油酸与亚油酸比例对煎炸油中单环氧脂肪酸单体含量的影响

周佳一，赵晨伟，金青哲，王兴国

(江南大学 食品学院，食品科学与技术国家重点实验室，江苏 无锡 214122)

氧化反应是常压煎炸时发生的主要反应[1]，反应过程中甘油三酯上的脂肪酸会生成含有环氧基、醛基、酮基等氧化基团的新化合物[2-4]。其中含有环氧基团的单环氧脂肪酸因其较高的吸收率和潜在毒性受到学者的广泛关注[5-7]。单环氧脂肪酸是不饱和脂肪酸双键环氧化形成1个环氧基团的氧化脂肪酸。目前研究共报道了6种单环氧脂肪酸[8]，主要分为两类：一类为油酸双键环氧化形成的单环氧硬脂酸，包括顺式-9,10-单环氧硬脂酸和反式-9,10-单环氧硬脂酸；另一类为亚油酸双键环氧化形成的单环氧油酸，包括顺式-9,10-单环氧油酸；反式-9,10-单环氧油酸、顺式-12,13-单环氧油酸和反式-12,13-单环氧油酸。

目前有研究表明，不同油酸和亚油酸组成的油脂在高温加热过程中单环氧脂肪酸总含量有显著差异[9-11]，但不同油酸与亚油酸组成比例对煎炸过程中单环氧硬脂酸、单环氧油酸含量以及顺、反式单环氧脂肪酸相对含量的影响少见报道。本文通过研究不同油酸与亚油酸比例的油脂煎炸薯条过程中单环氧硬脂酸含量、单环氧油酸含量和反式及顺式单环氧脂肪酸相对含量的变化，探究油酸与亚油酸比例对煎炸过程的影响，为开发更为安全的煎炸油提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 原料与试剂

棉籽油(油酸含量16.45%，亚油酸含量59.21%，无外源抗氧化剂)、高油酸葵花籽油(油酸含量84.88%，亚油酸含量3.36%，无外源抗氧化剂)，益海嘉里提供；土豆，购于当地超市；十九烷酸甲酯标准品，购于Sigma试剂公司。

1.1.2 仪器与设备

煎炸锅，湖北香江电器有限公司；Trace 1300 ISQ气相色谱质谱联用仪，赛默飞世尔科技(中国)有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 煎炸油的制备

将棉籽油、高油酸葵花籽油分别按照43.39∶56.61、65.59∶34.41、86.34∶13.66的质量比进行混合并搅拌均匀，得到3种试验用煎炸油，即油酸与亚油酸比例分别为2∶1、1∶1、1∶2，分别标记为A、B、C。

1.2.2 薯条的制作和煎炸

将土豆洗净、去皮后，切成5.0 cm×1.0 cm×1.0 cm的长条，浸泡在水中备用，在煎炸前取出沥水，并用滤纸吸干。在3个煎炸锅中分别倒入相同质量的煎炸油A、B、C，加热至175℃。每个锅投入一定比例的薯条，炸熟后捞出(约4 min)，每隔30 min煎炸一批。每4 h趁热取样，冷却后密封置于冰箱中备用。每天连续煎炸8 h，共煎炸3 d，煎炸过程不添加新油。

1.2.3 单环氧脂肪酸的测定

按照Velasco等[12]的方法测定。

精确称取500 mg油样，加入5 mL叔丁基甲醚和2.5 mL 0.2 mol/L甲醇钠溶液，旋涡振荡1 min后，静置2 min。加入0.17 mL 0.5 mol/L硫酸，旋涡振荡数秒。加入5 mL蒸馏水，旋涡振荡约30 s后，3 600 r/min离心1 min，转移上清液，吸取3 mL上清液于10 mL离心管，氮吹干。加入5 mL无水乙醚，振荡混匀，吸取2 mL加入2 mL十九烷酸甲酯作为内标，氮吹干。加入2 mL无水乙醚，旋涡振荡，过0.22 μm有机滤膜，待检测。

气相色谱条件: Mega-Wax PLUS色谱柱(30 m×0.25 μm×0.25 mm)，分流进样，进样量1 μL；进样口温度250℃；载气为氦气，流速1 mL/min；采用程序升温，柱温箱初始温度130℃保持0.5 min，以4℃/min升到200℃保持1 min，再以2℃/min升到230℃保持3 min。

质谱条件：离子源温度250℃；质谱扫描范围(m/z)50～550；全扫描模式。为了避免重叠峰的干扰，采用提取特征离子碎片色谱图进行定性，采用面积归一化法进行定量。

