热烫预处理降低鲜切油炸薯片中丙烯酰胺的工艺优化研究

程江华，王灼琛，谢宁宁，黄晶晶，周蓓蓓，闫晓明

（1.安徽省农科院农产品加工研究所，安徽 合肥 230031；2.安徽农业大学 茶与食品科技学院，安徽 合肥 230031）

丙烯酰胺（acrylamide，AA）是一种无味白色结晶物质，对人体具有神经毒性[1]，对实验动物具有生殖毒性、基因毒性、致畸性和致癌性[2-3]。至2002年4月以来，丙烯酰胺在很多食品中被发现[4-5]，为各国食品安全工作关注的焦点之一。有效降低丙烯酰胺含量的研究对于马铃薯加工产品的品质、安全具有非常重要的意义[6]。

我国是世界第一马铃薯种植大国，马铃薯在我国种植范围非常广泛，食用频率也非常高，但是加工马铃薯方法如油炸、煎炒等高温过程中容易产生丙烯酰胺[7]，对消费者健康存在极大的隐患[8]。ZHANG Y等[9-10]的研究证实了美拉德反应（Maillard Reaction）是产生丙烯酰胺的主要途径[11]。在加工过程中，还原糖与氨基酸进行美拉德反应，产生丙烯酰胺，同时使薯片颜色加深、品质降低，导致产品质量下降，限制了马铃薯加工产业的发展。还原糖含量是食品加工过程中对马铃薯品质要求最为严格的指标，还原糖含量与炸片色泽和丙烯酰胺具有极显著线性正相关。如何减少加工过程中还原糖含量，对丙烯酰胺的控制和马铃薯加工产业都极其有利。

本研究通过工艺优化，考察了热烫和油炸工艺对鲜切薯片中还原糖含量及薯片中丙烯酰胺含量的影响。实现能采用简单易处理、成本低廉的工艺有效降低薯片中丙烯酰胺含量研究目标。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

试验材料马铃薯（中薯-8号、夏菠蒂）为农科院园艺所提供品种，棕榈油：市售。

丙烯酰胺标准品（纯度99%）：美国Sigma公司；无水甲醇（色谱纯）、乙腈（色谱纯）：国药化学试剂有限公司；葡萄糖、乙酸锌、亚铁氰化钾溶液、3,5-二硝基水杨酸（dinitrosalicylic acid，DNS）、丙三醇、正己烷、氯化钠、硫酸镁等试剂均为分析纯：上海化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

Waters2695型液相色谱仪（配电喷雾离子源和Masslynx 4.0数据处理系统）：美国Waters公司；Quattro Micr型三重四极杆串联质谱仪：英国Micromass公司；SP-752型紫外可见分光光度计：上海光谱仪器有限公司；KQ-5200型超声波清洗仪：昆山市超声仪器有限公司；Milli-Q去离子水发生器：美国Milli-Q纯水系统；TGL16M高速冷冻离心机：长沙湘智离心机仪器有限公司；TP-220D电子分析天平：湘仪天平仪器设备有限公司；HH-6电热恒温水浴箱：上海医疗器械五厂；多功能切菜机：章丘天龙食品机械厂；HH-S恒温恒浴油浴锅：江苏金坛市环宇科学仪器厂。

1.3 试验方法

1.3.1 热烫试验

将新鲜马铃薯洗净、去皮，用切片机切成厚度为1.5 mm的均匀马铃薯片，尽量调整薯片大小一致性，分别称取100 g进行热烫和非热烫处理。考虑热烫时间、温度等对还原糖的影响程度，进行热烫时间和热烫温度的单因素试验。采用DNS法测定其还原糖含量。

1.3.2 油炸工艺

在1.3.1最佳热烫工艺条件下，薯片在经过热烫和非热烫处理后，在设定的不同油炸温度和时间组合下进行油炸试验（具体安排见表1）。取出后脱油、装袋密封、做好标识，低温保存备用。

表1 薯片油炸工艺试验设计Table 1 Design process of fried potato chips experiment

1.3.3 样品处理

将1.3.2样品置于研钵中捣碎，准确称取捣碎混匀后的薯片1.0 g于10 mL试管中，加5 mL正己烷，置于振荡器中振荡1 min，后用离心机5 000 r/min离心10 min。移去正己烷层，重复两次。氮气吹去残留正己烷，以除去样品中的油脂。然后加入10 mL超纯水振荡1 min，加入10 mL乙腈，4 g硫酸镁和1 g氯化钠振荡1 min，静置。10 000 r/min冷冻离心10 min，取6 mL乙腈层，氮气仪吹至近干，加1 mL超纯水复溶过0.45 μm滤膜过滤，待测[12]。

1.3.4 液相色谱-质谱分析条件

色谱条件[13]：色谱柱为AtlantisTM d C18（5 μm，150 mm×2.1 mm）；流动相A体积分数为0.1%甲酸，流动相B为甲醇，V（A）∶V（B）=90∶10；流速0.4 mL/min，柱温30 ℃，进样量10 μL。

质谱条件：电喷雾电离（electronic spray ion，ESI）模式。毛细管电压2.5 kV；锥孔电压35 V，源温110 ℃，脱溶剂温度450℃；质谱多反应监测（multiple reaction monitoring，MRM）方式定量，丙烯酰胺定性离子（72/55），碰撞能量为5 eV。

