)l的色值參照文獻(xiàn)[22]方法并稍加修改。色度儀在使用前用標(biāo)準(zhǔn)色板（白色）進(jìn)行校準(zhǔn)。使用色差儀檢測(cè)薯?xiàng)l色值，顏色參數(shù)L*值、a*值和b*值分別表示樣品的亮度、紅色和黃色的強(qiáng)度。樣品重復(fù)測(cè)量6 次，讀取L*、a*值和b*值，結(jié)果取平均值。

1.3.7 薯?xiàng)l的感官評(píng)價(jià)

本實(shí)驗(yàn)分別對(duì)不同油炸溫度和時(shí)間的薯?xiàng)l進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參照文獻(xiàn)[22-23]稍作修改。邀請(qǐng)18 名食品相關(guān)專業(yè)背景且有感官評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)的人員，其中女性8 名，男性10 名，年齡在22～40 歲之間，分別從色澤（薯?xiàng)l顏色的視覺(jué)評(píng)價(jià)）、風(fēng)味（與薯?xiàng)l相關(guān)的香氣）、組織形態(tài)（薯?xiàng)l的外觀是否完整飽滿）、口感（薯?xiàng)l咀嚼后的味道）、油膩感（咀嚼過(guò)程中口中含油量的感知）和綜合評(píng)價(jià)（非屬性，由評(píng)價(jià)人員根據(jù)所有屬性綜合判斷）對(duì)薯?xiàng)l進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。感官評(píng)價(jià)以10 分制表示，分?jǐn)?shù)從1（非常不喜歡）到10（非常喜歡），具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表4。對(duì)樣品進(jìn)行隨機(jī)編號(hào)，在品嘗第一個(gè)樣品之前和兩個(gè)樣品之間用溫水清洗口腔以減少評(píng)價(jià)誤差。

表4 薯?xiàng)l的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 4 Criteria for sensory evaluation of French fries

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

對(duì)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)結(jié)果（n＝3），采用Microsoft Office 2016軟件整理基本數(shù)據(jù)，利用Origin 8.6軟件作圖，采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行方差分析及顯著性差異分析，以P＜0.05表示差異顯著，P＜0.01表示差異極顯著。采用SIMCA 14.1軟件（瑞士Umetrics公司）進(jìn)行PCA，從整體考察油炸溫度和時(shí)間對(duì)薯?xiàng)l中間產(chǎn)物（α-二羰基化合物）和危害物（AA和5-HMF）的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 油炸溫度和時(shí)間對(duì)AA和5-HMF形成的影響

溫度與時(shí)間影響美拉德反應(yīng)和焦糖化反應(yīng)進(jìn)程，也是影響油炸食品中AA和5-HMF形成的重要因素[13,24]。如圖1所示，隨著油炸時(shí)間的延長(zhǎng)和溫度的升高，薯?xiàng)l中的AA和5-HMF含量均增加，在設(shè)定的油炸溫度和時(shí)間內(nèi)，AA和5-HMF的含量范圍分別為46.8～7 186.5 μg/kg和291.5～6 000.9 μg/kg。油炸溫度和時(shí)間顯著影響薯?xiàng)l中AA和5-HMF的形成，隨著油炸時(shí)間的延長(zhǎng)和溫度的升高，薯?xiàng)l中AA和5-HMF含量增加，從不同溫度下的變化曲線可以看出，油炸溫度越高曲線斜率越大，說(shuō)明溫度越高反應(yīng)速率越大，從而促使AA和5-HMF含量快速增加，這與文獻(xiàn)[13,25-26]報(bào)道的結(jié)果一致。值得注意的是，對(duì)于5-HMF而言，相比于在160、170 ℃時(shí)相對(duì)平緩的變化曲線，在180 ℃條件下，初期5-HMF含量低速增長(zhǎng)，5 min后5-HMF含量急劇上升。這可能是由于5-HMF的形成速率與水分活度有關(guān)，早期階段水分活度高，可能會(huì)抑制5-HMF的生成[27]，減緩反應(yīng)的進(jìn)程。研究表明，5-HMF的形成高度依賴于水分活度，水分活度低于0.4時(shí)，5-HMF的形成速率急劇增加[28]。此外，5-HMF含量?jī)H在最低溫度和最短時(shí)間時(shí)（160 ℃、1 min）比AA高，這可能由于在美拉德反應(yīng)中，5-HMF早于AA形成，而且5-HMF是AA形成的前體物質(zhì)之一，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，5-HMF會(huì)與天冬酰胺進(jìn)一步反應(yīng)形成AA[8]。