2 结果与讨论

2.1 6种单环氧脂肪酸单体的鉴定

对175℃煎炸薯条24 h的A油进行GC-MS检测，依据NIST谱库以及文献[11]报道的单环氧脂肪酸特征离子碎片，提取特征离子流色谱图并进一步验证各色谱峰的质谱图，从而确定6种单环氧脂肪酸。煎炸薯条24 h的A油的总离子流图及提取的特征离子流图见图1。

图1 煎炸薯条24 h时A油的总离子流图(a)和提取的特征离子流图(b、c)

如图1(a)所示，出峰时间28.30 min为二十二烷酸甲酯，出峰时间28.74 min为2种单环氧脂肪酸甲酯混合物的重叠峰。为了避免重叠峰的干扰，采用提取特征离子碎片对6种单环氧脂肪酸甲酯进行鉴定。据文献报道[11]：顺/反式-9,10-单环氧硬脂酸甲酯的特征离子为m/z155、199；顺/反式-12,13-单环氧油酸甲酯的特征离子为m/z164、207；顺/反式-9,10-单环氧油酸甲酯特征离子为m/z155、185。通过分析各个峰的质谱图发现，峰1和峰3出现特征离子m/z155、199，峰2和峰5出现特征离子m/z164、207，峰4和峰6出现特征离子m/z155、185。因反式单环氧脂肪酸极性小于顺式单环氧脂肪酸，故在极性柱分离时反式单环氧脂肪酸优先出峰。综上，可以断定峰1～峰6(见图1(b)、图1(c))分别为反式-9,10-单环氧硬脂酸、反式-12,13-单环氧油酸、顺式-9,10-单环氧硬脂酸、反式-9,10-单环氧油酸、顺式-12,13-单环氧油酸、顺式-9,10-单环氧油酸，该出峰顺序和文献[13]报道一致。

2.2 油酸与亚油酸比例对单环氧硬脂酸含量的影响

油酸与亚油酸比例不同的油脂在煎炸过程中单环氧硬脂酸含量随时间的变化见图2。

图2 油酸与亚油酸比例不同的煎炸油中单环氧硬脂酸含量的变化

由图2可知，油酸与亚油酸比例为2∶1的煎炸油中单环氧硬脂酸含量最高，比例为1∶1的煎炸油次之，比例为1∶2的煎炸油最小。这是由于油酸上的双键环氧化形成单环氧硬脂酸，而A油中油酸比例最高，故油酸含量越高的油脂易形成更多的单环氧硬脂酸。同时可以发现，煎炸过程油酸与亚油酸比例不同的油脂中单环氧硬脂酸含量均随煎炸时间的延长而增长。在煎炸0 h时，3种油脂中单环氧硬脂酸含量无显著差异。A油中单环氧硬脂酸含量在煎炸8 h后显著增加，B油和C油则在煎炸16 h后显著增加。A油的增幅最为显著，煎炸24 h后达到5.92 mg/g，增长了22.6倍，而B油和C油分别达到2.42、1.80 mg/g，增长了9.52倍和10.25倍。

2.3 油酸与亚油酸比例对单环氧油酸含量的影响

油酸与亚油酸比例不同的油脂在煎炸过程中单环氧油酸含量随时间的变化见图3。

图3 油酸与亚油酸比例不同的煎炸油中单环氧油酸含量的变化

由图3可知，整体而言，由于亚油酸上的双键环氧化会形成单环氧油酸，因此油脂中亚油酸比例越高，煎炸过程中形成的单环氧油酸含量越高，即C油中单环氧油酸含量最高。同时可以发现，煎炸过程油酸与亚油酸比例不同的油脂中单环氧油酸含量均随煎炸时间的延长呈上升趋势。在煎炸0 h时，A油中无单环氧油酸形成，B油和C油中形成一定单环氧油酸且含量上无显著差异。煎炸24 h，C油中的单环氧油酸含量从初始值0.27 mg/g增至1.68 mg/g，增加了5.22倍。A油和B油中单环氧油酸含量随时间的延长而波动上升，A油从初始值0 mg/g增至1.29 mg/g，B油从初始值0.26 mg/g增至1.12 mg/g，增加了3.31倍。

