油炸過程發生了什麼化學或物理變化?

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以澱粉，蛋白質為例

2015-12-31

油脂是由甘油和脂肪酸所組成，脂肪酸可分為「飽和脂肪酸」和「不飽和脂肪酸」，飽和脂肪酸包括動物性油脂、棕櫚油、椰子油等，在室溫下是固態，化學性質比較穩定，經過油炸時不容易產生化學變化，但容易堆積在人體的血管中，對健康不利。不飽和脂肪酸像是橄欖油、花生油、大豆油等，室溫下呈液態，化學性質比較不穩定。油在高溫或接觸氧氣的情況下會發生許多化學變化，包括氧化、水解、裂解、聚合等，這些反應會改變油的物理和化學性質，造成油的質量發生改變。

油炸過程中，油經歷了複雜的物理和化學變化，產生許多有害成分，並與食品之間發生物質傳遞。

1．物理變化。食物一旦進入高溫油中，食物表面的水分被快速蒸發，產生硬殼，即為油炸食品的酥脆口感的來源；而食物內部的水分轉化成蒸汽，通過食物的蜂窩通道逃逸，油即被吸入食品內部替代水分，油經過長時間高溫加熱產生的有害物質亦隨之進入到食品中。

2．化學變化。新鮮油的主要成分為 1 分子甘油和 3 分子各類脂肪酸相結合的甘油三酸酯混合物（C3H5（RCOO）3）。油炸過程中，在空氣中的氧、食品中的氧、水、高溫作用下，油主要產生三種有害反應：水解、熱氧化、熱聚合，產生超過 400 種的分解或聚合產物。

（1）水解：高溫促使油中的甘油三酸酯水解為甘油二酯、甘油單酯、遊離脂肪酸和甘油。其中甘油能在高溫下進一步脫水形成丙烯醛，即為丙烯醯胺的前體。除此以外，水解產生

的遊離脂肪酸容易揮發，從而降低油的煙點（油發煙的溫度，用於油炸的油發煙點應大於 200℃ )。遊離脂肪酸的總含量稱為酸價，酸價常作為判定炸油質量的標準之一，酸價越高，說明油的精鍊程度度和新鮮程度越低。我國 GB7102.1-2003《食用植物油煎炸過程中的衛生標準規定》，酸價不得超過 5 mg╱g。日本更採用酸價 2.5 mg╱g 作為炸用油的限量。

（2）熱氧化：高溫下氧與油反應，使油中的不飽和脂肪酸（含有雙鍵的脂肪酸，主要存在於植物油和魚油中）氧化，產生氫過氧化物。氫過氧化物進一步分解，產生醇、羥基酸和酸類等小分子物質。這些小分子物質能聚合在一起，使油的粘度增加，顏色變深。其中，氧化分解的產物羥基酸，亦是常用的判斷食用植物油新鮮度的指標之一，新鮮植物油的羥基值很低。我國

GB7102.1-2003《食用植物油煎炸過程中的衛生標準規定》，羥基值不得超過 50 mg╱g。

（3）聚合：當隔絕了氧氣時，高溫下的油主要發生聚合反應而不是氧化反應。聚合反應產生的單體環化、二聚和高聚物形成了油脂泡沫。泡沫會加速油的水解反應和氧化反應。

從時間看，食品在油炸過程中的變化主要有五個階段：

1. 起始階段（食品放入炸油中到食品表面溫度達到 100℃）：食品內部蛋白質未變性，澱粉也未糊化；

2. 新鮮階段（食品表面水分大量損失的階段）：食品開始形成外殼，內部蛋白質部分變性，澱粉開始糊化；

3. 最適階段（食品質量最好的階段）：外殼增厚，色澤變金黃，蛋白質變性完全，吸油量適中；

4. 劣變階段（食品質量開始變差的階段）：外殼變僵硬，吸油量過大；

5. 丟棄階段：食品顏色變黑，開始發生炭化現象。

從食品成分看，蛋白質、脂肪、澱粉、糖類均發生了多種繁複的化學變化。例如在油炸過程中，糖類與氨基酸發生的一系列美拉德反應 (Maillard reaction)，既生成油炸食品誘人的風味物質，又產生了致癌的有害物質丙烯醯胺。肉類、蔬菜、澱粉類等食品，由於自身成分的巨大區別，而在油炸過程中產生的物質和危害程度各有不同。

下面介紹油炸食品和炸油中均可能產生的主要有害因子：

（1）丙烯醯胺。丙烯醯胺 (Acrylamide, ACR) 在工業應用上是聚丙烯醯胺合成中的化學中間體。2002 年 4 月瑞典 National Food Administration, NFA 和斯德哥爾摩大學首次發現某些食品中含有丙烯醯胺，尤其是以薯條為代表的富含澱粉的高溫油炸食品中含量較高。

（2）多環芳烴化合物。多環芳烴 (Polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs) 是一組由 2 個或 2 個以上苯環稠和在一起的芳香族化合物及其衍生物，在食物煎炸、烤制和煙熏等烹飪過程中會形成。環芳烴屬於前致癌物，在體內主要通過混合功能氧化酶系中的芳烴羥化酶 (Aryl hydrocarbon hydroxylase，AHH) 的作用，代謝活化為多環芳烴環氧化物，與 DNA 、RNA 和蛋白質等生物大分子結合而誘發突變和腫瘤。

（3）雜環胺類化合物。1977 年美國發現直接在明火上炙烤的肉類和魚類燒焦的表面部分，在 Ames實驗中有強烈的致突變性，這類致突變物質被稱為雜環胺（Heterocyclic amines, HCAs)，屬於氨基咪唑氮雜芳烴類和氨基咔啉類。雜環胺是肌肉組織中的氨基酸和肌酸（肌酸酐）在高溫條件下形成的，食品中帶肌酸含量越高，雜環胺的產率越高。除肌酸含量外，烹調的溫度越高，如煎、炸、烤等烹調方式，形成的雜環胺含量相對增加。