因此，油炸溫度的升高和油炸時(shí)間的延長(zhǎng)均會(huì)導(dǎo)致AA和5-HMF生成量的增加，在保證薯?xiàng)l感官品質(zhì)的情況下，要控制溫度和縮短油炸時(shí)間，以減少危害物的產(chǎn)生。

2.2 油炸溫度和時(shí)間對(duì)α-二羰基化合物形成的影響

α-二羰基化合物是AA和5-HMF形成的重要中間產(chǎn)物，考察α-二羰基化合物的含量變化，有助于深入研究AA和5-HMF的形成規(guī)律。如圖2所示，隨著油炸時(shí)間的延長(zhǎng)和溫度的升高，薯?xiàng)l中的3-DG、GO和MGO含量均增加，在設(shè)定的油炸溫度和時(shí)間內(nèi)，3-DG、GO和MGO的含量范圍分別為9.87～35.8 mg/kg、207.1～2 928.7 μg/kg和246.3～6 797.2 μg/kg。不同油炸溫度變化曲線斜率大致相同，說(shuō)明油炸溫度升高并未增加α-二羰基化合物的反應(yīng)速率，這可能是由于α-二羰基化合物只是美拉德反應(yīng)的中間產(chǎn)物，隨著油炸過(guò)程的進(jìn)行其在不斷形成和消除，溫度升高加速了α-二羰基化合物形成的同時(shí)也促進(jìn)了其轉(zhuǎn)化為AA和5-HMF。目前，還鮮見(jiàn)油炸溫度和時(shí)間對(duì)油炸薯?xiàng)l中α-二羰基化合物形成的相關(guān)報(bào)道，本研究數(shù)據(jù)可為了解油炸薯?xiàng)l中α-二羰基化合物形成規(guī)律提供參考。

圖2 油炸溫度和時(shí)間對(duì)薯?xiàng)l中α-二羰基化合物形成的影響Fig.2 Effects of frying temperature and time on α-dicarbonyl compound formation in French fries

2.3 油炸溫度和時(shí)間對(duì)薯?xiàng)l水分含量、吸油量和色值的影響

如圖3所示，隨著油炸溫度的升高和時(shí)間的延長(zhǎng)，薯?xiàng)l水分含量逐漸減少、吸油量逐漸增加；當(dāng)油炸時(shí)間相同時(shí)，油炸溫度對(duì)水分含量和吸油量影響不大，而當(dāng)油炸溫度固定時(shí)，油炸時(shí)間對(duì)水分含量和吸油量影響較大。在本實(shí)驗(yàn)的溫度和時(shí)間范圍內(nèi)，薯?xiàng)l中水分含量范圍為35.1～70.3 g/100 g，吸油量范圍為4.6～19.6 g/100 g。油炸過(guò)程中的吸油是一個(gè)復(fù)雜的現(xiàn)象，由于油和產(chǎn)品之間的相互作用，在油炸過(guò)程中存在許多物理、化學(xué)和結(jié)構(gòu)的變化。隨著油炸溫度的升高和時(shí)間的延長(zhǎng)，薯?xiàng)l吸油量逐漸增加，與水分含量變化趨勢(shì)相反，說(shuō)明水分損失和吸油量增加是相互關(guān)聯(lián)的，從表面去除的水分越多，吸油量就越大[29]。

圖3 油炸溫度和時(shí)間對(duì)薯?xiàng)l中水分含量（A）和吸油量（B）的影響Fig.3 Effects of frying temperature and time on moisture content (A)and oil absorption (B) in French fries

