2. 马来西亚棕榈油总署中国研发中心
我国空气污染比较严重，尤其是以细颗粒物(PM2.5)为代表的污染物，日益受到政府和群众的关注。目前我国空气污染物的来源比较广泛，除了工业污染、机动车尾气和建筑扬尘等，烹调油烟也是空气污染物，烹调过程是室内空气污染不可忽视的重要来源。烹调油烟的组成比较复杂，其中挥发性有机化合物主要以醛酮类和烷烃类为主，含少量的卤代烃和呋喃等[1]，烹调油烟中的颗粒物主要以细颗粒物为主[2-5]，含有大量的半挥发性和难挥发的有机污染物，如多氯萘类[6]、芳香胺类[7]以及对人群健康危害较大的具有三致毒性的PAHs等[8]。体外细胞实验研究和流行病学调查表明烹调油烟能够导致肺细胞的氧化损伤以及机体免疫功能下降[9-12]，具有致癌性和致突变性[13-14]，与妇女的肺癌密切相关[15-16]。
我国传统的烹饪方式以煎、炒、烹和炸为主。不同的烹饪方式，加热温度存在较大的差别。如130℃和160℃可视为烹炒温度的低、高温，而260℃则为炸面类食品的温度[17]。另外不同种类的食用油由于其中脂肪酸的组成不同[18]，在相同温度下产生的颗粒物的量和粒径也存在着明显的差别[4]。为了更好地了解烹饪过程中食用油产生颗粒物的影响因素，本研究选取常见的7种市售食用油以及饱和脂肪酸含量比较高的棕榈油作为研究对象，分析不同种类食用油的特性以及在不同加热温度和反复加热条件下产生的细颗粒物的量，为根据不同的烹饪方式选取适合的食用油，降低PM2.5的产生量，保护人群健康提供数据支持。
1 材料与方法 1.1 仪器设备LD-6C(B)微电脑激光粉尘仪(北京绿林环创科技有限公司)、ZRQF系列D104型智能风速计(北京市检测仪器厂)、ZDHW型调温电热套(河北省黄骅市新兴仪器有限公司)，AR-605DL0智能温控仪(北京宇龙仪器仪表有限公司)、抽油烟机和灶具、WH-B04电子称(广州市威衡电子有限公司)。
1.2 食用油的选择从市场上选取了7种家庭烹饪常用的食用油作为本研究的实验对象，主要包括花生油、无添加剂大豆油、大豆油、玉米油、葵花籽油、半精炼菜籽油和无精炼菜籽油。为了比较全面的了解不同种类食用植物油在油炸和炒菜过程中产生的PM2.5的浓度差别，本研究还选取了饱和脂肪酸含量较高的5度、18度和24度三种棕榈油(棕榈油的度数代表其熔点温度)作为实验对象。
1.3 实验方法本研究以辣椒炒肉及油炸土豆条为例分别研究炒菜和油炸过程中颗粒物的产生情况。为了解油温对产生的PM2.5的影响，选取160℃和180℃两个温度作为辣椒炒肉实验的温度，选取180℃和200℃作为油炸土豆条实验的温度。
1.3.1 辣椒炒肉的实验方法选取花生油、玉米油、葵花籽油、半精炼菜籽油、无精炼菜籽油、5度棕榈油和18度棕榈油进行本实验。选取市售瘦肉和尖椒，分别切成粗约0.3 cm~0.4 cm、长约7 cm~10 cm的细丝，每次实验材料为50 g瘦肉、50 mL油和150 g尖椒丝。
将微电脑激光粉尘仪的进样口固定在离灶台垂直距离0.5m处，同时将智能风速计监测采样口固定在粉尘仪进样口附近3 cm处。开启抽油烟机，同时开启微电脑激光粉尘仪和智能风速计分别监测PM2.5的浓度和风速。将锅洗净放于灶具上，将火力控制按钮打开后倒入油，使用智能温控仪监测油温，待油温达到指定温度后，放入肉丝，不停翻炒，待肉丝炒熟变色后(约20 s)放入尖椒丝，继续翻炒3 min左右，待尖椒丝炒熟关火。实验过程中微电脑激光粉尘仪和智能风速计分别监测PM2.5浓度变化和风速。
每次实验灶具火力控制按钮均在同一位置，且在整个实验过程中，使用智能风速计监测采样口附近的风速，确保整个实验过程中风速维持在(0.21±0.02) m/s。实验开始前使用微电脑激光粉尘仪监测空气中PM2.5的浓度作为空白对照。
