煎炸油中核心醛的GC-MS分析及变化趋势研究

王俏君，赵晨伟,吴港城，黄健花，金青哲，王兴国

(江南大学 食品学院，江苏 无锡 214122)

煎炸体系中的醛类物质是油脂在煎炸过程中常见的氧化产物，主要由脂质烷氧自由基和烷过氧自由基的β-剪切作用生成[1]，可分为挥发性的短链醛和非挥发性的高级醛。挥发性醛影响煎炸油及煎炸食品的风味，且有的具有基因毒性和细胞毒性[2]。核心醛(Core aldehydes)是在油脂氧化过程中形成的一类非挥发性高级醛，常通过酰基与其他骨架(甘油酯、甾醇、磷脂)键合[3]。与挥发性醛不同，煎炸体系中的核心醛会伴随食物的摄入进入人体内，通过消化作用分解出游离的脂肪醛，具有使机体形成羰基应激的潜在危害。

早在20世纪90年代，日本科学家在人类低密度脂蛋白的铜催化过氧化产物中鉴定出脂溶性胆固醇酯核心醛，并通过薄层色谱(TLC)、气相色谱(GC)、高效液相色谱串联质谱(HPLC-MS)等技术分离并鉴定出几种胆甾醇核心醛，主要有胆固醇和羟胆固醇的9-氧代壬酸酯和少量胆固醇和羟胆固醇的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检测到醛酸甲酯，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)，并被证明是核心醛甲酯化产物； Sjövall等[7]采用高效液相色谱串联电喷雾电离质谱(HPLC-ESI-CID-MS)在氧化玉米油和葵花籽油中鉴定出113种甘油酯核心醛，其含量占氧化脂质的25%～33%。脂质氧化是核心醛的源头，而煎炸油在高温条件下发生剧烈的脂质氧化，由此可见煎炸油中可能存在一定量的核心醛，然而国内对此的研究几乎空白。

本文在国外对核心醛研究的基础上，采用GC-MS对煎炸油中的核心醛进行定性定量检测，并分析其含量随煎炸时间的变化规律，研究煎炸食材及煎炸油种类对核心醛含量的影响，以期对煎炸体系中核心醛的存在状态有进一步认识。

1 材料与方法

1.1 实验材料

菜籽油、大豆油、调和油(大豆油、棕榈液油、葵花籽油体积比3∶2∶1)，由上海嘉吉粮油工业有限公司提供(主要脂肪酸组成见表1)。冷冻薯条(预炸)、鸡块、鱼排，由麦肯食品有限公司(哈尔滨)提供；花生，采购于山东沂蒙山农家超市。

表1 煎炸油主要脂肪酸组成 %

色谱纯(HPLC级)正己烷、叔丁基甲基醚；[292H] 十五烷酸甲酯标准品，购于Sigma公司。

Frymaster Beil A14 自动恒温炸锅，美国马尼托瓦餐饮设备有限公司；Trace 1300 ISQ 气相色谱质谱联用仪，美国赛默飞世尔科技公司； Mega-Wax Plus色谱柱(0.25 μm, 30 m × 0.25 mm)，意大利米伽科技有限公司(苏州)。

1.2 实验方法

1.2.1 油样的制备

在煎炸锅中加入11 L煎炸油，煎炸参数设置如表2所示。煎炸过程中，每煎炸6 h进行一次滤油处理去除煎炸油中的食物残渣，每次取样待油温冷却后密封冷藏于-20℃冰箱中，待分析检测。每次取样后添加新油至煎炸锅油位线。

表2 制备不同油样的煎炸参数

1.2.2 GC-MS检测核心醛含量

1.2.2.1 样品前处理

参考Berdeaux等[8-9]的方法，有部分改动。准确称取300 mg样品于50 mL旋盖离心管中，加入内标物质[292H] 十五烷酸甲酯100 μL(1 mg/mL)，加入3 mL叔丁基甲基醚、2 mL甲醇钠溶液(0.2 mol/L)；振荡1 min，室温下(25℃)静置2 min；随后加入0.1 mL硫酸-甲醇溶液(0.5 mol/L)，旋涡振荡5 s；再加入3 mL超纯水，旋涡振荡10 s，离心5 min(3 500 r/min)，取上层有机层于5 mL离心管中，氮吹挥发溶剂全干，用1 mL HPLC级正己烷复溶，加入适量无水硫酸钠，旋涡振荡2 s，用1 mL注射器吸取后过0.22 μm有机滤膜，注入2 mL棕色进样瓶，备测。

