油酸與亞油酸比例對(duì)煎炸油中單環(huán)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(xué) 食品學(xué)院，食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫 214122)

氧化反應(yīng)是常壓煎炸時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)[1]，反應(yīng)過程中甘油三酯上的脂肪酸會(huì)生成含有環(huán)氧基、醛基、酮基等氧化基團(tuán)的新化合物[2-4]。其中含有環(huán)氧基團(tuán)的單環(huán)氧脂肪酸因其較高的吸收率和潛在毒性受到學(xué)者的廣泛關(guān)注[5-7]。單環(huán)氧脂肪酸是不飽和脂肪酸雙鍵環(huán)氧化形成1個(gè)環(huán)氧基團(tuán)的氧化脂肪酸。目前研究共報(bào)道了6種單環(huán)氧脂肪酸[8]，主要分為兩類：一類為油酸雙鍵環(huán)氧化形成的單環(huán)氧硬脂酸，包括順式-9,10-單環(huán)氧硬脂酸和反式-9,10-單環(huán)氧硬脂酸；另一類為亞油酸雙鍵環(huán)氧化形成的單環(huán)氧油酸，包括順式-9,10-單環(huán)氧油酸；反式-9,10-單環(huán)氧油酸、順式-12,13-單環(huán)氧油酸和反式-12,13-單環(huán)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(huán)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(duì)煎炸過程中單環(huán)氧硬脂酸、單環(huán)氧油酸含量以及順、反式單環(huán)氧脂肪酸相對(duì)含量的影響少見報(bào)道。本文通過研究不同油酸與亞油酸比例的油脂煎炸薯?xiàng)l過程中單環(huán)氧硬脂酸含量、單環(huán)氧油酸含量和反式及順式單環(huán)氧脂肪酸相對(duì)含量的變化，探究油酸與亞油酸比例對(duì)煎炸過程的影響，為開發(fā)更為安全的煎炸油提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)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(dāng)?shù)爻?；十九烷酸甲酯?biāo)準(zhǔn)品，購于Sigma試劑公司。

1.1.2 儀器與設(shè)備

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

1.2 試驗(yàn)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(zhì)量比進(jìn)行混合并攪拌均勻，得到3種試驗(yàn)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(biāo)記為A、B、C。

1.2.2 薯?xiàng)l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(zhǎng)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(gè)煎炸鍋中分別倒入相同質(zhì)量的煎炸油A、B、C，加熱至175℃。每個(gè)鍋投入一定比例的薯?xiàng)l，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(xù)煎炸8 h，共煎炸3 d，煎炸過程不添加新油。

1.2.3 單環(huán)氧脂肪酸的測(cè)定

按照Velasco等[12]的方法測(cè)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(shù)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(zhuǎn)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(nèi)標(biāo)，氮吹干。加入2 mL無水乙醚，旋渦振蕩，過0.22 μm有機(jī)濾膜，待檢測(cè)。

氣相色譜條件: Mega-Wax PLUS色譜柱(30 m×0.25 μm×0.25 mm)，分流進(jìn)樣，進(jìn)樣量1 μL；進(jìn)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(zhì)譜條件：離子源溫度250℃；質(zhì)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(jìn)行定性，采用面積歸一化法進(jìn)行定量。

2 結(jié)果與討論

2.1 6種單環(huán)氧脂肪酸單體的鑒定

對(duì)175℃煎炸薯?xiàng)l24 h的A油進(jìn)行GC-MS檢測(cè)，依據(jù)NIST譜庫以及文獻(xiàn)[11]報(bào)道的單環(huán)氧脂肪酸特征離子碎片，提取特征離子流色譜圖并進(jìn)一步驗(yàn)證各色譜峰的質(zhì)譜圖，從而確定6種單環(huán)氧脂肪酸。煎炸薯?xiàng)l24 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?xiàng)l24 h時(shí)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(shí)間28.30 min為二十二烷酸甲酯，出峰時(shí)間28.74 min為2種單環(huán)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(duì)6種單環(huán)氧脂肪酸甲酯進(jìn)行鑒定。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道[11]：順/反式-9,10-單環(huán)氧硬脂酸甲酯的特征離子為m/z155、199；順/反式-12,13-單環(huán)氧油酸甲酯的特征離子為m/z164、207；順/反式-9,10-單環(huán)氧油酸甲酯特征離子為m/z155、185。通過分析各個(gè)峰的質(zhì)譜圖發(fā)現(xiàn)，峰1和峰3出現(xiàn)特征離子m/z155、199，峰2和峰5出現(xiàn)特征離子m/z164、207，峰4和峰6出現(xiàn)特征離子m/z155、185。因反式單環(huán)氧脂肪酸極性小于順式單環(huán)氧脂肪酸，故在極性柱分離時(shí)反式單環(huán)氧脂肪酸優(yōu)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(huán)氧硬脂酸、反式-12,13-單環(huán)氧油酸、順式-9,10-單環(huán)氧硬脂酸、反式-9,10-單環(huán)氧油酸、順式-12,13-單環(huán)氧油酸、順式-9,10-單環(huán)氧油酸，該出峰順序和文獻(xiàn)[13]報(bào)道一致。

