孟令璐，李 徐，楊銘揚(yáng)，薛曉凡，郭 偉，唐天培，張 帆，吳羽琦，周遠(yuǎn)喆，劉睿杰

(江南大學(xué) 食品學(xué)院， 江蘇 無錫 214122)

食用油和含油食品是人類重要的營養(yǎng)和能量來源，在加工過程中油脂氧化酸敗不但導(dǎo)致食物失去原有的風(fēng)味，而且造成有益脂肪酸和微量營養(yǎng)物的嚴(yán)重?fù)p失，伴隨產(chǎn)生的特定氧化產(chǎn)物甚至?xí)：θ梭w健康[1]。表征食用油品質(zhì)的指標(biāo)包括脂肪酸組成、環(huán)氧化物、醇類、醛類等，其中環(huán)氧化物、醇類、醛類等需采用氣相色譜、氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用、液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用等方法檢測，需消耗大量有機(jī)溶劑，預(yù)處理耗時(shí)，操作煩瑣[2-3]。因此，需要一種更為快捷且可靠的食用油品質(zhì)檢測方法。

高場核磁共振(NMR)是一種基于原子核磁性的波譜技術(shù)，在化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究和有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)鑒定等多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，近年來已應(yīng)用到油脂品質(zhì)檢測領(lǐng)域。核磁共振氫譜法檢測食用油品質(zhì)，具備測試速度快、重現(xiàn)性好的優(yōu)點(diǎn)。李強(qiáng)強(qiáng)[4]、高虹[5]等綜述了高分辨率NMR波譜技術(shù)對果蔬制品、肉制品、乳制品、油脂類食品及其他食品的成分分析、分子結(jié)構(gòu)分析以及食品品質(zhì)優(yōu)劣檢測、溯源檢測等方面的應(yīng)用。王樂等[6]利用脈沖式核磁共振法高效鑒別食用油摻偽餐飲廢油脂。楊揚(yáng)等[7]采用核磁共振測定了大豆油等10種食用油并且采集了地溝油與之對比,分析了各種油的區(qū)別并對地溝油進(jìn)行鑒定。Martínez-Yusta[8-9]、Guillén[10]等應(yīng)用核磁共振法研究了煎炸過程中的油脂品質(zhì)變化。國外此類方法檢測已相對成熟，應(yīng)用廣泛，而國內(nèi)此領(lǐng)域研究仍處于早期階段。

本研究通過高溫加熱實(shí)驗(yàn)加速油脂劣變，制備不同氧化程度大豆油樣品，利用高場核磁共振儀采集樣品的氫譜數(shù)據(jù)，積分氫譜各指紋峰，計(jì)算各時(shí)間點(diǎn)油脂氧化產(chǎn)物的相對含量，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用核磁共振氫譜法分析食用油氧化產(chǎn)物。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

大豆油，購于本地超市；氘代溶劑，內(nèi)含0.03%四甲基硅烷(TMS)。

Bruker Avance 400核磁共振儀、直徑5 mm核磁管，美國布魯克公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 不同氧化程度大豆油樣品的制備

將3 g油樣置于玻璃試管，在空氣流速20 L/h、加熱溫度120℃下分別加熱0、1.5、2.5、3、3.5、4、5、6 h，制備不同氧化程度的大豆油樣品。

1.2.2 核磁共振氫譜數(shù)據(jù)采集

吸取不同氧化程度的大豆油樣品20～50 μL置于直徑5 mm核磁管，以500 μL氘代氯仿溶解，溶劑內(nèi)含0.03%四甲基硅烷作為內(nèi)標(biāo)，混合均勻。以高場核磁共振儀采集樣品的氫譜數(shù)據(jù)，積分氫譜各指紋峰；以四甲基硅烷峰為化學(xué)位移零點(diǎn)，核磁共振儀采集參數(shù)參考Guillén等[10]，設(shè)置為：頻率400 MHz及以上，光譜寬度5 000 Hz，弛豫時(shí)間3 s，掃描次數(shù)64次，采集時(shí)間3.744 s，脈沖寬度90°，總采集時(shí)間12.9 min，溫度25℃。

