Effects of frying conditions on the formation of volatile compounds and hazardous compounds in welsh onion (Allium fistulosum L.)

Abstract

대파(Allium fistulosum L.)를 유지와 함께 고온으로 가열하면 특유의 풍미가 생성 되어 한국, 중국, 일본에서 볶음 요리요리, 면 요리 등 다양한 요리에서 풍미를 향상시키기 위해 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 대파와 유지를 고온 장시간 반응 시 가열 온도(140, 165, 190℃)와 식물성 기름의 종류(대두유, 옥배유, 카놀라유, 팜유)가 향미 프로파일에 미치는 영향을 확인하고 주요 휘발성 화합물의 변화를 조사하였다. 또한, 유지의 가열과정에서 생성될 수 있는 대표적인 위해 물질인 다환방향족탄화수소(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs) 9종과 아크릴아마이드를 분석하여 검출량을 비교하였다. 휘발성 화합물은 solid-phase microextraction (SPME)를 사용하여 추출하였으며, 휘발성 화합물 및 PAHs 분석은 Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS), 아크릴아마이드 분석은 liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS)를 통해 이루어졌다. Hexanal, 2,4-decadienal, nonanal 등 지질의 가열 산화 반응에서 생성되는 화합물은 oleic acid와 linoleic acid가 많이 함유된 옥배유와 카놀라유에서 다량으로 형성되었다. 2-pentylfuran, furaneol, 5-hydroxymethylfurfural을 포함한 furan and furanone류 역시 식물성 유지의 지방산 조성에 따른 생성량 차이를 보였다. Sulfur-containing compound류는 네 가지 식물성 유지에서 비슷하게 정성 되었으나 그 함량에는 차이를 보였다. Aldehyde 류, furan and furanone류, sulfur-containing compound류는 가열 온도가 증가함에 따라 생성량이 유의미하게 증가하였고, 대파 향미유의 향미에 기여하는 주요 화합물로 확인되었다. 가열 온도와 PAHs 생성 사이에는 일정한 상관관계가 나타나지 않았고 모든 시료에서 benzo[a]pyrene이 2 μg/kg 미만으로 검출되었다. 아크릴아마이드 함량은 모든 유지에서 온도가 증가함에 따라 유의적으로 증가하여, 190℃에서 14.72-36.46 μμg/kg 수준으로 검출되었다. 본 연구는 대파와 식물성 유지를 고온 장시간 반응 시 가열 온도와 식물성 유지의 종류가 휘발성 향미 성분, PAHs, 아크릴아마이드 형성에 미치는 영향을 확인하였다.;When the welsh onion (Allium fistulosum L.) is heated at high temperature with oil, the flavor compounds of welsh onion and oil react to create volatile compounds that contribute to unique flavor. This study investigated the effects of the frying temperature (140, 165, and 190 ℃) and type of vegetable oils (soybean, corn, canola, and palm oil) on the flavor profile and changes in major volatile compounds. In addition, nine polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and acrylamide, which are hazardous compounds that can be generated during the heating of oils, were analyzed to compare the amount. Volatile compounds were extracted using solid phase micro-extraction (SPME). Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) was used to analyze volatile compounds and PAHs, while liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) was used to analyze acrylamide. Various lipid-degraded compounds, such as hexanal, 2,4-decadienal, and nonanal, were formed in large amounts at corn and canola oil which contained high amounts of oleic acid and linoleic acid. Furans and furanones, including 2-pentylfuran, furaneol, and 5-hydroxymethylfurfural, were formed differently depending on the fatty acid composition of vegetable oils. Sulfur-containing compounds were nearly same, but their amounts varied. Specific chemical groups, such as aldehydes, furans and furanones, and sulfur-containing compounds, increased significantly as the frying temperature increased and were identified as the major compounds in frying welsh onion oils. The majority of the 9 PAHs were found in frying welsh onion oil using soybean oil. However, there were no significant differences in PAHs according to frying temperature and type of vegetable oils. The amount of acrylamide increased significantly as the temperature increased and was detected at 14.72-36.46 μg/kg in the frying welsh onion oil heated to 190℃. In conclusion, changes in volatile compounds, PAHs, and acrylamide were confirmed according to the heating temperature and type of vegetable oils. This integrated study of both aspects of the quality and safety can provide the theoretical basis for the industrial process of frying welsh onion oil.