大家好，本周分享一篇发表在Food Research International (IF:7)的文章，题目为“Influence of cooking techniques on food quality, digestibility, and health risks regarding lipid oxidation”。该研究的通讯作者为浙江大学中原研究院的冯凤琴教授。
一、烹饪过程中脂质成分的变化
油脂异构化反应是烹饪过程中产生有毒有害物质的主要途径。环状异构体和反式脂肪酸是脂质异构化的主要产物。其中，反式脂肪酸受到广泛关注，因为摄入高水平的反式脂肪酸可能对人体健康产生危害，如引发心血管疾病、增加炎症反应、影响胰岛素敏感性等（表1）。从机理上讲，不饱和脂肪酸中电子的重排和迁移可能会导致C-C键的断裂和位移，促使C-C键被氧化自由基攻击而形成自由基加合物，最终通过β-消除反应形成能量较低的反式构型。烹饪温度的升高和烹饪时间的延长可能会促进异构化产物的积累。
聚合是油脂加热中常见的反应，其深刻地影响着油脂的颜色、质地和可用性。在有氧高温环境中，两种、三种或多种脂肪酸甘油酯通过C-C、C-O-C和C-O-O-C键连接可形成非极性聚合物：脂肪酸甘油酸酯的二聚体、三聚体和低聚物，这些聚合物提高了油脂回色的几率，使得油脂的色泽加深。此外，在实际烹饪过程中，食品中的淀粉、蛋白质、矿物质、酚类、纤维素等成分也可能会与脂质发生反应，产生含氮和硫的杂环化合物、丙烯酰胺、二元聚合物、三元聚合物和四元聚合物。
二、烹饪技术类型
脂质氧化是烹饪过程中脂质的重要反应。受烹饪条件和脂质性质的影响，这一氧化过程中产生的醛类、酮类、醇类、酸类和短链碳氢化合物等氧化产物深刻影响着食品风味和脂质可用性，而这些又与食品品质有关。因此，烹饪技术对脂质氧化和风味的影响是一个值得关注的话题。近年来，空气油炸、欧姆加热、红外加热、微波加热、压力烹饪和超声波辅助烹饪技术正在迅速发展。与传统的烹饪技术（炖、煮、油炸、烟熏）相比，新型烹饪技术可通过不同的方式提高烹饪效率或降低加热温度，有助于在适宜的条件下降低食物中脂质氧化的可能性。为全面了解传统烹饪技术和新型烹饪技术在食品领域中的应用，我们按照其类型、工作原理和特点进行分类，并将其总结在表2中。
表2 烹饪技术的类型、工作原理和特点
烹饪技术 | 工作原理 | 特点 |
水烹法（炖） | 炖煮时，将食材浸入水中，通过水介导的热传导实现蛋白质变性和其他烹饪效果。 | 1. 营养容易流失。2. 烹饪时间长。 |
水烹法（蒸） | 利用蒸汽来加热和烹饪食物。 | 1. 食物水分保留率高。2.烹饪时间长。 |
油炸 | 将食物放入食用油中加热的过程。 | 1. 吸油量大。2. 加热温度高。 3. 感官质量不佳，营养流失严重。 |
烟熏 | 将加工过的食材放入熏锅中，利用熏料（如木材、木屑、茶叶、米糠等）燃烧产生的烟来熏制食品的过程。 | 1. 形成独特的风味与香气。2. 易产生苯、多环芳烃等有害物质。 |
超声波辅助烹饪技术 | 利用超声波在液体中产生的空化效应、机械效应和热效应来加速烹饪过程。 | 1. 传质效率高，烹饪时间短。 |
压力调节烹饪技术 | 在高压环境下进行烹饪，提高水的沸点，加速烹饪过程。 | 1. 提高加热温度，缩短烹饪时间。2. 使食物更加软烂入味，提高口感。 |
微波烹饪技术 | 利用频率在300 MHz至300 GHz之间的非电离辐射加热食物。 | 1. 保持食物的水分和营养成分。2.加热迅速，节省时间。 |
红外烹饪技术 | 利用波长在0.5至1000μm之间的电磁波对食物进行加热。 | 1. 加热温度适宜，烹饪时间短。2. 保持食物的营养成分和色泽。 |
欧姆加热烹饪技术 | 利用电流通过食物本身的电阻产生热量来加热食物。 | 1. 传质效率高，烹饪时间短。2. 均匀加热，避免局部过热。 |
空气炸锅烹饪技术 | 利用高速循环的热空气来替代传统油炸中的油脂，从而实现在无需大量油分的情况下达到类似油炸的酥脆口感。 | 1. 加热时间短，食物水分保留率高。2. 显著降低油脂摄入。 |
三、烹饪技术对脂质品质和食品风味的影响