1.3.2 油炸土豆条实验方法选取花生油、无添加剂大豆油、大豆油、玉米油、葵花籽油、半精炼菜籽油、无精炼菜籽油、5度棕榈油、18度棕榈油和24度棕榈油进行本实验。选取市售冻土豆条作为实验材料，每次实验材料为200 mL油和60 g土豆条。油炸土豆条的实验装置如图 1所示。
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| 图 1 油炸土豆条实验装置(平面图) |
每次实验前使用微电脑激光粉尘仪监测实验操作装置中PM2.5的浓度，监测时间为5 min，以空气PM2.5的5 min平均浓度作为实验PM2.5的本底浓度。
将装有200 mL食用油的圆底玻璃烧杯放置于调温电热套中，加热并使用智能温控仪监测食用油的温度，待温度到达设定值后放入60 g土豆条，使用木筷子反复搅拌，在距油面高度0.5 m处使用微电脑激光粉尘仪监测PM2.5的浓度，同时使用智能风速计监测风速，在整个实验过程中，通过调节顶端的阀门，使整个实验过程中风速维持在(0.18±0.02) m/s。约3 min后炸熟土豆条后，完成实验。
为了解不同油炸次数下产生PM2.5的差别，同一食用油分别在第一天、第二天、第三天、第四天和第五天按照上述方法油炸土豆条，监测风速和PM2.5的浓度变化。
所有实验均重复3次，以3次实验结果的平均值作为测定结果。
1.4 统计分析采用SPSS 19.0统计软件对数据进行分析。采用t检验比较不同食用油在油炸和炒菜过程中以及不同油炸次数下产生的PM2.5的浓度差别。
2 结果 2.1 不同食用油在炒菜过程中产生的PM2.5的浓度各种食用油在炒菜过程中PM2.5的浓度变化曲线基本一致。半精炼菜籽油在炒菜过程中PM2.5的浓度变化曲线见图 2。PM2.5的浓度首先缓慢升高，进而快速升高，出现一个高峰，然后随着时间的延长浓度缓慢下降。为了更好的反映整个炒菜过程PM2.5的产生量，以PM2.5的时间加权平均浓度作为测定结果比较不同食用油产生的PM2.5的浓度的差别。
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| 图 2 半精炼菜籽油在炒菜过程中释放的PM2.5浓度变化曲线(160℃) |
从图 3中可以看出，在油温160℃时，5度棕榈油和无精炼菜籽油产生的PM2.5的浓度最高，大豆油和葵花籽油次之，18度棕榈油、花生油和半精炼菜籽油较低。在油温180℃时，无精炼菜籽油产生的PM2.5的浓度最高，大豆油和花生油次之，其次为5度棕榈油，葵花籽油，18度棕榈油，半精炼菜籽油最低。随着温度的升高，无精炼菜籽油、大豆油和花生油产生的PM2.5的浓度明显升高。
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| 图 3 不同种类食用油在炒菜过程中释放的PM2.5浓度比较 |
2.2 不同食用油在油炸过程中产生的PM2.5的浓度
各种食用油在油炸土豆条过程中产生的PM2.5的浓度变化趋势基本一致。图 4为半精炼菜籽油在油温为200℃加入土豆条后产生的PM2.5的变化曲线。从图 4中可以看出，半精炼菜籽油炸土豆条过程中产生的PM2.5的浓度变化呈现单峰分布，随着时间的增加缓慢下降。
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| 图 4 半精炼菜籽油在炸土豆条过程中释放的PM2.5浓度变化曲线(200℃) |
随着温度的升高，无精炼菜籽油、花生油、大豆油、5度棕榈油和24度棕榈油在炸土豆条过程中产生的PM2.5的浓度随之增加，而在200℃玉米油油炸土豆条产生的PM2.5的量明显低于180℃(图 5)。葵花籽油、半精炼菜籽油和18度棕榈油在两个温度下产生的PM2.5的浓度无明显差别。
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| 图 5 不同种类食用油在油炸土豆条过程中释放的PM2.5浓度比较 |