如圖4所示，隨著油炸溫度的升高和時(shí)間的延長(zhǎng)，L*值趨于降低，表明薯?xiàng)l顏色變深；a*值趨于增加，表明薯?xiàng)l顏色變得更紅；b*值趨于降低，表明薯?xiàng)l的黃色減少。油炸薯?xiàng)l的顏色是非酶褐變反應(yīng)的結(jié)果，取決于還原糖含量、溫度和油炸時(shí)間等多種因素[30]。

圖4 油炸溫度和時(shí)間對(duì)薯?xiàng)l色值的影響Fig.4 Effects of frying temperature and time on color parameters in French fries

2.4 AA、5-HMF及α-二羰基化合物含量的相關(guān)性分析

本研究通過(guò)建立Pearson相關(guān)性模型和線性方程，對(duì)不同油炸溫度和時(shí)間影響下薯?xiàng)l中AA與5-HMF含量進(jìn)行相關(guān)性分析。如表5所示，薯?xiàng)l中AA和5-HMF含量的Pearson相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.897。通過(guò)擬合線性曲線，可以看出兩種危害物的含量在不同油炸溫度和時(shí)間條件下呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系（圖5），線性方程為y＝0.635 2x?140.6，R2＝0.784 6。因此，薯?xiàng)l油炸過(guò)程中AA和5-HMF相伴產(chǎn)生，而且在不同油炸溫度和時(shí)間影響下AA和5-HMF的形成呈極顯著正相關(guān)。這可能是由于油炸溫度的升高和時(shí)間的延長(zhǎng)加速了美拉德反應(yīng)的進(jìn)程；此外，5-HMF是己糖脫水產(chǎn)生的主要產(chǎn)物，在加熱過(guò)程中可以與天冬酰胺形成羰胺縮合產(chǎn)物，是加熱過(guò)程中促進(jìn)AA形成的一種有效羰基化合物[8]；因此AA和5-HMF含量同步增加。這與文獻(xiàn)報(bào)道的結(jié)果類似，Miao Yutian等[31]發(fā)現(xiàn)復(fù)合薯片中5-HMF與AA的形成具有顯著的相關(guān)性，并建立了兩者的非線性指數(shù)增長(zhǎng)曲線關(guān)系（R2＝0.850）。Capuano等[32]也發(fā)現(xiàn)在烤面包片中AA和5-HMF含量的相關(guān)性很高，在不同面粉種類和烘烤溫度條件下，R2范圍為0.90～0.98。

圖5 不同油炸溫度和時(shí)間條件下AA和5-HMF含量的線性關(guān)系Fig.5 Relationship between AA and 5-HMF contents under different frying temperatures and times

表5 AA、5-HMF、α-二羰基化合物、水分含量和吸油量的Pearson相關(guān)性分析Table 5 Pearson correlation analysis between AA and 5-HMF contents and content of α-dicarbonyl compounds, moisture content or oil absorption

如表5 所示，A A 含量與3-D G（r＝0.8 5 2，P＜0.01）、GO（r＝0.979，P＜0.01）、MGO（r＝0.983，P＜0.01）含量呈極顯著正相關(guān)。5-HMF含量與3-DG（r＝0.737，P＜0.01）、GO（r＝0.869，P＜0.01）、MGO（r＝0.879，P＜0.01）含量呈極顯著正相關(guān)。據(jù)文獻(xiàn)[3,33]報(bào)道，GO和MGO是AA形成的中間產(chǎn)物，其與天冬酰胺反應(yīng)時(shí)，天冬酰胺發(fā)生Strecke降解，最終形成AA；而5-HMF通過(guò)焦糖化反應(yīng)和美拉德反應(yīng)形成中間產(chǎn)物3-DG，再脫水生成5-HMF[11]。在模擬體系中，研究發(fā)現(xiàn)AA的形成、天冬酰胺的消耗與MGO含量顯著相關(guān)，MGO消耗量與AA生成量之間的相關(guān)系數(shù)為0.931[34]。在曲奇餅干中，MGO的形成與AA含量相關(guān)，但未發(fā)現(xiàn)其與5-HMF含量的相關(guān)性[35]。因此，在不同時(shí)間和溫度影響下兩種危害物AA和5-HMF與中間產(chǎn)物α-二羰基化合物含量呈極顯著正相關(guān)，但AA與3-DG含量、5-HMF與GO和MGO含量的相關(guān)性可能是由于AA與5-HMF含量的顯著相關(guān)性導(dǎo)致的。

