氯化钠浸泡对油炸马铃薯条丙烯酰胺含量的影响

赵永日1,2，阚 娟1，王 艳1，金昌海1,*

(1.扬州大学食品科学与工程学院，江苏 扬州 225127；2.朝鲜两江工业大学，两江道 惠山 999093)

摘 要：以马铃薯为试材，研究氯化钠溶液浸泡后对油炸马铃薯条中丙烯酰胺含量的影响。通过单因素和正交试验确定氯化钠溶液浸泡马铃薯条的最佳条件。结果表明：氯化钠溶液浸泡马铃薯条的最佳条件为浸泡液氯化钠质量浓度3g/100mL、浸泡温度80℃、浸泡时间15min，此条件下油炸马铃薯条的丙烯酰胺含量最低。

关键词：氯化钠；油炸马铃薯；丙烯酰胺

Effect of Sodium Chloride Soaking on the Content of Acrylamide in Deep-Fried Potato Strips

ZHAO Yong-ri1,2，KAN Juan1，WANG Yan1，JIN Chang-hai1,*

(1. College of Food Science and Technology, Yangzhou University, Yangzhou 225127, China；

2. Liangkang Technology University, Huishan 999093, Democratic People’s Republic of Korea)

Abstract：Experiments were designed to study the effect of sodium chloride soaking on the content of acrylamide in deep-fried potato strips. The soaking conditions were optimized by determining sodium chloride concentration, soaking temperature and soaking time using single factor and orthogonal design methods. Results showed that soaking with 3 g/100 mL sodium chloride at 80 ℃ for 15 minutes could result in the lowest acrylamide content in samples.

Key words：sodium chloride；fried potato；acrylamide

中图分类号：TS215 文献标志码：A 文章编号：1002-6630(2013)24-0057-04

doi:10.7506/spkx1002-6630-201324011

2002年4月，瑞典学者从某些油炸和焙烤的淀粉类食品中发现了较高含量丙烯酰胺后，世界各国对食品中的丙烯酰胺展开了大量的研究，而油炸马铃薯片被证实为丙烯酰胺含量最高的食品之一[1]。丙烯酰胺是一种对人体有毒害作用的物质，且具有致癌的可能性[1-2]。此外，丙烯酞胺对人的其他危害还包括致突性、生殖和生长毒性等[3-7]。Rodriguez-Saon[8]、Martin[9]等分别详细阐述了通过美拉德反应形成丙烯酰胺的机制。目前，国内外许多科学家对如何降低油炸马铃薯片中丙烯酰胺的含量以及检测方法进行了相关研究，并取得了一定进展[3-17]。

Mestdagh[10]、Higley[11]等研究结果显示，用热水浸泡可显著降低马铃薯中的天冬酰胺和还原性糖含量。Godin等[12]认为，如果降低马铃薯pH值，则可减少丙烯酰胺含量。何秀丽等[13]以大西洋马铃薯为原料，结果表明柠檬酸浸泡液浓度越高，油炸马铃薯中丙烯酰胺含量越低。Baardseth等[14]研究发现，油炸前用乳酸菌处理薯条，可以减少油炸薯条中丙烯酰胺含量。Pedreschi[15]、王文艳[16]、Ciesarova[17]等用天冬酰胺酶减少了油炸马铃薯片中的丙烯酰胺含量，Tuta[18]、Erdoguda[19]、袁媛[20]等研究结果显示，用微波解冻冷冻马铃薯片后，可减少油炸时间与丙烯酰胺含量。张群等[21]研究了热烫、冷冻、渗透液处理等技术对真空油炸马铃薯片品质的影响，章银良等[22]在固定油炸温度和时间的条件下，利用不同抑制剂浸泡处理来抑制油炸马铃薯片中丙烯酰胺的生成。Gokmen等[23]在果糖-天冬酰胺系研究Na+、Ca2+对丙烯酰胺生成的影响。

已有文献的方法中，尽管利用天冬酰胺酶、微波和真空油炸方法都会显著降低产品中的丙烯酰胺含量，但这些方法都会增加产品的成本，且对加工设备的要求高。因此在本实验中，以较常见的氯化钠浸泡为主要控制手段，研究氯化钠浸泡对油炸马铃薯条中丙烯酰胺含量的影响，并确定最佳氯化钠浸泡处理条件。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

