油酸與亞油酸比例對煎炸油中單環氧脂肪酸單體含量的影響

周佳一，趙晨偉，金青哲，王興國

(江南大學 食品學院，食品科學與技術國家重點實驗室，江蘇 無錫 214122)

氧化反應是常壓煎炸時發生的主要反應[1]，反應過程中甘油三酯上的脂肪酸會生成含有環氧基、醛基、酮基等氧化基團的新化合物[2-4]。其中含有環氧基團的單環氧脂肪酸因其較高的吸收率和潛在毒性受到學者的廣泛關注[5-7]。單環氧脂肪酸是不飽和脂肪酸雙鍵環氧化形成1個環氧基團的氧化脂肪酸。目前研究共報道了6種單環氧脂肪酸[8]，主要分為兩類：一類為油酸雙鍵環氧化形成的單環氧硬脂酸，包括順式-9,10-單環氧硬脂酸和反式-9,10-單環氧硬脂酸；另一類為亞油酸雙鍵環氧化形成的單環氧油酸，包括順式-9,10-單環氧油酸；反式-9,10-單環氧油酸、順式-12,13-單環氧油酸和反式-12,13-單環氧油酸。

目前有研究表明，不同油酸和亞油酸組成的油脂在高溫加熱過程中單環氧脂肪酸總含量有顯著差異[9-11]，但不同油酸與亞油酸組成比例對煎炸過程中單環氧硬脂酸、單環氧油酸含量以及順、反式單環氧脂肪酸相對含量的影響少見報道。本文通過研究不同油酸與亞油酸比例的油脂煎炸薯條過程中單環氧硬脂酸含量、單環氧油酸含量和反式及順式單環氧脂肪酸相對含量的變化，探究油酸與亞油酸比例對煎炸過程的影響，為開發更為安全的煎炸油提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 原料與試劑

棉籽油(油酸含量16.45%，亞油酸含量59.21%，無外源抗氧化劑)、高油酸葵花籽油(油酸含量84.88%，亞油酸含量3.36%，無外源抗氧化劑)，益海嘉里提供；土豆，購于當地超市；十九烷酸甲酯標準品，購于Sigma試劑公司。

1.1.2 儀器與設備

煎炸鍋，湖北香江電器有限公司；Trace 1300 ISQ氣相色譜質譜聯用儀，賽默飛世爾科技(中國)有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 煎炸油的制備

將棉籽油、高油酸葵花籽油分別按照43.39∶56.61、65.59∶34.41、86.34∶13.66的質量比進行混合并攪拌均勻，得到3種試驗用煎炸油，即油酸與亞油酸比例分別為2∶1、1∶1、1∶2，分別標記為A、B、C。

1.2.2 薯條的制作和煎炸

將土豆洗凈、去皮后，切成5.0 cm×1.0 cm×1.0 cm的長條，浸泡在水中備用，在煎炸前取出瀝水，并用濾紙吸干。在3個煎炸鍋中分別倒入相同質量的煎炸油A、B、C，加熱至175℃。每個鍋投入一定比例的薯條，炸熟后撈出(約4 min)，每隔30 min煎炸一批。每4 h趁熱取樣，冷卻后密封置于冰箱中備用。每天連續煎炸8 h，共煎炸3 d，煎炸過程不添加新油。

1.2.3 單環氧脂肪酸的測定

按照Velasco等[12]的方法測定。

精確稱取500 mg油樣，加入5 mL叔丁基甲醚和2.5 mL 0.2 mol/L甲醇鈉溶液，旋渦振蕩1 min后，靜置2 min。加入0.17 mL 0.5 mol/L硫酸，旋渦振蕩數秒。加入5 mL蒸餾水，旋渦振蕩約30 s后，3 600 r/min離心1 min，轉移上清液，吸取3 mL上清液于10 mL離心管，氮吹干。加入5 mL無水乙醚，振蕩混勻，吸取2 mL加入2 mL十九烷酸甲酯作為內標，氮吹干。加入2 mL無水乙醚，旋渦振蕩，過0.22 μm有機濾膜，待檢測。

氣相色譜條件: Mega-Wax PLUS色譜柱(30 m×0.25 μm×0.25 mm)，分流進樣，進樣量1 μL；進樣口溫度250℃；載氣為氦氣，流速1 mL/min；采用程序升溫，柱溫箱初始溫度130℃保持0.5 min，以4℃/min升到200℃保持1 min，再以2℃/min升到230℃保持3 min。

