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基于脂质组学探索核桃油存储过程中氧化变质机制

期刊:LWT - Food Science and TechnologyDOI:10.1016/j.lwt.2024.117217

这篇文章《Exploring the oxidative rancidity mechanism of walnut oil during storage based on lipidomics》(基于脂质组学探讨胡桃油在储存过程中的氧化酸败机制)由Cong Lu、Delu Ning、Yaxing Yu、Yangyue Ding 和 Yongliang Zhuang等人撰写,发表于2025年《LWT - Food Science and Technology》期刊。研究通过脂质组学的方法,探索了胡桃油(walnut oil,简称WO)在存储过程中氧化酸败的机制,为胡桃油的储存稳定性和质量控制提供了新的理论依据。

研究背景与目的

胡桃油富含营养成分,具有很高的食用和保健价值,但在存储过程中,胡桃油容易发生氧化酸败。这种酸败现象不仅受外界因素如温度、光照等的影响,也与其本身的脂质组成、代谢过程等密切相关。尽管胡桃油在存储过程中氧化酸败的现象已得到一定关注,但关于胡桃油在氧化过程中脂质群体的变化的研究却相对较少。因此,本研究旨在通过脂质组学分析技术,系统地监测胡桃油在加速氧化过程中脂质的变化,并探索其氧化酸败的潜在机制。

研究方法与流程

本研究通过高效液相色谱-三重四极杆串联质谱(HPLC-TQ-MS/MS)结合多元统计分析,对胡桃油在24天加速氧化过程中的脂质变化进行了动态监测。具体实验流程如下:

  1. 胡桃油的准备与氧化模型构建
    研究选用云南大理产的杨比胡桃作为原料,采用冷压法提取新鲜胡桃油。为了模拟存储条件下的氧化过程,研究采用了Schaal烤箱法进行加速氧化处理。胡桃油样本在60±2°C的条件下储存24天,每6天取样一次,便于后续分析。

  2. 脂质组学分析
    采用高效液相色谱-三重四极杆串联质谱(HPLC-TQ-MS/MS)技术,采用正负电喷雾电离模式(ESI+ 和 ESI-)对样本进行脂质组学分析,共识别出354种脂质,属于15个脂质亚类。对这些脂质进行定性和定量分析,研究其在氧化过程中的变化。

  3. 数据处理与分析
    使用多元统计分析(如主成分分析PCA、正交偏最小二乘法判别分析OPLS-DA)对不同时间点的脂质变化进行分析,筛选出22个差异脂质作为氧化标志物。此外,利用KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)数据库分析了脂质代谢通路,揭示了胡桃油在氧化过程中的代谢机制。

  4. 抗氧化性测定
    研究还通过Rancimat法、DPPH自由基清除法、ABTS阳离子自由基清除法等测试了胡桃油的抗氧化能力,评估了储存过程中胡桃油抗氧化性的变化。

研究结果与分析

  1. 脂质组学分析结果
    在加速氧化过程中,研究发现胡桃油的脂质组成发生了显著变化。具体而言,某些脂质如神经酰胺(ceramide)、磷脂酰胆碱(phosphatidylcholine)、甘油三酯(triglyceride)和二甘油酯(diglyceride)的含量显著下降,而磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol)和植物神经酰胺(phytoceramide)则显著增加。这些变化表明胡桃油的脂质组成与氧化过程密切相关。

  2. 氧化酸败指数评估
    使用酸值(AV)、过氧化值(PV)、P-安息二烯值(P-AV)、TBA值(2-thiobarbituric acid value)等指标对胡桃油的氧化酸败程度进行了评估。结果表明,随着储存时间的延长,胡桃油的氧化酸败程度显著增加,尤其是PV和P-AV值的显著上升,表明过氧化物的生成在加速氧化过程中不断增加。

  3. 抗氧化能力的变化
    胡桃油的抗氧化性随着储存时间的延长逐渐下降。通过TBA值、DPPH和ABTS自由基清除能力的测定,研究发现胡桃油在氧化过程中,特别是在第6天以后,抗氧化性显著减弱。此外,胡桃油中的总酚含量(TPC)与其抗氧化稳定性呈显著正相关,表明总酚含量对胡桃油的抗氧化能力具有重要作用。

  4. 生育酚(Tocopherol)含量的变化
    胡桃油中的生育酚(包括α、β、γ、δ-生育酚)含量随着储存时间的增加而显著下降。α-生育酚的降解速度最快,这可能与其较强的抗氧化能力有关,容易为过氧化自由基提供氢原子,从而加速其氧化过程。

  5. 脂肪酸组成的变化
    研究还分析了胡桃油中脂肪酸的组成变化。结果表明,随着储存时间的延长,胡桃油中的多不饱和脂肪酸(如亚油酸、亚麻酸)含量显著下降,而饱和脂肪酸的含量变化不大。这表明,胡桃油的氧化过程主要导致了多不饱和脂肪酸的降解。

研究结论与意义

本研究通过脂质组学与多元统计分析相结合,深入探讨了胡桃油在储存过程中的氧化酸败机制。研究揭示了胡桃油在加速氧化过程中脂质组成的变化,并筛选出22种差异脂质作为氧化的标志物,为胡桃油质量控制提供了新的理论依据。研究还通过分析氧化过程中脂质的代谢通路,揭示了胡桃油氧化的潜在机制,特别是甘油脂代谢和磷脂代谢通路在氧化过程中的重要作用。

此外,研究表明,胡桃油在储存过程中的抗氧化能力逐渐减弱,且其生育酚含量与抗氧化性有显著关联。这为胡桃油的储存稳定性研究提供了新的视角,并为胡桃油的质量控制和产业发展提供了理论支持。

研究亮点与创新

  1. 脂质组学与多元统计分析相结合
    本研究首次将脂质组学与多元统计分析相结合,用于动态监测胡桃油氧化过程中的脂质变化。这种方法为食品质量监控和存储稳定性研究提供了新的手段。

  2. 新型氧化标志物的筛选
    通过多元统计分析,本研究筛选出22种差异脂质,作为胡桃油氧化的标志物,具有较高的实际应用价值。

  3. 代谢通路的揭示
    研究通过KEGG数据库分析揭示了胡桃油氧化过程中涉及的主要代谢通路,为理解脂质代谢在油脂氧化中的作用提供了重要依据。

  4. 综合性研究方法的创新
    本研究采用了多种分析方法,如HPLC-TQ-MS/MS、抗氧化性测定、脂质组学分析等,提供了对胡桃油氧化酸败机制全面的研究视角。

总结

本研究通过脂质组学和多元统计分析方法,系统地探讨了胡桃油在储存过程中的氧化酸败机制,揭示了氧化过程中脂质的变化,并筛选出了氧化的关键标志物。研究为胡桃油的质量控制和稳定性研究提供了新的理论依据,同时为进一步研究油脂氧化的机制和开发新的防腐技术提供了重要参考。

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