2 結(jié)果與討論

2.1 核磁共振氫譜的譜峰歸屬

以加熱時(shí)間為6 h的大豆油為例，其核磁共振氫譜譜圖如圖1所示，譜峰歸屬如表1所示。

圖1 大豆油的核磁共振氫譜譜圖

編號(hào)化學(xué)位移(δ)峰型耦合常數(shù)/Hz質(zhì)子和功能基團(tuán)A1.94～2.14m-—CH2—CH CH—(?；鶊F(tuán))B2.63m-(反-9,10-環(huán)氧化十八烷基團(tuán))C2.77t6.5 HC—CH2—CH (亞油酸?；鶊F(tuán))D2.80t6.3 HC—CH2—CH (亞麻酸?；鶊F(tuán))E2.88m-(順-9,10-環(huán)氧化十八烷基團(tuán))F3.54～3.59m-—CHOH—(仲醇)G3.62t6.4—CH2OH—(伯醇)H4.10～4.32dd4.3,5.9,11.9—CH2OCOR(甘油基團(tuán))

續(xù)表1

編號(hào)化學(xué)位移(δ)峰型耦合常數(shù)/Hz質(zhì)子和功能基團(tuán)I9.49dd7.9—CHO(反-2-烯醛)J9.52dd8.0—CHO(反,反-2,4-二烯醛)K9.55dd7.7—CHO(4,5-環(huán)氧化-2-烯醛)L9.58dd7.9—CHO(4-羥基-反-2-烯醛)M9.60dd8.0—CHO(順,反-2,4-二烯醛)N9.75dt1.8—CHO(n-烷醛)O9.78dt0.5—CHO(4-氧代-烷醛)

2.2 大豆油中脂肪酸及氧化產(chǎn)物的計(jì)算公式

大豆油脂肪酸和氧化產(chǎn)物的計(jì)算公式如表2所示，具體包括亞麻酸、亞油酸、油酸、飽和及改性的脂肪酸、反-9，10-環(huán)氧化物、順-9，10-環(huán)氧化物、仲醇、伯醇及7種醛類。

表2 大豆油中脂肪酸及氧化產(chǎn)物的計(jì)算公式

2.3 加熱過程中大豆油中脂肪酸組成及氧化產(chǎn)物的變化

加熱過程中大豆油肪酸組成及氧化產(chǎn)物的變化如圖2所示。

圖2 加熱過程中大豆油中脂肪酸組成及氧化產(chǎn)物的變化

由圖2可知，大豆油中含有較高比例的油酸、亞油酸及較少的亞麻酸，加熱自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)引發(fā)不飽和脂肪酸氧化分解。同時(shí)油脂在氧化過程中也形成其他新化合物，包括不同類型的環(huán)氧物、醇類和醛類。

核磁共振氫譜中檢測到環(huán)氧化物的基團(tuán)信號(hào)，主要包括反-9，10-環(huán)氧化物、順-9，10-環(huán)氧化物，利用公式計(jì)算出含量，值得注意的是，順-9,10-環(huán)氧化物含量在加熱實(shí)驗(yàn)的最后1 h內(nèi)迅速增長，最高達(dá)到61.61 mmol/mol(見圖2(b))，且在任何時(shí)間段內(nèi)順式環(huán)氧化物含量都要高于反式。除此之外，在核磁共振氫譜譜圖中還反映出伯醇及仲醇的指紋峰，利用公式計(jì)算醇含量，仲醇含量高于伯醇，二者含量變化與自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)機(jī)理的引發(fā)和傳遞階段相符。核磁共振氫譜中檢測所得醛類主要為：反-2-烯醛、4，5-環(huán)氧化-2-烯醛、4-羥基-反-2-烯醛、反，反-2，4-二烯醛、順，反-2，4-二烯醛，其中反-2-烯醛含量在加熱6 h時(shí)高達(dá)17.94 mmol/mol，其余n-烷醛、4-氧代-烷醛的含量遠(yuǎn)低于前幾種。值得注意的是，醛類物質(zhì)的不飽和度越高，其細(xì)胞反應(yīng)性和細(xì)胞毒性越強(qiáng)。

3 結(jié) 論

本文應(yīng)用核磁共振氫譜技術(shù)分析了食用油氧化產(chǎn)物。所有氧化產(chǎn)物與自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)機(jī)理的引發(fā)和傳遞階段相符合。氧化全程順式環(huán)氧化物含量高于反式，仲醇含量高于伯醇，醛類物質(zhì)中反-2-烯醛含量最高，加熱6 h后其含量高達(dá)17.94 mmol/mol。雖然高場核磁共振設(shè)備昂貴，但同時(shí)也因其操作簡單、測量精確、重復(fù)性高、檢測快速的優(yōu)點(diǎn)，在食用油品質(zhì)控制領(lǐng)域有巨大潛在應(yīng)用價(jià)值。