質譜條件：離子源溫度250℃；質譜掃描范圍(m/z)50～550；全掃描模式。為了避免重疊峰的干擾，采用提取特征離子碎片色譜圖進行定性，采用面積歸一化法進行定量。

2 結果與討論

2.1 6種單環氧脂肪酸單體的鑒定

對175℃煎炸薯條24 h的A油進行GC-MS檢測，依據NIST譜庫以及文獻[11]報道的單環氧脂肪酸特征離子碎片，提取特征離子流色譜圖并進一步驗證各色譜峰的質譜圖，從而確定6種單環氧脂肪酸。煎炸薯條24 h的A油的總離子流圖及提取的特征離子流圖見圖1。

圖1 煎炸薯條24 h時A油的總離子流圖(a)和提取的特征離子流圖(b、c)

如圖1(a)所示，出峰時間28.30 min為二十二烷酸甲酯，出峰時間28.74 min為2種單環氧脂肪酸甲酯混合物的重疊峰。為了避免重疊峰的干擾，采用提取特征離子碎片對6種單環氧脂肪酸甲酯進行鑒定。據文獻報道[11]：順/反式-9,10-單環氧硬脂酸甲酯的特征離子為m/z155、199；順/反式-12,13-單環氧油酸甲酯的特征離子為m/z164、207；順/反式-9,10-單環氧油酸甲酯特征離子為m/z155、185。通過分析各個峰的質譜圖發現，峰1和峰3出現特征離子m/z155、199，峰2和峰5出現特征離子m/z164、207，峰4和峰6出現特征離子m/z155、185。因反式單環氧脂肪酸極性小于順式單環氧脂肪酸，故在極性柱分離時反式單環氧脂肪酸優先出峰。綜上，可以斷定峰1～峰6(見圖1(b)、圖1(c))分別為反式-9,10-單環氧硬脂酸、反式-12,13-單環氧油酸、順式-9,10-單環氧硬脂酸、反式-9,10-單環氧油酸、順式-12,13-單環氧油酸、順式-9,10-單環氧油酸，該出峰順序和文獻[13]報道一致。

2.2 油酸與亞油酸比例對單環氧硬脂酸含量的影響

油酸與亞油酸比例不同的油脂在煎炸過程中單環氧硬脂酸含量隨時間的變化見圖2。

圖2 油酸與亞油酸比例不同的煎炸油中單環氧硬脂酸含量的變化

由圖2可知，油酸與亞油酸比例為2∶1的煎炸油中單環氧硬脂酸含量最高，比例為1∶1的煎炸油次之，比例為1∶2的煎炸油最小。這是由于油酸上的雙鍵環氧化形成單環氧硬脂酸，而A油中油酸比例最高，故油酸含量越高的油脂易形成更多的單環氧硬脂酸。同時可以發現，煎炸過程油酸與亞油酸比例不同的油脂中單環氧硬脂酸含量均隨煎炸時間的延長而增長。在煎炸0 h時，3種油脂中單環氧硬脂酸含量無顯著差異。A油中單環氧硬脂酸含量在煎炸8 h后顯著增加，B油和C油則在煎炸16 h后顯著增加。A油的增幅最為顯著，煎炸24 h后達到5.92 mg/g，增長了22.6倍，而B油和C油分別達到2.42、1.80 mg/g，增長了9.52倍和10.25倍。

2.3 油酸與亞油酸比例對單環氧油酸含量的影響

油酸與亞油酸比例不同的油脂在煎炸過程中單環氧油酸含量隨時間的變化見圖3。

圖3 油酸與亞油酸比例不同的煎炸油中單環氧油酸含量的變化

由圖3可知，整體而言，由于亞油酸上的雙鍵環氧化會形成單環氧油酸，因此油脂中亞油酸比例越高，煎炸過程中形成的單環氧油酸含量越高，即C油中單環氧油酸含量最高。同時可以發現，煎炸過程油酸與亞油酸比例不同的油脂中單環氧油酸含量均隨煎炸時間的延長呈上升趨勢。在煎炸0 h時，A油中無單環氧油酸形成，B油和C油中形成一定單環氧油酸且含量上無顯著差異。煎炸24 h，C油中的單環氧油酸含量從初始值0.27 mg/g增至1.68 mg/g，增加了5.22倍。A油和B油中單環氧油酸含量隨時間的延長而波動上升，A油從初始值0 mg/g增至1.29 mg/g，B油從初始值0.26 mg/g增至1.12 mg/g，增加了3.31倍。