1.2.2.2 GC-MS分析条件

参考Berdeaux等[8-9]的方法，有部分改动。

GC条件：升温程序为初温90℃保持2 min，以6℃/min 升至240℃，保持10 min；检测器、进样口温度均为250℃；进样量1.0 μL；分流比1∶40；载气为高纯He；流速1.2 mL/min。

MS条件：传输线温度250℃；离子源温度200℃；离子化模式为EI；电子轰击能量70 eV；分子离子碎片扫描范围(m/z)40～240，扫描速度0.2(m/z)/s。

1.2.2.3 定性分析

核心醛GC-MS检测的原始数据由仪器自带NIST谱库进行匹配检索，采用相似度和特征碎片离子对核心醛甲酯化产物进行定性分析，匹配度大于800则确认为该化合物。

1.2.2.4 定量分析

对各成分色谱峰峰面积自动积分，并采用内标法计算其含量，定量公式如下。

式中：mi为核心醛质量，mg；Ai为醛酸甲酯的峰面积；Ais内标物质的峰面积；mis为加入样品的内标物质的质量，0.1 mg；fi′为相对校正因子，1；α为醛酸甲酯对应核心醛的换算系数，α(8-oxo)=4.41，α(9-oxo)=4.16，α(10-oxo-8)=3.96。

1.2.3 数据处理

采用Excel和SPSS20.0对所得数据进行统计分析，采用OriginPro 9.0进行绘图。

2 结果与讨论

2.1 核心醛甲酯化产物的定性分析

菜籽油煎炸薯条12 h后油样中核心醛甲酯化产物的气相色谱图如图1所示。

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

图1 菜籽油煎炸薯条12 h的油样中核心醛甲酯化产物的气相色谱图

通过NIST谱库检索，图1中3种物质的匹配度均大于800，因此确定为该化合物。与前人研究结果不一致的是，在油样中并未检测到Me-11-oxo-9 和Me-12-oxo-9。分析其原因可能是，本实验煎炸条件更加剧烈，导致较长链的不饱和醛酸甲酯进一步氧化或裂解。

表3 3种核心醛甲酯化产物的碎片离子及其相对丰度

2.2 核心醛的定量分析

菜籽油煎炸前和煎炸薯条12 h的油样中核心醛的种类及含量见图2。

注：同种物质柱状图上不同字母表示差异显著(p<0.05)，相同字母表示差异不显著。下图同。

图2 菜籽油煎炸前和煎炸薯条12 h的油样中核心醛的含量

由图2可知，煎炸前菜籽油中检出3种核心醛，其中核心醛8-oxo较少，仅为0.13 mg/g，而核心醛 9-oxo最多，约0.64 mg/g，核心醛总量达1.12 mg/g。油脂在室温储藏过程中会发生自动氧化，因此在未煎炸的菜籽油中也能检测到一定量的核心醛。煎炸后的油样中，核心醛总量显著增加(p<0.05)，约为1.63 mg/g。这是由于在煎炸条件下，油脂中不饱和脂肪酸更易氧化裂解，且菜籽油中含有丰富的不饱和脂肪酸(约88%)，从而导致煎炸后的菜籽油中核心醛总量显著增加。无论是煎炸前还是煎炸后的菜籽油中，核心醛9-oxo含量最多，占核心醛总量的50%～70%，且煎炸12 h的油样中核心醛9-oxo增加约70%，而核心醛8-oxo和10-oxo-8增加量较小。从核心醛的生成机制来看，其主要源自甘油三酯分子中油酸、亚油酸和亚麻酸氢过氧化物的β-剪切。根据油脂氧化理论，不饱和脂肪酸在氧化过程中会随机生成不同的氢过氧化物，经β-剪切作用后产生不同的醛酸[10]，如表4所示。由表4可知，油酸、亚油酸和亚麻酸中均有一种氢过氧化物剪切后会生成9-oxo，而8-oxo和10-oxo-8分别仅由油酸的一种氢过氧化物生成，9-oxo的来源更多，因此在煎炸油体系中可以检测到较多的核心醛9-oxo[11-12]。