2.4 油酸与亚油酸比例对反式及顺式单环氧脂肪酸相对含量的影响

油酸与亚油酸比例不同的油脂在煎炸过程中反式与顺式-9,10-单环氧硬脂酸含量比值、反式与顺式-9,10-单环氧油酸含量比值、反式与顺式-12,13-单环氧油酸含量比值变化见图4。

由图4(a)可见，整体而言，油酸与亚油酸比例为2∶1的煎炸油中反式与顺式-9,10-单环氧硬脂酸含量比值明显高于其他两种煎炸油。同时在整个煎炸过程中，反式与顺式-9，10-单环氧硬脂酸含量比值呈现波动上升的趋势。在煎炸0 h时，即煎炸新油中，A油和C油中反式与顺式-9,10-单环氧硬脂酸含量比值小于1，表明新油中顺式-9,10-单 环氧硬脂酸的含量高于反式-9,10-单环氧硬脂酸的含量，B油新油中含有等量的反式-9,10-单环氧硬脂酸和顺式-9,10-单环氧硬脂酸。A油中该比值增速在煎炸8 h后显著增加，并于煎炸12 h后该比值大于1，即反式-9,10-单环氧硬脂酸的含量超过了顺式-9,10-单环氧硬脂酸的含量。B油中该比值于煎炸8 h后有所增加，煎炸24 h时比值尚未大于1。C油中该比值保持一定的速率增加，煎炸24 h时比值尚未大于1。

由图4(b)可见，整体而言，3种油酸与亚油酸比例的煎炸油中反式与顺式-9,10-单环氧油酸含量比值是比较接近的。同时在整个煎炸过程中，反式-9,10-单环氧油酸含量均低于顺式-9,10-单环氧油酸含量，且整个过程两者呈现波动式变化。A油中反式和顺式-9,10-单环氧油酸含量比值在煎炸4～8 h显著增加，8 h以后增速较平缓，这可能与反式-9,10-单环氧油酸进一步形成聚合物有关，煎炸24 h时该比值接近1。B油和C油中该比值随煎炸时间的延长呈波动上升的趋势，煎炸24 h时该比值接近1。

图4 油酸与亚油酸比例不同的煎炸油中反式与顺式-9,10-单环氧硬脂酸含量比值(a)、反式与顺式-9,10-单环氧油酸含量比值(b)、反式与顺式-12,13-单环氧油酸含量比值(c)变化

由图4(c)可见，整体而言，油酸与亚油酸比例为2∶1的煎炸油中反式与顺式-12,13-单环氧油酸含量比值明显高于其他两种煎炸油。同时在整个煎炸过程中，反式-12,13-单环氧油酸含量呈现一直增长的趋势，导致该比值一直上升。A油新油不含反式-12,13-单环氧油酸和顺式-12,13-单环氧油酸，B油和C油的新油仅含顺式-12,13-单环氧油酸。A油的比值于煎炸12 h后有较大幅度的增加，20 h后该比值大于1，煎炸过程中该比值整体高于B油和C油。B油和C油中该比值随煎炸时间的延长保持一定的速率增加，煎炸24 h时比值尚未大于1。

综上，油酸与亚油酸比例不同的3种油脂中反式与顺式-9,10-单环氧硬脂酸含量比值、反式与顺式-9,10-单环氧油酸含量比值、反式与顺式-12,13-单环氧油酸含量比值均随煎炸时间的延长不同程度地增加。这表明在煎炸前期，油脂中主要形成顺式单环氧脂肪酸，煎炸后期则主要形成反式单环氧脂肪酸。研究发现，油脂在高温加热下可发生非期望的异构化反应，顺式脂肪酸会异构化为热力学上更稳定的反式脂肪酸，且该热诱导的异构化反应与油脂氧化过程有关[14-15]。因此，初步断定煎炸过程顺式单环氧脂肪酸可能会转化为反式单环氧脂肪酸。

3 结 论

通过探究煎炸过程油酸与亚油酸比例不同的油脂中单环氧硬脂酸含量、单环氧油酸含量、顺式及反式单环氧脂肪酸相对含量的影响，研究发现，煎炸过程以上指标均随煎炸时间的延长呈上升趋势。油酸含量高(油酸与亚油酸比例2∶1)的煎炸油倾向于形成更多的单环氧硬脂酸，亚油酸含量高(油酸与亚油酸比例1∶2)的煎炸油倾向于形成更多的单环氧油酸。同时，煎炸过程会逐渐积累更多的反式单环氧脂肪酸，初步推断煎炸过程顺式单环氧脂肪酸可能会转化为热力学上更稳定的反式单环氧脂肪酸。