2.5 AA、5-HMF含量與水分含量、吸油量和色值的相關(guān)性分析

表5結(jié)果表明，AA和5-HMF的形成與水分含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，水分含量與AA含量的相關(guān)系數(shù)為－0.884（P＜0.01），與5-HMF含量的相關(guān)系數(shù)為－0.735（P＜0.01）。吸油量與AA和5-HMF的形成呈極顯著正相關(guān)，其與AA含量的相關(guān)系數(shù)為0.849（P＜0.01），與5-HMF含量的相關(guān)系數(shù)為0.718（P＜0.01）。

薯?xiàng)l色值與A A 和5-H M F 含量相關(guān)性較強(qiáng)，L*值與AA含量（r＝－0.843，P＜0.01）和5-HMF含量（r＝－0.635，P＜0.05）呈顯著負(fù)相關(guān)；a*值與AA含量（r＝0.634，P＜0.05）呈顯著正相關(guān)，與5-HMF含量（r＝0.462，P＞0.05）相關(guān)性不顯著；b*值與AA含量（r＝－0.962，P＜0.01）和5-HMF含量（r＝－0.804，P＜0.01）呈極顯著負(fù)相關(guān)。這與文獻(xiàn)報(bào)道的結(jié)果類似，Pedreschi等[36]證實(shí)了油炸過(guò)程中薯片a*值的變化與AA含量呈現(xiàn)良好的相關(guān)性（R2＝0.956 9），隨著油炸溫度從120 ℃升至180 ℃，薯片變得更紅和更暗。Yang Yali等[5]發(fā)現(xiàn)當(dāng)煎炸溫度從150 ℃上升到190 ℃時(shí)，L*值有降低的趨勢(shì)，說(shuō)明隨著油炸溫度的升高，薯?xiàng)l顏色會(huì)變得更深。

2.6 油炸溫度和時(shí)間對(duì)薯?xiàng)l危害物和中間產(chǎn)物形成影響的PCA

為整體考察油炸溫度和時(shí)間對(duì)薯?xiàng)l中危害物（AA和5-HMF）和中間產(chǎn)物（α-二羰基化合物）形成的影響，在建立線性變化曲線的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步以油炸薯?xiàng)l的AA、5-HMF、3-DG、MGO和GO含量為輸入變量進(jìn)行PCA。如圖6所示，該模型中的第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）的貢獻(xiàn)率分別為92.0%和5.5%，能較好地反映中間產(chǎn)物和危害物的信息。按照薯?xiàng)l樣品的油炸溫度將樣品分為3 組進(jìn)行分析，在樣本的主成分得分圖中標(biāo)注不同的顏色。由圖6A可知，除了160 ℃油炸1 min的薯?xiàng)l，3 個(gè)油炸溫度下的短時(shí)油炸薯?xiàng)l樣本聚集在一起，說(shuō)明薯?xiàng)l經(jīng)短時(shí)油炸，中間產(chǎn)物和危害物的生成差異較??；隨著油炸時(shí)間的延長(zhǎng)，不同時(shí)間點(diǎn)的油炸薯?xiàng)l逐漸分離，且油炸溫度越高，薯?xiàng)l樣本越分散，其中180 ℃油炸7 min時(shí)的薯?xiàng)l樣本點(diǎn)偏離樣本簇，說(shuō)明隨著油炸時(shí)間的延長(zhǎng)，在不同溫度油炸后，薯?xiàng)l樣本的AA、5-HMF和α-二羰基化合物的生成有明顯的差異。由圖6B可知，AA、5-HMF和α-二羰基化合物的含量在PC1上呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，即圖6A中的薯?xiàng)l樣本沿著PC1從左到右這些物質(zhì)含量逐漸增大。