2.2 油酸與亞油酸比例對(duì)單環(huán)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(huán)氧硬脂酸含量隨時(shí)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(huán)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(huán)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(huán)氧化形成單環(huán)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(huán)氧硬脂酸。同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，煎炸過程油酸與亞油酸比例不同的油脂中單環(huán)氧硬脂酸含量均隨煎炸時(shí)間的延長(zhǎng)而增長(zhǎng)。在煎炸0 h時(shí)，3種油脂中單環(huán)氧硬脂酸含量無顯著差異。A油中單環(huán)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(dá)到5.92 mg/g，增長(zhǎng)了22.6倍，而B油和C油分別達(dá)到2.42、1.80 mg/g，增長(zhǎng)了9.52倍和10.25倍。

2.3 油酸與亞油酸比例對(duì)單環(huán)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(huán)氧油酸含量隨時(shí)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(huán)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(huán)氧化會(huì)形成單環(huán)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(huán)氧油酸含量越高，即C油中單環(huán)氧油酸含量最高。同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，煎炸過程油酸與亞油酸比例不同的油脂中單環(huán)氧油酸含量均隨煎炸時(shí)間的延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)。在煎炸0 h時(shí)，A油中無單環(huán)氧油酸形成，B油和C油中形成一定單環(huán)氧油酸且含量上無顯著差異。煎炸24 h，C油中的單環(huán)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(huán)氧油酸含量隨時(shí)間的延長(zhǎng)而波動(dòng)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(duì)反式及順式單環(huán)氧脂肪酸相對(duì)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(huán)氧硬脂酸含量比值、反式與順式-9,10-單環(huán)氧油酸含量比值、反式與順式-12,13-單環(huán)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(huán)氧硬脂酸含量比值明顯高于其他兩種煎炸油。同時(shí)在整個(gè)煎炸過程中，反式與順式-9，10-單環(huán)氧硬脂酸含量比值呈現(xiàn)波動(dòng)上升的趨勢(shì)。在煎炸0 h時(shí)，即煎炸新油中，A油和C油中反式與順式-9,10-單環(huán)氧硬脂酸含量比值小于1，表明新油中順式-9,10-單 環(huán)氧硬脂酸的含量高于反式-9,10-單環(huán)氧硬脂酸的含量，B油新油中含有等量的反式-9,10-單環(huán)氧硬脂酸和順式-9,10-單環(huán)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(huán)氧硬脂酸的含量超過了順式-9,10-單環(huán)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(shí)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(shí)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(huán)氧油酸含量比值是比較接近的。同時(shí)在整個(gè)煎炸過程中，反式-9,10-單環(huán)氧油酸含量均低于順式-9,10-單環(huán)氧油酸含量，且整個(gè)過程兩者呈現(xiàn)波動(dòng)式變化。A油中反式和順式-9,10-單環(huán)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(huán)氧油酸進(jìn)一步形成聚合物有關(guān)，煎炸24 h時(shí)該比值接近1。B油和C油中該比值隨煎炸時(shí)間的延長(zhǎng)呈波動(dòng)上升的趨勢(shì)，煎炸24 h時(shí)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(huán)氧硬脂酸含量比值(a)、反式與順式-9,10-單環(huán)氧油酸含量比值(b)、反式與順式-12,13-單環(huán)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(huán)氧油酸含量比值明顯高于其他兩種煎炸油。同時(shí)在整個(gè)煎炸過程中，反式-12,13-單環(huán)氧油酸含量呈現(xiàn)一直增長(zhǎng)的趨勢(shì)，導(dǎo)致該比值一直上升。A油新油不含反式-12,13-單環(huán)氧油酸和順式-12,13-單環(huán)氧油酸，B油和C油的新油僅含順式-12,13-單環(huán)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(shí)間的延長(zhǎng)保持一定的速率增加，煎炸24 h時(shí)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(huán)氧硬脂酸含量比值、反式與順式-9,10-單環(huán)氧油酸含量比值、反式與順式-12,13-單環(huán)氧油酸含量比值均隨煎炸時(shí)間的延長(zhǎng)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(huán)氧脂肪酸，煎炸后期則主要形成反式單環(huán)氧脂肪酸。研究發(fā)現(xiàn)，油脂在高溫加熱下可發(fā)生非期望的異構(gòu)化反應(yīng)，順式脂肪酸會(huì)異構(gòu)化為熱力學(xué)上更穩(wěn)定的反式脂肪酸，且該熱誘導(dǎo)的異構(gòu)化反應(yīng)與油脂氧化過程有關(guān)[14-15]。因此，初步斷定煎炸過程順式單環(huán)氧脂肪酸可能會(huì)轉(zhuǎn)化為反式單環(huán)氧脂肪酸。

3 結(jié) 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(huán)氧硬脂酸含量、單環(huán)氧油酸含量、順式及反式單環(huán)氧脂肪酸相對(duì)含量的影響，研究發(fā)現(xiàn)，煎炸過程以上指標(biāo)均隨煎炸時(shí)間的延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)。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(huán)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(huán)氧油酸。同時(shí)，煎炸過程會(huì)逐漸積累更多的反式單環(huán)氧脂肪酸，初步推斷煎炸過程順式單環(huán)氧脂肪酸可能會(huì)轉(zhuǎn)化為熱力學(xué)上更穩(wěn)定的反式單環(huán)氧脂肪酸。