肉类和食用油是饮食中的重要组成部分。在肉类中，脂质主要以脂肪的形式存在，其中包含了多种饱和与不饱和脂肪酸，如硬脂酸、油酸、二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）等，它们在人体内发挥着重要的生理功能，如提供能量、维持细胞膜结构、参与激素合成等。此外，食用油也是饮食中重要的脂质来源。因此，本部分内容主要讨论烹饪技术对四种富含油脂的食物（1. 红肉：牛肉、猪肉和羊肉；2. 白肉：家禽和火鸡；3. 鱼、虾；4. 食用油）的脂质氧化和风味的影响。
食物的脂质和风味品质受烹饪方法的影响（图2、图3）。不同烹饪技术中烹饪温度、时间、压力、含氧量等有所不同，因此制备的红肉的脂质氧化程度也有所差异。研究表明，随着加热温度的升高（从70℃升至77℃），水煮的牛肉的总SFAs和丙二醛（脂质氧化产物）水平也随之升高，而总单不饱和脂肪酸（MUFA）含量降低。而在烘烤条件下，肋眼牛排中含水量的降低会导致SFAs、MUFA、n-6 PUFA含量增加。此外，不同熏制时间的腌肉的脂质氧化和风味也有所不同，熏制时间越长，所散发的香气更加浓郁。基于新型烹饪技术更温和、更均匀、更快的加热环境，其也逐渐被应用到肉类制品的加工中。据报道，超声波处理会加速五香牛肉中游离脂肪酸的氧化并增加醛、醇和酮等挥发性脂质氧化产物的形成。而高压技术被证明有利于促进腌制猪排对于腌料的吸收效果。此外，与传统的炖煮技术相比，真空低温烹饪的红烧猪肉的脂肪含量和丙二醛值更低，但两者的感官风味没有显著差异。
不同烹饪技术处理的家禽和鱼肉的脂质组成和挥发性物质的种类和含量也表现出显著差异。具体来说，油炸和烘烤导致鱼肉中PUFA（特别是EPA和DHA）的显著降低，同时增加了脂质氧化产物的生成，如乙醛、庚醛等醛类化合物，这种变化会对鱼肉的品质产生不利的影响。相比之下，真空低温烹饪、真空油炸等烹饪技术，可通过减少食物在烹饪过程中对氧气和高温的接触来抑制脂质的氧化，以保持鱼肉良好的风味和营养价值。此外，研究人员比较并评价了不同处理时间和温度下鸭肉的感官品质。结果表明，在70℃下烹饪6 h或12 h的鸭肉具有更佳的感官品质，这可能与其在这一处理条件下产生的挥发性脂肪氧化产物（如己醛、庚醛、辛醛、壬醛、顺式-4-癸醛、癸醛、2,4-癸醛等）水平更高有关。
与脂质含量丰富的肉类相比，食用油在家庭饮食的制备中更加必不可少。烹饪过程中食用油中不饱和脂肪酸的氧化可能会降低其营养价值，甚至对人体健康造成危害，如反式脂肪酸和脂肪酸聚合物的产生。在先前的研究中，研究人员探究了三种传统烹饪技术（炒、油炸和烤箱）和三种创新烹饪技术（低温真空烹饪、慢炖锅和真空锅烹饪）对特级初榨橄榄油成分的影响。结果表明，炒、油炸和烤箱处理的橄榄油中脂质环氧化物和羟基衍生物水平更高，而创新的烹饪技术仅导致橄榄油成分的轻微变化。同样，真空油炸、红外辅助油炸和微波加热对棕榈油、芝麻油和玉米油氧化的积极影响也在相关研究中得到了证实。这表明，新型烹饪技术有利于降低食用油脂的脂质氧化水平。
烹饪温度和时间是影响油脂消化性的关键因素（图2、图3）。因此，有必要了解不同烹饪技术对脂质消化率的影响，以指导食用油和烹饪技术的选择。研究表明，高温和长时间的烹饪会加剧油脂的氧化和降解，产生更多的氧化产物和有害物质，这些产物可能会通过抑制消化酶的活性和改变食物结构变化来影响脂质的消化行为。例如，高温烹饪（如油炸、烘烤）可能会引发油脂的聚合反应，形成较大的分子团或聚合物，使其更难被消化酶分解。而通过低温烹饪方法（如空气油炸、真空低温烹饪）可以极大程度地减少氧化和聚合反应的发生。此外，脂质氧化形成的产物，如反式脂肪酸和环化甘油三酯，也会显著影响油脂的消化性。其中，与甘油三酯相比，环化甘油三酯具有更高的粒径大小，且会改变脂肪酶的构象，使其活性降低，从而导致更低的油脂消化率。
供稿：赵时珊
责任编辑：魏芳
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.foodres.2023.112685.
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