圖6 不同油炸溫度和時(shí)間條件下的薯?xiàng)l中危害物譜的主成分得分圖（A）和載荷圖（B）Fig.6 PCA score (A) and load (B) plots of hazardous substance profiles from French fries at different temperatures and time

線性分析能夠直觀反映溫度、時(shí)間對(duì)每種危害物和中間產(chǎn)物含量的影響，而油炸食品中危害物和中間產(chǎn)物的形成是相互關(guān)聯(lián)的，PCA能進(jìn)一步反映兩者在油炸過(guò)程中的相互影響，并且更直觀地反應(yīng)兩者在不同樣品中的分布情況。本研究建立的PCA模型從整體研究油炸溫度和時(shí)間對(duì)薯?xiàng)l中AA、5-HMF和α-二羰基化合物形成的影響，通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，PCA模型與溫度-時(shí)間變化曲線所得的結(jié)果一致。

2.7 薯?xiàng)l感官評(píng)價(jià)

如表6所示，油炸溫度和時(shí)間對(duì)薯?xiàng)l的組織形態(tài)、色澤、風(fēng)味、口感和油膩感有不同程度的影響。薯?xiàng)l的組織形態(tài)總體變化不大，但在180 ℃油炸5 min和7 min的薯?xiàng)l得分較低，表明高溫長(zhǎng)時(shí)間油炸導(dǎo)致薯?xiàng)l的外觀不飽滿。薯?xiàng)l的色澤、風(fēng)味和口感得分在160 ℃時(shí)隨時(shí)間的延長(zhǎng)而遞增，在170 ℃和180 ℃時(shí)隨時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先升高后降低趨勢(shì)，說(shuō)明薯?xiàng)l的色澤、風(fēng)味和口感與油炸程度密切相關(guān)。薯?xiàng)l的油膩感得分在不同溫度下均隨時(shí)間的延長(zhǎng)而遞減，這與2.3節(jié)中隨油炸時(shí)間的延長(zhǎng)薯?xiàng)l吸油量增加的結(jié)果一致。對(duì)于綜合評(píng)價(jià)，在170 ℃油炸5 min時(shí)，薯?xiàng)l得分最高，為8.8 分，160 ℃油炸7 min（7.8 分）和180 ℃ 油炸3 min（8.1 分）得分也較高，但為達(dá)到接近的感官品質(zhì)，在160 ℃時(shí)需長(zhǎng)時(shí)間油炸，導(dǎo)致吸油量較高，不利于保障健康，而結(jié)合2.1節(jié)的分析結(jié)果，180 ℃油炸時(shí)AA和5-HMF含量總體偏高，因此，170 ℃油炸5 min既保證薯?xiàng)l的感官品質(zhì)最佳，又有利于減少危害物的生成。

表6 不同油炸溫度和時(shí)間薯?xiàng)l感官評(píng)價(jià)得分Table 6 Sensory evaluation scores of French fries under different frying temperatures and times

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究了油炸工藝對(duì)薯?xiàng)l中AA和5-HMF及其中間產(chǎn)物形成和感官品質(zhì)、色澤的影響。在不同油炸時(shí)間和溫度的影響下，AA和5-HMF含量之間呈極顯著正相關(guān)，兩者與α-二羰基化合物含量、吸油量呈極顯著正相關(guān)，AA含量與a*值呈顯著正相關(guān)，而與水分含量、L*值和b*值呈極顯著或顯著負(fù)相關(guān)。PCA模型與溫度-時(shí)間變化曲線所得的結(jié)果一致。油炸溫度的升高和油炸時(shí)間的延長(zhǎng)均會(huì)導(dǎo)致AA和5-HMF生成量的增加，油炸溫度和時(shí)間對(duì)薯?xiàng)l的組織形態(tài)、色澤、風(fēng)味、口感和油膩感有不同程度的影響，因此，在保證薯?xiàng)l感官品質(zhì)的情況下，要控制溫度和縮短油炸時(shí)間，以減少危害物的生成。170 ℃油炸5 min既保證薯?xiàng)l的感官品質(zhì)最佳，又有利于減少危害物的生成。本研究為熱加工食品中危害物形成的研究提供了理論技術(shù)參考。