大豆油(一级)和马铃薯购自扬州超市。

丙烯酰胺、氯化钠、亚铁氰化钾、硫酸锌和甲酸均为分析纯 国药集团化学试剂有限公司；乙腈(色谱级) 美国Tedia公司。

1.2 仪器与设备

高效液相色谱(配有LC-20AT泵、紫外检测器SPD-20A、柱子Inertsil ODS-SP柱(4.6mm×250mm，5μm)、ODS17固相萃取小柱：200mg/3mL) 日本岛津公司；5084R高速冷冻离心机 美国Eppendorf公司；SHJ-A6磁力搅拌恒温水浴 上海比朗仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 标准溶液的制备

丙烯酰胺储备液：精密称取丙烯酰胺标品10mg，用超纯水定容于10mL棕色容量瓶中，得1mg/mL的丙烯酰胺标准溶液，4℃条件下备用。

1.3.2 油炸工艺流程

马铃薯→去皮→洗涤→切条→洗涤→氯化钠溶液浸泡→洗涤→冷却并晾干→第1次油炸(150℃)→打捞并冷却→第2次油炸(180℃)。

1.3.3 氯化钠溶液浸泡处理方法

精确称量氯化钠，放在500mL烧杯里，随后加入蒸馏水，调整浓度。将烧杯放在恒温水浴，温度达到设定值后放入马铃薯条，料液比为1:5(g/mL)。达到设定的时间，将薯条捞出来，用冷水洗涤冷却。

1.3.4 丙烯酰胺的提取

精确称取5g已粉碎的油炸马铃薯条粉，放在100mL三角瓶中加入30mL蒸馏水，放在恒温水浴(30℃)中磁力搅拌30min。然后把混合物转移到50mL离心管中，在10000r/min、0℃条件下离心15min，避开上面的油层吸取上清液，分别加入4mL carrez试剂(Ⅰ、Ⅱ)，搅拌5min后，在转速10000r/min、0℃条件下离心15min。取上清液放在20mL试管中，加入质量分数0.1%活性炭粉末，搅动5min后过滤，残渣用甲醇洗脱，合并甲醇洗脱液作为样品提取液。

取200mg/3mL的ODS17固相萃取柱，依次加入2mL甲醇、2mL去离子水进行活化，取2mL提取液上样，弃去前面1mL流出液，再收集后面的1mL流出液，经0.22μm滤膜过滤后直接进样HPLC进行分析[16]。在整个固相萃取过程中，当前一步溶剂刚好流出SPE柱时，立即加入下一步溶剂，不抽干，流速保持在0.5mL/min。

1.3.5 色谱条件

流动相：水-乙腈-0.1%甲酸(89.9:10:0.1，V/V)；柱子温度：26℃；进样量：10μL；流速：0.2mL/min；检测波长：208nm。

1.3.6 丙烯酰胺定性定量

采用标准物质的保留时间对样品进行定性。丙烯酰胺含量计算公式为：

式中：A为样品中丙烯酰胺含量/(mg/kg)；ρ为查标准曲线得到的提取液中丙烯酰胺质量浓度/(mg/L)；V为给样品中加的提取液体积/mL；m为称取的样品质量/g。

1.4 数据处理

数据处理采用SPSS和Statistica应用软件进行。

2 结果与分析

2.1 标准曲线的建立

图 1 丙稀酰胺标准品色谱图

Fig.1 Chromatogram of acrylamide standard

丙烯酰胺标准品色谱图见图1，据此作标准品的含量(x)与峰面积(y)的标准曲线，得标准曲线方程为：y=375955x+1455.7(R2=0.9927)，可见标准品的含量与峰面积呈良好的线性关系。因此，采用峰面积定量法对样品中丙烯酰胺进行定量分析是可行的。

2.2 油炸马铃薯条单因素对丙烯酰胺含量的影响

2.2.1 浸泡液氯化钠质量浓度

将马铃薯条在不同质量浓度的氯化钠溶液中浸泡处理(浸泡温度与浸泡时间分别设定到80℃、15min)，按照1.3.2节方法来进行油炸。然后根据1.3.3节方法处理样品后，进行HPLC分析，结果见图3。

上标不同小写字母表示差异显著(P＜0.05)。下同。

图 2 氯化钠浸泡质量浓度对油炸马铃薯条中丙烯酰胺含量的影响

Fig.2 Effect of NaCl soaking concentration on the content of acrylamie in deep-fried potato strips