表4 不同不饱和脂肪酸的氢过氧化物及所对应的经β-剪切后的醛酸

2.3 菜籽油煎炸薯条、鸡块和鱼排的油样中核心醛的含量(见图3)

图3 菜籽油煎炸薯条、鸡块和鱼排12 h的油样中核心醛的含量

由图3可知，在菜籽油煎炸鸡块和鱼排体系中也均检测到3种核心醛，一定程度上说明食材对煎炸体系中核心醛的种类影响不显著。在相同煎炸条件下，菜籽油煎炸薯条体系中的核心醛总量显著(p<0.05)低于煎炸鸡块和鱼排中的。煎炸鸡块和鱼排体系中核心醛8-oxo含量无显著性差异，但核心醛9-oxo、10-oxo-8的含量差异显著(p<0.05)。这表明煎炸食材会影响煎炸体系中核心醛的含量，煎炸富含蛋白质的食材(鸡块和鱼排)时，其体系中的核心醛含量显著高于煎炸富含淀粉食材时的。有研究表明，煎炸食材中的水分含量会对煎炸油中的极性组分产生不同程度的影响[13-14]，核心醛是极性组分组成之一，因此其在不同煎炸食材体系中的含量存在一定差异。煎炸食材的加入导致煎炸中的化学变化更加复杂，不同化学基底的食材(蛋白质或淀粉)对油脂体系的理化性质影响各不相同，但其具体影响机制还需要进一步探究。

2.4 大豆油及调和油煎炸花生的油样中核心醛的含量(见图4)

如图4a所示，在大豆油煎炸花生体系中，8-oxo、9-oxo、10-oxo-8 3种核心醛均被检出，其中9-oxo最多，平均含量约0.6 mg/g，占核心醛总量(1.18 mg/g)的50%以上。在该体系中核心醛含量在煎炸前50 h随煎炸时间的延长不断增加，且煎炸前12 h的增长速率最快。煎炸50 h后核心醛含量不再明显增多，且呈现出波动变化的趋势。如图4b所示，在调和油煎炸花生的油样中也检出3种核心醛，其总量与大豆油的相近，核心醛平均总量约1.06 mg/g，略低于大豆油中的含量，但调和油中的核心醛含量随煎炸时间的延长持续增长至124 h左右，一定程度上说明煎炸油的脂肪酸组成会影响核心醛的含量及其变化规律。油酸是产生这3种核心醛的主要来源，而该调和油中含有较多的油酸，这可能导致调和油中的核心醛能够在长时间煎炸条件下不断增多。事实上，核心醛分子上的醛基并不稳定，在煎炸条件下会进一步发生氧化、裂解和聚合反应，导致核心醛含量减少。而在煎炸后期，大豆油和调和油体系中核心醛含量变化并不显著，这说明在长时间的煎炸过程中核心醛的生成量与减少量基本平衡；而明显的波动变化，可能与煎炸过程中新油添加有关。

图4 大豆油(a)和调和油(b)煎炸花生的油样中核心醛含量随煎炸时间的变化

3 结 论

在煎炸油中均检测到3种核心醛，分别是8-oxo、9-oxo、10-oxo-8，煎炸过程中更易产生9-oxo，约占总量的50%～70%，这是由于产生9-oxo的脂肪酸来源更广，油酸、亚油酸和亚麻酸的氢过氧化物均可通过β-剪切生成9-oxo，而8-oxo和10-oxo-8仅由油酸的氢过氧化物生成。油酸是3种核心醛的主要来源，油酸的氧化速率较亚油酸和亚麻酸慢，因此富含油酸的调和油体系中的核心醛能长时间增长。煎炸会导致油脂中核心醛的含量显著增加但不会无限增加，因此有望通过一定手段控制其含量在较低范围内。煎炸食材和煎炸油脂肪酸组成都会影响煎炸体系中核心醛的含量，但具体影响机制仍需进一步系统地探究。