煎炸油中核心醛的GC-MS分析及變化趨勢(shì)研究

王俏君，趙晨偉,吳港城，黃健花，金青哲，王興國(guó)

(江南大學(xué) 食品學(xué)院，江蘇 無(wú)錫 214122)

煎炸體系中的醛類(lèi)物質(zhì)是油脂在煎炸過(guò)程中常見(jiàn)的氧化產(chǎn)物，主要由脂質(zhì)烷氧自由基和烷過(guò)氧自由基的β-剪切作用生成[1]，可分為揮發(fā)性的短鏈醛和非揮發(fā)性的高級(jí)醛。揮發(fā)性醛影響煎炸油及煎炸食品的風(fēng)味，且有的具有基因毒性和細(xì)胞毒性[2]。核心醛(Core aldehydes)是在油脂氧化過(guò)程中形成的一類(lèi)非揮發(fā)性高級(jí)醛，常通過(guò)酰基與其他骨架(甘油酯、甾醇、磷脂)鍵合[3]。與揮發(fā)性醛不同，煎炸體系中的核心醛會(huì)伴隨食物的攝入進(jìn)入人體內(nèi)，通過(guò)消化作用分解出游離的脂肪醛，具有使機(jī)體形成羰基應(yīng)激的潛在危害。

早在20世紀(jì)90年代，日本科學(xué)家在人類(lèi)低密度脂蛋白的銅催化過(guò)氧化產(chǎn)物中鑒定出脂溶性膽固醇酯核心醛，并通過(guò)薄層色譜(TLC)、氣相色譜(GC)、高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜(HPLC-MS)等技術(shù)分離并鑒定出幾種膽甾醇核心醛，主要有膽固醇和羥膽固醇的9-氧代壬酸酯和少量膽固醇和羥膽固醇的8-氧代辛烯酸酯、10-氧代癸烯酸酯、11-氧代癸烯酸酯和12-氧代十二碳烯酸酯[4-5]。Kamal-Eldin等[6]在甲酯化的菜籽油和葵花籽油中檢測(cè)到醛酸甲酯，主要有8-氧代辛酸甲酯(Me-8-oxo)、9-氧代壬酸甲酯(Me-9-oxo)、10-氧代-8-癸烯酸甲酯(Me-10-oxo-8)、11-氧代-9-十一碳烯酸甲酯(Me-11-oxo-9)和12-氧代-9-十二碳烯酸甲酯(Me-12-oxo-9)，并被證明是核心醛甲酯化產(chǎn)物； Sj?vall等[7]采用高效液相色譜串聯(lián)電噴霧電離質(zhì)譜(HPLC-ESI-CID-MS)在氧化玉米油和葵花籽油中鑒定出113種甘油酯核心醛，其含量占氧化脂質(zhì)的25%～33%。脂質(zhì)氧化是核心醛的源頭，而煎炸油在高溫條件下發(fā)生劇烈的脂質(zhì)氧化，由此可見(jiàn)煎炸油中可能存在一定量的核心醛，然而國(guó)內(nèi)對(duì)此的研究幾乎空白。

本文在國(guó)外對(duì)核心醛研究的基礎(chǔ)上，采用GC-MS對(duì)煎炸油中的核心醛進(jìn)行定性定量檢測(cè)，并分析其含量隨煎炸時(shí)間的變化規(guī)律，研究煎炸食材及煎炸油種類(lèi)對(duì)核心醛含量的影響，以期對(duì)煎炸體系中核心醛的存在狀態(tài)有進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

菜籽油、大豆油、調(diào)和油(大豆油、棕櫚液油、葵花籽油體積比3∶2∶1)，由上海嘉吉糧油工業(yè)有限公司提供(主要脂肪酸組成見(jiàn)表1)。冷凍薯?xiàng)l(預(yù)炸)、雞塊、魚(yú)排，由麥肯食品有限公司(哈爾濱)提供；花生，采購(gòu)于山東沂蒙山農(nóng)家超市。

表1 煎炸油主要脂肪酸組成 %

色譜純(HPLC級(jí))正己烷、叔丁基甲基醚；[292H] 十五烷酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)品，購(gòu)于Sigma公司。