从图2可以看出，氯化钠溶液浸泡对油炸马铃薯条中丙烯酰胺的抑制效果很明显。在一定的低质量浓度范围(3g/100mL)内，随着氯化钠质量浓度的增加，丙烯酰胺含量降低，尤其是在2g/100mL附近氯化钠溶液浸泡是丙烯酰胺含量最低，与3g/100mL的情况没有极大的差异。低质量浓度氯化钠溶液浸泡时油炸薯条中丙烯酰胺含量的下降与Gokmen等[23]的研究结果一致，即低含量Na+跟天冬氨酸反应，通过消耗丙烯酰胺的前驱物质，抑制丙烯酰胺的生成。而5g/100mL氯化钠溶液浸泡时，丙烯酰胺含量显示又有所增加趋势，且影响薯条的味道。5g/100mL氯化钠浸泡时增加丙烯酰胺含量，这需要进一步的研究与分析。由于在氯化钠溶液浸质量浓度2g/100mL附近，薯条中丙烯酰胺含量最低，且跟3g/100mL的条件没有显著性差异，所以在随后的试验中将氯化钠溶液质量浓度设定为2g/100mL。

2.2.2 氯化钠浸泡温度

将浸泡溶液质量浓度固定到2g/100mL，在不同温度条件下进行浸泡15min，油炸、提取样品后，进行HPLC分析，结果见图3。

图 3 氯化钠浸泡温度对油炸马铃薯条中丙烯酰胺含量的影响

Fig.3 Effect of NaCl soaking temperature on the content of acrylamide in deep-fried potato strips

从图3可以看出，浸泡温度对薯条中丙烯酰胺含量的影响也很明显。在50℃浸泡时，薯条中的丙烯酰胺含量最高，在80℃浸泡时含量最低。这是因为在较高的温度条件下物质移动(丙烯酰胺前驱物质从薯条到浸泡液的扩散和Na+从浸泡液到薯条内部的浸透)比低温度更活泼[17]，在95℃条件下，丙烯酰胺含量又有所增加可能是因为淀粉糊化干扰物质移动。浸泡温度80℃时丙烯酰胺含量最低，所以较合适的浸泡温度为80℃。

2.2.3 氯化钠浸泡时间

将氯化钠浸泡质量浓度固定为2g/100mL、温度80℃，改变浸泡时间，油炸、提取样品后，进行HPLC分析，结果见图4。

图 4 氯化钠浸泡时间对油炸马铃薯条中丙烯酰胺含量的影响

Fig.4 Effect of NaCl soaking time on the content of acrylamide in deep-fried potato strips

从图4可以看出，浸泡时间越长，薯条中丙烯酰胺含量有所增高。但是变化幅度不大。浸泡5min时，丙烯酰胺含量最低，所以较合适的浸泡时间为5min。

2.3 氯化钠浸泡处理的正交试验优化

在上述单因素试验的基础上，对浸泡液氯化钠质量浓度、浸泡温度和浸泡时间进行L9(3)4正交试验，以丙烯酰胺含量作为优化指标，试验结果与Eta(Eta表示信号平均功率与噪声平均功率比值，计算公式：Eta＝－10lg(∑y2/N)，
式中，y表示测定值，N表示测定次数)见表1。根据表1，利用Statistica软件进行数据分析，结果见图5和表2。

表 1 正交试验设计及结果

Table 1 Orthogonal array design matrix and experimental results

图 5 各因素与水平平均Eta

Fig.5 Average Eta ratios for each factor and level

表 2 最佳条件与期待的Eta

Table 2 Expected Eta ratio under optimal conditions

由图5和表1可见，比较各因素的影响大小，A＞B＞C。即浸泡溶液氯化钠质量浓度对丙烯酰胺生成的影响最大，其次是浸泡温度和浸泡时间。这与Mestdagh等[10]的研究结果一致。从表2可知，可以降低油炸马铃薯条中丙烯酰胺含量的氯化钠浸泡最佳条件为浸泡液氯化钠质量浓度3g/100mL、浸泡温度80℃、浸泡时间15min，在此条件下Eta为3.3602。在此最佳条件下，进行验证实验，丙烯酰胺含量为0.6891mg/kg。

3 结 论

低质量浓度氯化钠浸泡在一定的范围内，随着氯化钠质量浓度的增加，油炸薯条中丙烯酰胺含量降低。2、3、5g/100mL条件下丙烯酰胺含量之间没有显著性差异，虽然氯化钠溶液质量浓度5g/100mL时丙烯酰胺含量比空白还低，但是比2g/100mL和3g/100mL增高一些，且大大影响到薯条的感官性能。从此可见，氯化钠溶液浸泡对丙烯酰胺生成的抑制只在2～3g/100mL条件下有效果。浸泡温度和时间都影响到丙烯酰胺生成。

通过正交试验，影响油炸马铃薯条中丙烯酰胺生成的因素主次顺序是氯化钠质量浓度、浸泡温度和浸泡时间，氯化钠浸泡马铃薯条的最佳条件为浸泡液氯化钠质量浓度3g/100mL、浸泡温度80℃、浸泡时间15min，此时丙烯酰胺含量为0.6891mg/kg。

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