油炸过程中食用油品质及其介电特性的相关性研究

近年来,由于油炸食品具有独特的口感和诱人的风味而受到越来越多消费者的喜爱,油炸工艺也被广泛用于食品工业中。但是,在高温油炸过程中用于油炸的食用油会发生一系列复杂的物理化学变化,这些变化不仅使食品的营养价值下降,还会产生一些对人体健康造成危害的有毒物质。目前,大部分学者对油炸油的传统品质评价方法开展了大量的研究工作。但是,这些传统的方法需要繁琐的人工操作,使用大量的化学试剂,对环境及操作者身体都不利。近年来,逐渐出现了一些新型的检测方法,如高效液相色谱法、核磁共振、近红外光谱、影像分析、光学方法、电子鼻等,这些方法需要昂贵的仪器分析,检测成本高,操作繁琐,需要对样品进行严格的前处理,不利于普及。因此,本实验基于介电特性方法,致力于研究一种对油炸过程中食用油品质变化的方法,以期开发出在线实时快速检测技术。介电特性是束缚电荷对外加电场的响应特性,现在已经广泛运用于食品研究中。通过对食品介电特性的研究,我们可以更好地对食品的组织、成分、状态等品质进行分析和监控,也可以有效地利用物质的电特性进行食品加工。利用介电特性进行检测,对食品加工自动化、品质控制精确化的应用也越来越多。为了了解食用植物油在微波频段(100-10000MHz)的介电特性,本实验选取几种常见食用植物油(大豆油、菜籽油、花生油、橄榄油、玉米油、调和油、葵花籽油和芝麻油)为研究对象,采用同轴探针技术,在不同频率和温度下的介电特性进行了测定。结果表明:植物油的介电常数值较小,且变化有一定的规律。在低频段(100-300MHz)时,植物油的介电常数随着频率的增加呈现先增大后减小的趋势;在较高频段(300-10000MHz)内,植物油的介电常数随着频率的增大而逐渐减小;在这段频率内,频率对植物油的介电损失率变化虽有影响,但是变化规律相比介电常数不明显。温度对植物油的介电特性有一定影响,频率一定时,介电常数随温度的升高而减小。为了探究影响植物油介电特性的根本原因,本实验对常见8种植物油的主要组成成分-脂肪酸进行了测定,并与植物油的介电常数进行了拟合,探究两者相关性。结果表明:在低频段(100-300MHz)时,除花生油外,同频率下各种食用植物油介电常数大小与油中不饱和脂肪酸总含量呈正相关关系,即随着不饱和脂肪酸含量的增加,介电常数逐渐增大;在较高频段(300-10000MHz)内,植物油的介电常数随亚油酸含量的增加而增加。这些变化表明,几种植物油介电参数不同的根本原因是其脂肪酸组成的不同。最后,也是本实验最重要的部分,为了研究油炸过程中食用植物油介电特性与其品质变化之间的相关性,同时为了减少不必要的影响因素,我们选用了较为常见的大豆油作为唯一研究对象。我们采用国家标准法测定大豆油的酸值、过氧化值及极性成分含量,同时测定油炸过程中大豆油介电特性的变化,探究了大豆油传统品质指标与介电特性的相关性,以期为实现快速检测油炸过程中植物油品质提供理论依据。结果表明:随着油炸的进行,大豆油的酸值和极性成分含量逐渐增大,过氧化值先增大后减小,大豆油的介电常数值也逐渐增大。通过对大豆油品质指标及介电特性指标相关性的分析发现在频率为700MHz时两者之间相关性较好,并以此建立了模拟数学模型。利用这些数学模型可以通过测定大豆油的介电常数值推导出其品质指标值,从而实现油炸过程中植物油品质的快速检测,为进一步开发食用油快速检测方法提供了依据。