Frymaster Beil A14 自動(dòng)恒溫炸鍋，美國(guó)馬尼托瓦餐飲設(shè)備有限公司；Trace 1300 ISQ 氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國(guó)賽默飛世爾科技公司； Mega-Wax Plus色譜柱(0.25 μm, 30 m × 0.25 mm)，意大利米伽科技有限公司(蘇州)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 油樣的制備

在煎炸鍋中加入11 L煎炸油，煎炸參數(shù)設(shè)置如表2所示。煎炸過(guò)程中，每煎炸6 h進(jìn)行一次濾油處理去除煎炸油中的食物殘?jiān)看稳哟蜏乩鋮s后密封冷藏于-20℃冰箱中，待分析檢測(cè)。每次取樣后添加新油至煎炸鍋油位線。

表2 制備不同油樣的煎炸參數(shù)

1.2.2 GC-MS檢測(cè)核心醛含量

1.2.2.1 樣品前處理

參考Berdeaux等[8-9]的方法，有部分改動(dòng)。準(zhǔn)確稱(chēng)取300 mg樣品于50 mL旋蓋離心管中，加入內(nèi)標(biāo)物質(zhì)[292H] 十五烷酸甲酯100 μL(1 mg/mL)，加入3 mL叔丁基甲基醚、2 mL甲醇鈉溶液(0.2 mol/L)；振蕩1 min，室溫下(25℃)靜置2 min；隨后加入0.1 mL硫酸-甲醇溶液(0.5 mol/L)，旋渦振蕩5 s；再加入3 mL超純水，旋渦振蕩10 s，離心5 min(3 500 r/min)，取上層有機(jī)層于5 mL離心管中，氮吹揮發(fā)溶劑全干，用1 mL HPLC級(jí)正己烷復(fù)溶，加入適量無(wú)水硫酸鈉，旋渦振蕩2 s，用1 mL注射器吸取后過(guò)0.22 μm有機(jī)濾膜，注入2 mL棕色進(jìn)樣瓶，備測(cè)。

1.2.2.2 GC-MS分析條件

參考Berdeaux等[8-9]的方法，有部分改動(dòng)。

GC條件：升溫程序?yàn)槌鯗?0℃保持2 min，以6℃/min 升至240℃，保持10 min；檢測(cè)器、進(jìn)樣口溫度均為250℃；進(jìn)樣量1.0 μL；分流比1∶40；載氣為高純He；流速1.2 mL/min。

MS條件：傳輸線溫度250℃；離子源溫度200℃；離子化模式為EI；電子轟擊能量70 eV；分子離子碎片掃描范圍(m/z)40～240，掃描速度0.2(m/z)/s。

1.2.2.3 定性分析

核心醛GC-MS檢測(cè)的原始數(shù)據(jù)由儀器自帶NIST譜庫(kù)進(jìn)行匹配檢索，采用相似度和特征碎片離子對(duì)核心醛甲酯化產(chǎn)物進(jìn)行定性分析，匹配度大于800則確認(rèn)為該化合物。

1.2.2.4 定量分析

對(duì)各成分色譜峰峰面積自動(dòng)積分，并采用內(nèi)標(biāo)法計(jì)算其含量，定量公式如下。

式中：mi為核心醛質(zhì)量，mg；Ai為醛酸甲酯的峰面積；Ais內(nèi)標(biāo)物質(zhì)的峰面積；mis為加入樣品的內(nèi)標(biāo)物質(zhì)的質(zhì)量，0.1 mg；fi′為相對(duì)校正因子，1；α為醛酸甲酯對(duì)應(yīng)核心醛的換算系數(shù)，α(8-oxo)=4.41，α(9-oxo)=4.16，α(10-oxo-8)=3.96。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel和SPSS20.0對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用OriginPro 9.0進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 核心醛甲酯化產(chǎn)物的定性分析

