中国农业科学院农产品加工研究所王强研究员团队:植物甾醇对花生油热致异构反式脂肪酸形成的影响_杏鑫测速地址

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责任编辑:食品科学

近日,中国农业科学院农产品加工所王强研究员团队在国际食品领域顶级期刊Food Chemistry在线发表题为“Action of phytosterols on thermally induced trans fatty acids in peanut oil”的研究论文,系统揭示了植物甾醇抑制花生油中反式脂肪酸形成的影响机制。中国农业科学院农产品加工研究所王强研究员为本文通讯作者;郭芹副研究员和博士生李甜为文章的并列第一作者。

Highlights

  • 六种植物甾醇都能抑制花生油热致异构反式脂肪酸的形成;
  • Δ7-燕麦甾醇具有较好的抗异构作用;
  • 植物甾醇抗异构作用与其羟基活性相关;
  • 提出了植物甾醇对花生油热致异构反式脂肪酸形成的抑制机理 。

Introduction

花生油是消费量高的食用油之一,每年消费量以高于1.6%速率增加。花生油含有较高的不饱和脂肪酸,主要为油酸和亚油酸,这些不饱和脂肪酸在热加工过程会异构化生成反式脂肪酸(TFAs),而TFAs的摄入每年会导致全球约50多万人死于心血管疾病,使患心脏病的风险增加21%,死亡率增加28%。WHO于2018年5月14日发布了“替代”行动指导计划,计划到2023年消除全球食品供应链中使用的反式脂肪,因此各国都在积极探索降低油脂TFAs的新技术和方法。团队前期研究提出了食用油TFAs(反式油酸和反式亚油酸)形成的自由基和质子转移机理,并明确了其形成途径,在TFAs形成方面取得了突破性进展;同时发现一些天然和合成酚醇类抗氧化剂具有较好的TFAs抑制效果,但其抑制机理尚不清楚。植物甾醇作为油脂中天然活性物质是否具有抗异构作用还有待研究。中国农业科学院农产品加工所王强团队采用气相色谱和密度泛函理论相结合方法,研究了六种不同结构植物甾醇(豆甾醇、β-谷甾醇、菜油甾醇、菜籽甾醇、岩藻甾醇和Δ7-燕麦甾醇)对花生油热致异构TFAs形成的影响,并提出了其抑制TFAs形成的作用机理。

Results and Discussion

花生油中不饱和脂肪酸在180 ℃加热12 h和 24 h后生成C18:2-9t,12c和C18:2-9c,12t两种反式亚油酸;六种结构植物甾醇可不同程度的抑制其形成,且180 ℃加热 24 h的抑制率显著高于12 h;Δ7-燕麦甾醇的抑制率最高,其余依次为豆甾醇/岩藻甾醇/菜籽甾醇、β-谷甾醇和菜油甾醇。为了进一步证明这六种结构植物甾醇对花生油中TFAs形成的影响,油酸甘油三酯、亚油酸甘油三酯和亚麻酸甘油三酯被用于模拟花生油的加热过程,发现六种结构植物甾醇对其TFAs的抑制效果与花生油一致。密度泛函理论计算证明了植物甾醇抗异构作用与其羟基位点活性有关,且植物甾醇羟基抗异构反应活性受其环戊烷四氢菲骨架中双键位置以及C17支链双键数目的影响,其分子中双键数目增加,抗异构活性增加;同时研究也发现花生油中亚油酸分子C11位烯丙基氢比C8和C14位氢更易发生解离,双键上C9和C13位氢比C10和C12位氢更易发生解离;在加热条件下植物甾醇分子先发生氢的解离形成植物甾醇羟自由基,再与烯丙基碳自由基结合(C11>C8和C14)或双键碳自由基结合(C9和C13>C10和C12)形成空间位阻较大的稳定分子,阻止或降低亚油酸分子的异构化,抑制反式亚油酸的形成;并提出了植物甾醇抑制花生油亚油酸热致异构形成反式亚油酸的加成反应机理(A)、抽氢反应机理(B)和质子转移机理(C)。

综上所述,植物甾醇能抑制花生油中TFAs的形成,具有较好的抗异构作用,其抗异构作用与其羟基活性有关,且受环戊烷四氢菲骨架上双键位置和C17支链上双键数目影响。该研究结果不仅拓展了植物甾醇的功能作用,也为开发新的油脂抗异构剂提供了重要的理论基础。


通讯作者简介

王强二级研究员/博士生导师

中国农业科学院农产品加工研究所副所长

九三学社中央农林委委员

全国优秀科技工作者,全国首批农业科研杰出人才,全国科技助力精准扶贫先进个人,入选国家“百千万人才工程”并获“有突出贡献中青年专家”荣誉称号,享受国务院特殊津贴,农业部“粮油加工技术与工程”创新团队首席,中国农业科学院领军人才、山东省泰山领军人才,中国粮油学会花生食品分会会长,中国食品学会功能食品分会副理事长,“国家花生产业技术体系”加工研究室主任,NPJ Science of Food编委、Journal of Integrative Agriculture食品栏目主编。

长期从事粮油加工与营养健康领域科学研究。主持“十三五”国家重点研发计划专项(基础研究类)、国家自然科学基金、863、公益性农业行业科研专项等国家项目30多项,以第一完成人获得2014年国家技术发明二等奖、2013和2019中华农业科技奖一等奖、2015年中华农业科技奖“优秀创新团队类”、2012年ICC最高学术奖、2014年中国专利优秀奖、2017年中国商业联合会科学技术奖特等奖、2019年中国农业农村十大新装备,授权发明专利90余项(其中国际专利9项),软著12项,制修订国家和行业标准9项,出版著作12部(英文专著3部),学术论文330余篇SCI 120篇、JCR一区57篇,培养硕博研究生、博士后及外国留学生100多人。


郭芹 博士 副研究员/硕士生导师

中国农业科学院农产品加工研究所

2013年毕业于新疆大学应用化学专业,获工学博士学位,硕博士期间曾在华南农业大学和四川大学做联合培养研究生;2013~2015在中国农业科学院农产品加工研究所从事博士后研究。

主要从事食用油的质量安全与控制研究,主持国家自然科学基金面上项目、“十三五重点研发”子课题、中国博士后基金面上项目、中国博士后基金重点资助项目、北京市自然科学基金项目、新疆自治区区青年基金面上项目等10余项;参与农业部公益性行业科研专项、国家自然基金、省级自然基金等项目15项。在Food Chemistry、Food Control、Carbohydrate Polymer、Postharvest Biology and Technology等期刊发表学术论文50篇,第1作者论文27篇;申请发明专利33项(国际专利2项),授权11项;参与制定国家标准4项,农业行业标准3项;主编专著1部,参编专著3部,获中国农科院2014年优秀博士后,参与获得2015年中国粮油学会科学技术二等奖、2019 年神农中华农业科技一等奖、2020年中国粮油学会科学技术一等奖。

该文章《Action of phytosterols on thermally induced trans fatty acids in peanut oil》将于2021年5月15日发表于Food Chemistry

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