2 结果与分析

2.1 葡萄糖和丙烯酰胺标准曲线

2.1.1 葡萄糖检测标准曲线

准确取0、0.1 mL、0.2 mL、0.3 mL、0.4 mL、0.5 mL、0.6 mL、0.7 mL、0.8 mL的1 mg/mL葡萄糖标准液加入容量瓶中，各加蒸馏水补充至1 mL，分别加入1 mL DNS试剂，充分混合，沸水浴中加热煮沸4 min，流动水冷却，蒸馏水定容。于波长540 nm处分别测定吸光度值。绘制葡萄糖含量与吸光度值的曲线关系（见图1）。得到标准曲线回归方程为y=0.071 8x-0.001 1，式中y为吸光度值，x为葡萄糖质量浓度（mg/mL），相关系数R2=0.998 1。

图1 葡萄糖标准曲线Fig.1 Standard curve of glucose

2.1.2 丙烯酰胺标准曲线

图2 丙烯酰胺标准曲线Fig.2 Standard curve of acrylamide

将1 mg/mL丙烯酰胺母液稀释成10 mg/L标准溶液。适量吸取上述标准溶液，分别用超纯水稀释成质量浓度为0、25 ng/mL、50 ng/mL、100 ng/mL、200 ng/mL、400 ng/mL、800 ng/mL、1 600 ng/mL的梯度溶液，用0.45 μm滤膜过滤，待测。依次取10 mL进样，以丙烯酰胺峰面积为纵坐标，烯酰胺质量浓度为横坐标，标准曲线见图2。标准曲线回归方程为y=4.761 4x-12.274，R2=0.999 9，在25～1 600 ng/mL范围呈现良好的线性关系，符合定量要求。

2.2 热烫预处理对马铃薯片中还原糖的影响研究

2.2.1 热烫处理时间与还原糖含量的关系

在75 ℃热烫不同时间后还原糖含量的考察结果见图3。由图3可以看出，热烫处理能显著降低新鲜马铃薯片中还原糖含量。热烫30 s，就能大幅降低马铃薯片的含糖量，随着热烫时间增加，还原糖含量继续缓慢下降。当热烫150 s时，可以使还原糖含量降至最低，但如果热烫时间继续延长，还原糖含量显现出逐渐增加的趋势。由图3得出，最佳热烫时间在150 s左右时能最大限度的降低马铃薯中还原糖的含量。

图3 75°C热烫不同时间还原糖含量的变化趋势Fig.3 Tendency of reducing sugar content with different blanching time at 75°C

2.2.2 热烫处理温度与还原糖含量的关系

图4 热烫150 s还原糖含量随温度的变化趋势Fig.4 Tendency of reducing sugar content with different temperature after blanching treatment for 150 s

在不同温度条件下热烫150 s，还原糖含量的变化趋势见图4。从图4可以看出，当温度由55 ℃上升至75 ℃时，还原糖含量剧烈降低。在75 ℃时，还原糖含量降到最低，随后温度继续升高，还原糖含量呈逐渐增加的态势。结果表明，相对的高温处理比低温处理在降低马铃薯片中还原糖含量上效果更好。故确定最佳热烫温度在75 ℃条件下，能有效降低还原糖含量。

2.3 热烫预处理对油炸马铃薯片中丙烯酰胺影响研究

马铃薯片经热烫、非热烫处理后在不同组合的工艺条件下油炸，检测其丙烯酰胺含量，结果如表2所示。由表2可知，热烫处理过的薯片中丙烯酰胺含量明显低于未经处理的非热烫组含量，油炸温度是油炸薯片中丙烯酰胺含量的主要因素，热烫处理的薯片160 ℃、油炸120 s，最低丙烯酰胺含量为67.18 μg/kg，非热烫处理经过180 ℃、135 s油炸，最高丙烯酰胺含量为1 354.69 μg/kg，说明热烫处理有效降低还原糖后，能有效减少丙烯酰胺的含量。热烫与非热烫差别最大的为180 ℃、135 s油炸，热烫后薯片中丙烯酰胺含量是367.15 μg/kg，远低于非热烫处理的1 354.69 μg/kg；差别最小的为160 ℃、120 s低温短时间油炸，热烫处理薯片中丙烯酰胺含量67.18 μg/kg，而非热烫的丙烯酰胺含量为75.91 μg/kg。

表2 热烫处理和非热烫处理油炸后丙烯酰胺的含量Table 2 Acrylamide content after blanching treatment and non-blanching treatment μg/kg

油炸温度越高，丙烯酰胺的生成量越多，与何秀丽等[15]研究结果类似，当温度达到180 ℃时生成量最大，随着温度继续升高，其生成量逐渐下降，这是因为丙烯酰胺在形成的过程伴随着分解（丙烯酰胺的沸点是125 ℃）；不同油温条件下油炸时间对丙烯酰胺生成的影响趋势可知，油炸时间越长，最终导致产品中丙烯酰胺的含量越多[16]。可见，不同油炸时间时，油炸温度越高，丙烯酰胺的生成量越多，不同油温条件下油炸时间对丙烯酰胺生成的影响趋势，可归纳为油炸时间越长，最终导致产品中丙烯酰胺的含量越多。结果显示，最佳工艺条件为经75 ℃热烫处理150 s后160 ℃油炸120 s，可使生成的丙烯酰胺含量最低。

3 结论

本实验研究了热烫和油炸工艺对丙烯酰胺生成量的影响，测得油炸薯片在热烫处理条件下，在不同油温工艺条件下油炸薯片中丙烯酰胺的含量都比非热烫处理的丙烯酰胺含量要低，说明热烫预处理能在一定程度上降低油炸薯片的丙烯酰胺含量。且最佳加工工艺条件为原料经75 ℃热烫150 s，能明显降低还原糖含量，160 ℃油炸120 s，可使薯片中丙烯酰胺的生成量降到最低，热烫预处理工艺简单，操作方便，效果显著，能有效降低油炸薯片中丙烯酰胺含量。

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