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植物甾醇(Phytosterols)具有降低人体血浆中总胆固醇水平,减少血浆低密度脂蛋白-胆固醇(LDL-C)含量,降低心血管疾病风险的作用。因此,富含植物甾醇的食用油,受到了消费者的广泛青睐,并获得了广阔的市场发展前景。然而,在食用油加工、储藏和烹饪过程中植物甾醇很容易受到氧、光照、金属离子和高温等因素的作用而发生氧化,生成具有生理危害的甾醇氧化物。目前关于植物甾醇氧化的研究主要集中于单一脂肪酸甲酯和特定甘油酯中,对于不同脂质体系中植物甾醇氧化反应的研究还不够系统和深入。本课题以不同脂质体系中的甾醇和甾醇氧化物为研究对象,利用固相萃取-气相色谱-质谱(SPE-GC-MS)等检测手段,通过分析热氧化过程中过氧化值、甾醇及甾醇氧化的变化,探明不同脂质体系中植物甾醇的热氧化裂变机制;同时结合不同抗氧化剂对热氧化反应速率及氧化产物累积的抑制作用,获得控制氧化的有效途径。本课题的研究对有效控制植物甾醇的氧化,保障食用油消费安全,促进我国油脂产业的健康发展具有一定的理论和现实意义。主要研究内容及结果如下:
1.建立了食用油中植物甾醇氧化物SPE-GC-MS检测方法。固相萃取具体条件如下:氨基柱SPE柱经10mL正己烷活化后,将5mL样品溶液(0.12g油样溶于5mL正己烷中)注入到SPE柱中,以10mL正己烷:乙醚(83∶17,v/v)淋洗,去除甘油三酯等干扰物质,再以10mL正己烷:乙醚(40∶60,v/v)作为一次洗脱溶剂,打破共价键合,将甾醇从SPE柱上洗脱下来,同时应避免较高极性和较大用量的洗脱溶液造成甾醇氧化物的流出;最后用10mL丙酮作为二次洗脱溶剂,可有效回收甾醇氧化物。方法学验证结果显示:该方法在规定浓度范围内呈良好线性关系,回归系数(R2)>0.99,检出限为0.26~24.62ng/mL,各甾醇氧化物的平均加标回收率在90.68~105.92%之间,具有良好的重复性和再现性,符合检测要求,可用于多种食用油中甾醇和甾醇氧化物的同步分离和检测。
2.探明了不同脂质体系中植物甾醇热氧化裂变的规律。脂质体系的不饱和度对甾醇的氧化裂变具有一定的保护作用,降序排列如下:紫苏油>红花籽油>山茶油>氢化棕榈油。脂质体系中总甾醇氧化物的含量与加热时间呈正相关,即随着加热时间的增加,甾醇氧化物的生成量增大。不同脂质体系中甾醇氧化物生成速率降序排列为:氢化棕榈油>山茶油>红花籽油>紫苏油。氧化过程中主要氧化产物为7-羟基甾醇、5,6-环氧甾醇和7-酮基甾醇氧化物,其中5,6-环氧甾醇氧化物的生成量最多,其次是7-酮基甾醇、7-羟基甾醇和三羟基甾醇氧化物。
3.探讨了BHA、TBHQ、VE、EGCG及增效剂CA对植物甾醇热氧化裂变的抑制作用,并比较了不同抗氧化剂之间的复合抗氧化效果,结果表明,在国标(GB2760-2014)允许添加范围内,添加抗氧化剂对甾醇的裂变均有一定的抑制作用,不同抗氧化剂对植物甾醇热氧化裂变抑制效果降序排列如下:复合抗氧化剂+增效剂>复合抗氧化剂>单一抗氧化剂+增效剂>单一抗氧化剂,其主要抑制途径为甾醇碳5、碳6-环氧途径和碳7-羟基/酮基途径,其中复合抗氧化剂+增效剂组合:TBHQ+BHA+CA、EGCG+VE+CA、VE+TBHQ+CA和EGCG+TBHQ+CA对甾醇裂变的抑制率为12%、11%、14%和13%,对甾醇氧化物生成抑制率为48%、44%、53%和51%。
1.建立了食用油中植物甾醇氧化物SPE-GC-MS检测方法。固相萃取具体条件如下:氨基柱SPE柱经10mL正己烷活化后,将5mL样品溶液(0.12g油样溶于5mL正己烷中)注入到SPE柱中,以10mL正己烷:乙醚(83∶17,v/v)淋洗,去除甘油三酯等干扰物质,再以10mL正己烷:乙醚(40∶60,v/v)作为一次洗脱溶剂,打破共价键合,将甾醇从SPE柱上洗脱下来,同时应避免较高极性和较大用量的洗脱溶液造成甾醇氧化物的流出;最后用10mL丙酮作为二次洗脱溶剂,可有效回收甾醇氧化物。方法学验证结果显示:该方法在规定浓度范围内呈良好线性关系,回归系数(R2)>0.99,检出限为0.26~24.62ng/mL,各甾醇氧化物的平均加标回收率在90.68~105.92%之间,具有良好的重复性和再现性,符合检测要求,可用于多种食用油中甾醇和甾醇氧化物的同步分离和检测。
2.探明了不同脂质体系中植物甾醇热氧化裂变的规律。脂质体系的不饱和度对甾醇的氧化裂变具有一定的保护作用,降序排列如下:紫苏油>红花籽油>山茶油>氢化棕榈油。脂质体系中总甾醇氧化物的含量与加热时间呈正相关,即随着加热时间的增加,甾醇氧化物的生成量增大。不同脂质体系中甾醇氧化物生成速率降序排列为:氢化棕榈油>山茶油>红花籽油>紫苏油。氧化过程中主要氧化产物为7-羟基甾醇、5,6-环氧甾醇和7-酮基甾醇氧化物,其中5,6-环氧甾醇氧化物的生成量最多,其次是7-酮基甾醇、7-羟基甾醇和三羟基甾醇氧化物。
3.探讨了BHA、TBHQ、VE、EGCG及增效剂CA对植物甾醇热氧化裂变的抑制作用,并比较了不同抗氧化剂之间的复合抗氧化效果,结果表明,在国标(GB2760-2014)允许添加范围内,添加抗氧化剂对甾醇的裂变均有一定的抑制作用,不同抗氧化剂对植物甾醇热氧化裂变抑制效果降序排列如下:复合抗氧化剂+增效剂>复合抗氧化剂>单一抗氧化剂+增效剂>单一抗氧化剂,其主要抑制途径为甾醇碳5、碳6-环氧途径和碳7-羟基/酮基途径,其中复合抗氧化剂+增效剂组合:TBHQ+BHA+CA、EGCG+VE+CA、VE+TBHQ+CA和EGCG+TBHQ+CA对甾醇裂变的抑制率为12%、11%、14%和13%,对甾醇氧化物生成抑制率为48%、44%、53%和51%。