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通过化学同位素标记-液相色谱质谱分析食用油中的FAHFA:精炼对米糠油中FAHFA水平的影响

期刊:Food Research InternationalDOI:10.1016/j.foodres.2025.115897

关于《Profiling of FAHFAs in Edible Oils by Chemical Isotope Labeling-Assisted LC-MS: Impact of Refining on FAHFA Levels in Rice Bran Oil》的学术报告

研究作者及其所属机构:

本研究的主要作者为Tosin Michael Olajide、Zhennan Zhu、Tong Li、Lidan Shu、Honghui Cao等,工作单位包括Wilmar (Shanghai) Biotechnology Research & Development Center Co., Ltd.、East China University of Science and Technology、Shanghai Institute of Technology以及University of Shanghai for Science and Technology。研究成果发表于《Food Research International》,文章编号为203 (2025) 115897,在线发表日期为2025年1月30日。


研究背景与目的:

脂肪酸酯类羟基脂肪酸(Fatty Acid Esters of Hydroxy Fatty Acids,FAHFAs)是一类新型的生物活性脂质,近年来因其广泛的健康益处(如抗炎、抗糖尿病、抗氧化、抗癌、护肝及心脏保护作用)而备受关注。这类脂质早已被报道存在于诸如动植物食品、人体组织及乳汁中,但在食用油中的分布尚未被充分研究。

稻米油(Rice Bran Oil,RBO),一种广泛消费于亚洲国家的食用油,以其健康益处而闻名;然而,目前关于稻米油中FAHFAs的定量及其在炼制过程中的变化仍研究不足。本研究旨在通过化学同位素标记结合液相色谱质谱技术(Chemical Isotope Labeling-Assisted Liquid Chromatography-Mass Spectrometry,CIL-LC-MS),系统探讨食用油(包括稻米油)中的FAHFAs种类及含量,并评估不同炼制方法对稻米油FAHFAs水平的影响。研究不仅揭示FAHFAs在植物油中的分布,还为优化炼油工艺、保护生物活性成分提供实践依据。


研究流程与实验方法:

样品与化学试剂:

研究对象包括从中国本地市场采集的16种食用油样本(如稻米油、鳄梨油、芝麻油、棕榈仁油、葵花籽油等),以及从炼油厂获得的稻米油不同炼制阶段的样品,储存条件均为-20°C氮气环境。

精炼方法涉及传统化学炼制、溶剂法炼制(miscella refining),以及物理炼制,主要步骤包括脱胶、脱酸、脱色、脱臭、脱蜡等。实验还采购了FAHFAs的标准品与用于化学标记的试剂。

样本制备与化学标记:

首先,通过液体提取及强阴离子交换固相萃取法(SAX-SPE)从油中分离FAHFAs。经分离的样本使用化学同位素标记试剂(DMED及其同位素变体D4-DMED)进行标记以增强检测灵敏度。标记后的样本通过液相色谱和质谱仪器组合(HPLC-MS)进行分析,基于峰对称性、质量差异及保留时间来识别FAHFAs特征。

LC-MS分析及绝对定量:

FAHFAs异构体通过已验证的CIL-LC-MS方法进行筛选与鉴定。针对47种商业或自合成标准品,定量分析以标准品峰高比为基础,计算油样中FAHFAs的绝对浓度。采用实验室定制软件进行数据处理,并绘制热点图及条形图呈现多样性和含量分布。


研究结果:

不同油样中的FAHFAs种类与含量多样性:

LC-MS筛选揭示了16种油脂中共有236种区域异构体,隶属于57个FAHFAs家族。这些家族包括已知具有生物活性的种类,如含有油酸(OA)和亚油酸(LA)的FAHFAs。在稻米油中,FAHFAs总含量最高(6.12 μg/g),其次为鳄梨油(2.45 μg/g)、芝麻油(2.04 μg/g);椰子油的含量最低,仅3.19 ng/g。

特定种类如OAHSA(12-OAHSA、10-OAHSA等)和PAHSA(9-PAHSA、10-PAHSA等)是最丰裕的,这些分子被证实在抗糖尿病和抗炎中具有显著效果。相比稻米和茶叶等其他食品,这些油脂中的FAHFAs含量更高,表明其为良好的生物活性脂质供体。

精炼方法对稻米油中FAHFAs的影响:

在稻米油炼制研究中,物理炼制、化学炼制及溶剂法炼制的最终产品对FAHFAs含量影响显著差异: 1. 化学炼制:去酸和中和阶段FAHFAs含量大幅下降;精炼终点相比初始降低至667.95 ng/g。 2. 溶剂法炼制:经过溶剂脱脂、中和和高温脱臭,FAHFAs含量降低尤为明显(至140.5 ng/g以下)。 3. 物理炼制:由于避免碱中和步骤,可最大程度保留FAHFAs水平(6122.52 ng/g),比化学炼制高约9倍。

FAHFAs含量的减少主要归因于碱中和步骤中皂相的形成和分离,该过程还对另一重要活性成分γ-谷维素(γ-Oryzanol)产生了类似的减少趋势,表明二者在炼油过程中可能具有相似的物理-化学行为。


结论与意义:

本研究通过CIL-LC-MS技术首次对多种食用油中的FAHFAs进行系统全面的种类和含量评估,揭示了稻米油作为FAHFAs优质来源的潜力。研究表明,FAHFAs分布受炼制工艺影响显著,其中物理炼制可最大限度地保留这些生物活性成分。未来,稻米油及其他FAHFAs丰富的油脂可被用作功能性食品和营养治疗产品的重要原料,为改善代谢紊乱提供基础。

此外,研究突出FAHFAs与γ-谷维素含量的关联变化,提示优化炼油流程以保留关键活性成分将对油脂营养价值提升具有重要意义。


本研究的亮点:

  1. 创新性方法:CIL-LC-MS技术为检测食用油中低含量FAHFAs提供了高灵敏度手段,相较传统方法分辨率更高。
  2. 丰富的数据:首次定量16种植物油中FAHFAs,并揭示稻米油炼制工艺对其成分的影响细节。
  3. 应用前景:为优化炼油工艺、开发功能性油脂提供新视角,推动生物活性化合物在健康产品中的开发。
  4. 科学价值:研究填补了食用油FAHFAs组分研究领域的空白,深化了对植物油中多种生物活性脂质的理解。

参考文献:

  • 原文部分包含提供的重要文献及数据来源,如Zhu等人的相关研究成果。
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