2.3 不同食用油在油炸不同次数下产生的PM2.5的浓度
为了更好的观察不同食用油在反复加热不同次数后产生的PM2.5的差别，选取玉米油、半精炼菜籽油、葵花籽油和18度棕榈油在180℃时反复五次油炸土豆条产生的PM2.5的情况(图 6)，结果显示玉米油、葵花籽油和18度棕榈油随着油炸土豆条次数的增加，产生的PM2.5出现下降的趋势，其中玉米油产生的PM2.5的量下降最明显，而半精炼菜籽油产生的PM2.5的量无明显变化。
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| 图 6 不同食用油加热不同次数产生的PM2.5浓度比较 |
3 讨论
烹调油烟作为室内空气污染物的主要来源之一[19]，对人群健康的影响不容忽视[20-22]。烹调油烟主要来自于烹饪过程中产生的油烟，主要是食用油和食物在高温条件下，食物成分首先脱水，其中不稳定的成分发生热氧化分解反应，分解产物以烟雾形式扩散到空气中，形成油烟。不同的食用油由于不饱和脂肪酸的比例和其他成分的含量不同[18]，在烹饪过程中产生颗粒物的量也存在明显的差别。本研究结果显示，在炒菜和油炸土豆条过程中，无精炼菜籽油产生的PM2.5量最高，远远大于其他食用油；半精炼菜籽油在油炸土豆条过程中产生颗粒物的量明显低于无精炼菜籽油，提示经过精炼的菜籽油去除了一些不稳定的成分，降低了PM2.5的产生。花生油在炒菜和油炸过程中的PM2.5产生量较高，这与吴鑫等[3]的研究结果一致。葵花籽油和菜籽油等产生的PM2.5的量相对较低。不同的烹饪方式产生的油烟量也存在着差别。本研究结果显示，在油温180℃时，炒菜过程中产生的PM2.5的量明显大于油炸土豆条。可能的原因为，在油温相同的情况下，炒菜时放入的瘦肉与土豆条相比，其中含有大量的水分，其与高温食用油接触时，水吸收油的热量迅速气化，进而产生大量的颗粒物。
鉴于食用油的成分发生热氧化反应，产物以气态或颗粒物的形式扩散到空气中形成油烟，烹饪温度对于颗粒物的产生量有着明显的影响，但温度对于不同的食用油的影响差异显著。无精炼菜籽油产生PM2.5的量最多，且随着温度的增加，PM2.5的量成倍增加。花生油也出现类似的结果，而葵花籽油随着烹饪温度的升高，PM2.5的量呈现下降的趋势。其他食用油产生的PM2.5的量随着温度的升高变化不大。另外，食用油在加热的过程中产生的颗粒物的量也会出现变化。本研究结果显示，玉米油随着加热次数的增加，PM2.5的产生量迅速降低，18度棕榈油和葵花籽油也出现类似的结果。主要原因可能为在第一次加热过程中，食用油中的易热氧化成分发生热裂解形成油烟等散到空气中，随着加热次数的增加，食用油中残留的易热氧化成分逐渐降低，产生的PM2.5的量也随之减少。
烹调油烟作为影响室内空气质量的重要因素之一，其产生受多种因素的影响。不同的食用油在不同的烹饪条件下产生颗粒物的量存在着显著的差异，且随着反复加热次数的增加，不同食用油产生的PM2.5的量也存在着差别。因此，应采取针对不同的烹饪方式选择不同的食用油和降低烹饪温度等手段有效降低PM2.5的产生量；另外，使用有效的排风扇和抽油烟机等设备也可以显著降低人群在烹饪过程中PM2.5的暴露量。本研究只是针对不同食用油烹饪过程中产生的PM2.5的量进行了比较，未对其中含有的成分进行定性和定量分析。现有的其他研究也只是针对加热后食用油油自身中的PAHs成分进行了分析[23]，而缺乏油烟中有害成分的报道，因此下一步有必要对不同食用油在不同温度、不同烹饪方式、反复加热过程等产生的油烟以及油烟中的有害组分如挥发性有机物，PAHs，重金属等进行更深入的研究和探讨。
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