菜籽油煎炸薯?xiàng)l12 h后油樣中核心醛甲酯化產(chǎn)物的氣相色譜圖如圖1所示。

注：1.Me-8-oxo；2.Me-9-oxo；3.Me-10-oxo-8。

圖1 菜籽油煎炸薯?xiàng)l12 h的油樣中核心醛甲酯化產(chǎn)物的氣相色譜圖

通過(guò)NIST譜庫(kù)檢索，圖1中3種物質(zhì)的匹配度均大于800，因此確定為該化合物。與前人研究結(jié)果不一致的是，在油樣中并未檢測(cè)到Me-11-oxo-9 和Me-12-oxo-9。分析其原因可能是，本實(shí)驗(yàn)煎炸條件更加劇烈，導(dǎo)致較長(zhǎng)鏈的不飽和醛酸甲酯進(jìn)一步氧化或裂解。

表3 3種核心醛甲酯化產(chǎn)物的碎片離子及其相對(duì)豐度

2.2 核心醛的定量分析

菜籽油煎炸前和煎炸薯?xiàng)l12 h的油樣中核心醛的種類(lèi)及含量見(jiàn)圖2。

注：同種物質(zhì)柱狀圖上不同字母表示差異顯著(p<0.05)，相同字母表示差異不顯著。下圖同。

圖2 菜籽油煎炸前和煎炸薯?xiàng)l12 h的油樣中核心醛的含量

由圖2可知，煎炸前菜籽油中檢出3種核心醛，其中核心醛8-oxo較少，僅為0.13 mg/g，而核心醛 9-oxo最多，約0.64 mg/g，核心醛總量達(dá)1.12 mg/g。油脂在室溫儲(chǔ)藏過(guò)程中會(huì)發(fā)生自動(dòng)氧化，因此在未煎炸的菜籽油中也能檢測(cè)到一定量的核心醛。煎炸后的油樣中，核心醛總量顯著增加(p<0.05)，約為1.63 mg/g。這是由于在煎炸條件下，油脂中不飽和脂肪酸更易氧化裂解，且菜籽油中含有豐富的不飽和脂肪酸(約88%)，從而導(dǎo)致煎炸后的菜籽油中核心醛總量顯著增加。無(wú)論是煎炸前還是煎炸后的菜籽油中，核心醛9-oxo含量最多，占核心醛總量的50%～70%，且煎炸12 h的油樣中核心醛9-oxo增加約70%，而核心醛8-oxo和10-oxo-8增加量較小。從核心醛的生成機(jī)制來(lái)看，其主要源自甘油三酯分子中油酸、亞油酸和亞麻酸氫過(guò)氧化物的β-剪切。根據(jù)油脂氧化理論，不飽和脂肪酸在氧化過(guò)程中會(huì)隨機(jī)生成不同的氫過(guò)氧化物，經(jīng)β-剪切作用后產(chǎn)生不同的醛酸[10]，如表4所示。由表4可知，油酸、亞油酸和亞麻酸中均有一種氫過(guò)氧化物剪切后會(huì)生成9-oxo，而8-oxo和10-oxo-8分別僅由油酸的一種氫過(guò)氧化物生成，9-oxo的來(lái)源更多，因此在煎炸油體系中可以檢測(cè)到較多的核心醛9-oxo[11-12]。

表4 不同不飽和脂肪酸的氫過(guò)氧化物及所對(duì)應(yīng)的經(jīng)β-剪切后的醛酸

2.3 菜籽油煎炸薯?xiàng)l、雞塊和魚(yú)排的油樣中核心醛的含量(見(jiàn)圖3)