2.4 油酸與亞油酸比例對反式及順式單環氧脂肪酸相對含量的影響

油酸與亞油酸比例不同的油脂在煎炸過程中反式與順式-9,10-單環氧硬脂酸含量比值、反式與順式-9,10-單環氧油酸含量比值、反式與順式-12,13-單環氧油酸含量比值變化見圖4。

由圖4(a)可見，整體而言，油酸與亞油酸比例為2∶1的煎炸油中反式與順式-9,10-單環氧硬脂酸含量比值明顯高于其他兩種煎炸油。同時在整個煎炸過程中，反式與順式-9，10-單環氧硬脂酸含量比值呈現波動上升的趨勢。在煎炸0 h時，即煎炸新油中，A油和C油中反式與順式-9,10-單環氧硬脂酸含量比值小于1，表明新油中順式-9,10-單 環氧硬脂酸的含量高于反式-9,10-單環氧硬脂酸的含量，B油新油中含有等量的反式-9,10-單環氧硬脂酸和順式-9,10-單環氧硬脂酸。A油中該比值增速在煎炸8 h后顯著增加，并于煎炸12 h后該比值大于1，即反式-9,10-單環氧硬脂酸的含量超過了順式-9,10-單環氧硬脂酸的含量。B油中該比值于煎炸8 h后有所增加，煎炸24 h時比值尚未大于1。C油中該比值保持一定的速率增加，煎炸24 h時比值尚未大于1。

由圖4(b)可見，整體而言，3種油酸與亞油酸比例的煎炸油中反式與順式-9,10-單環氧油酸含量比值是比較接近的。同時在整個煎炸過程中，反式-9,10-單環氧油酸含量均低于順式-9,10-單環氧油酸含量，且整個過程兩者呈現波動式變化。A油中反式和順式-9,10-單環氧油酸含量比值在煎炸4～8 h顯著增加，8 h以后增速較平緩，這可能與反式-9,10-單環氧油酸進一步形成聚合物有關，煎炸24 h時該比值接近1。B油和C油中該比值隨煎炸時間的延長呈波動上升的趨勢，煎炸24 h時該比值接近1。

圖4 油酸與亞油酸比例不同的煎炸油中反式與順式-9,10-單環氧硬脂酸含量比值(a)、反式與順式-9,10-單環氧油酸含量比值(b)、反式與順式-12,13-單環氧油酸含量比值(c)變化

由圖4(c)可見，整體而言，油酸與亞油酸比例為2∶1的煎炸油中反式與順式-12,13-單環氧油酸含量比值明顯高于其他兩種煎炸油。同時在整個煎炸過程中，反式-12,13-單環氧油酸含量呈現一直增長的趨勢，導致該比值一直上升。A油新油不含反式-12,13-單環氧油酸和順式-12,13-單環氧油酸，B油和C油的新油僅含順式-12,13-單環氧油酸。A油的比值于煎炸12 h后有較大幅度的增加，20 h后該比值大于1，煎炸過程中該比值整體高于B油和C油。B油和C油中該比值隨煎炸時間的延長保持一定的速率增加，煎炸24 h時比值尚未大于1。

綜上，油酸與亞油酸比例不同的3種油脂中反式與順式-9,10-單環氧硬脂酸含量比值、反式與順式-9,10-單環氧油酸含量比值、反式與順式-12,13-單環氧油酸含量比值均隨煎炸時間的延長不同程度地增加。這表明在煎炸前期，油脂中主要形成順式單環氧脂肪酸，煎炸后期則主要形成反式單環氧脂肪酸。研究發現，油脂在高溫加熱下可發生非期望的異構化反應，順式脂肪酸會異構化為熱力學上更穩定的反式脂肪酸，且該熱誘導的異構化反應與油脂氧化過程有關[14-15]。因此，初步斷定煎炸過程順式單環氧脂肪酸可能會轉化為反式單環氧脂肪酸。

3 結 論

通過探究煎炸過程油酸與亞油酸比例不同的油脂中單環氧硬脂酸含量、單環氧油酸含量、順式及反式單環氧脂肪酸相對含量的影響，研究發現，煎炸過程以上指標均隨煎炸時間的延長呈上升趨勢。油酸含量高(油酸與亞油酸比例2∶1)的煎炸油傾向于形成更多的單環氧硬脂酸，亞油酸含量高(油酸與亞油酸比例1∶2)的煎炸油傾向于形成更多的單環氧油酸。同時，煎炸過程會逐漸積累更多的反式單環氧脂肪酸，初步推斷煎炸過程順式單環氧脂肪酸可能會轉化為熱力學上更穩定的反式單環氧脂肪酸。