圖3 菜籽油煎炸薯?xiàng)l、雞塊和魚(yú)排12 h的油樣中核心醛的含量

由圖3可知，在菜籽油煎炸雞塊和魚(yú)排體系中也均檢測(cè)到3種核心醛，一定程度上說(shuō)明食材對(duì)煎炸體系中核心醛的種類(lèi)影響不顯著。在相同煎炸條件下，菜籽油煎炸薯?xiàng)l體系中的核心醛總量顯著(p<0.05)低于煎炸雞塊和魚(yú)排中的。煎炸雞塊和魚(yú)排體系中核心醛8-oxo含量無(wú)顯著性差異，但核心醛9-oxo、10-oxo-8的含量差異顯著(p<0.05)。這表明煎炸食材會(huì)影響煎炸體系中核心醛的含量，煎炸富含蛋白質(zhì)的食材(雞塊和魚(yú)排)時(shí)，其體系中的核心醛含量顯著高于煎炸富含淀粉食材時(shí)的。有研究表明，煎炸食材中的水分含量會(huì)對(duì)煎炸油中的極性組分產(chǎn)生不同程度的影響[13-14]，核心醛是極性組分組成之一，因此其在不同煎炸食材體系中的含量存在一定差異。煎炸食材的加入導(dǎo)致煎炸中的化學(xué)變化更加復(fù)雜，不同化學(xué)基底的食材(蛋白質(zhì)或淀粉)對(duì)油脂體系的理化性質(zhì)影響各不相同，但其具體影響機(jī)制還需要進(jìn)一步探究。

2.4 大豆油及調(diào)和油煎炸花生的油樣中核心醛的含量(見(jiàn)圖4)

如圖4a所示，在大豆油煎炸花生體系中，8-oxo、9-oxo、10-oxo-8 3種核心醛均被檢出，其中9-oxo最多，平均含量約0.6 mg/g，占核心醛總量(1.18 mg/g)的50%以上。在該體系中核心醛含量在煎炸前50 h隨煎炸時(shí)間的延長(zhǎng)不斷增加，且煎炸前12 h的增長(zhǎng)速率最快。煎炸50 h后核心醛含量不再明顯增多，且呈現(xiàn)出波動(dòng)變化的趨勢(shì)。如圖4b所示，在調(diào)和油煎炸花生的油樣中也檢出3種核心醛，其總量與大豆油的相近，核心醛平均總量約1.06 mg/g，略低于大豆油中的含量，但調(diào)和油中的核心醛含量隨煎炸時(shí)間的延長(zhǎng)持續(xù)增長(zhǎng)至124 h左右，一定程度上說(shuō)明煎炸油的脂肪酸組成會(huì)影響核心醛的含量及其變化規(guī)律。油酸是產(chǎn)生這3種核心醛的主要來(lái)源，而該調(diào)和油中含有較多的油酸，這可能導(dǎo)致調(diào)和油中的核心醛能夠在長(zhǎng)時(shí)間煎炸條件下不斷增多。事實(shí)上，核心醛分子上的醛基并不穩(wěn)定，在煎炸條件下會(huì)進(jìn)一步發(fā)生氧化、裂解和聚合反應(yīng)，導(dǎo)致核心醛含量減少。而在煎炸后期，大豆油和調(diào)和油體系中核心醛含量變化并不顯著，這說(shuō)明在長(zhǎng)時(shí)間的煎炸過(guò)程中核心醛的生成量與減少量基本平衡；而明顯的波動(dòng)變化，可能與煎炸過(guò)程中新油添加有關(guān)。

圖4 大豆油(a)和調(diào)和油(b)煎炸花生的油樣中核心醛含量隨煎炸時(shí)間的變化

3 結(jié) 論

在煎炸油中均檢測(cè)到3種核心醛，分別是8-oxo、9-oxo、10-oxo-8，煎炸過(guò)程中更易產(chǎn)生9-oxo，約占總量的50%～70%，這是由于產(chǎn)生9-oxo的脂肪酸來(lái)源更廣，油酸、亞油酸和亞麻酸的氫過(guò)氧化物均可通過(guò)β-剪切生成9-oxo，而8-oxo和10-oxo-8僅由油酸的氫過(guò)氧化物生成。油酸是3種核心醛的主要來(lái)源，油酸的氧化速率較亞油酸和亞麻酸慢，因此富含油酸的調(diào)和油體系中的核心醛能長(zhǎng)時(shí)間增長(zhǎng)。煎炸會(huì)導(dǎo)致油脂中核心醛的含量顯著增加但不會(huì)無(wú)限增加，因此有望通過(guò)一定手段控制其含量在較低范圍內(nèi)。煎炸食材和煎炸油脂肪酸組成都會(huì)影響煎炸體系中核心醛的含量，但具體影響機(jī)制仍需進(jìn)一步系統(tǒng)地探究。