用于分析油炸食品中环氧甘油三酯的脂质组学工作流程的开发与应用

《Food Research International》：Development and application of a lipidomics workflow for the analysis of epoxy triglycerides in fried food

环氧甘油三酯（ETGs）作为油炸食品中重要的氧化产物，传统分析方法存在覆盖不足、预处理复杂等问题。本研究开发新型脂质组学方法ETSL，通过特征碎片离子结合目标匹配算法显著提升ETGs检测能力，覆盖范围和精度优于MS-DIAL和FBMN。实验发现单环氧甘油三酯（mono-ETG）水平与油炸过程中饱和脂肪酸变化呈高度正相关，为评估油炸食品氧化程度提供新指标。

　　

袁立阳|何梦雪|徐永江|刘远发

中国江苏省无锡市蠡湖路1800号江南大学食品科学与技术学院，国家功能食品工程技术研究中心，食品科学与资源国家重点实验室，谷物发酵技术国家工程实验室

摘要

环氧甘油三酯（ETGs）是一类典型的脂质氧化产物，可能对人类健康构成威胁。然而，在传统的脂质组学分析中，ETGs常常被忽视。在这项研究中，我们开发了一种快速且准确的方法来检测油炸产品中的多种ETGs。我们的工作流程利用了ETGs的特征性碎片化模式，并借助目标匹配算法实现了精确鉴定，其覆盖范围更广、准确度高于MS-DIAL和FBMN方法。通过使用三种不同油炸油制成的油炸产品对这种方法进行了验证，共鉴定出55种ETGs，并发现单环氧甘油三酯（mono-ETGs）的水平与饱和脂肪酸的变化之间存在高度正相关。本研究提供了一种高效且有效的方法来筛查ETGs，表明单环氧甘油三酯可以作为判断油炸食品氧化程度的特征化合物。

引言

油炸是烹饪过程中的一项关键技术，能为食物带来诱人的风味和酥脆的口感（Asokapandian, Swamy, & Hajjul, 2020）。甘油三酯（TGs）在高温下会发生复杂的反应，生成极性化合物，包括氧化的甘油三酯单体（ox-TGM）、聚合物和降解产物（Khor et al., 2019; Li, Xing, et al., 2023）。

ox-TGM的特点是酰基链的烷基部分连接了一个或多个氧原子，是极性化合物中最有毒的成分（Li, Li, Cai, & Liu, 2016; Yuan, Xu, Tan, Liu, & Xu, 2021）。然而，ox-TGM是一类复杂的化合物，含有不同的氧化基团，如羟基过氧基、羟基、环氧基和酮基（Marquez-Ruiz, Holgado, Ruiz-Mendez, & Velasco, 2021）。由于环氧甘油三酯（ETGs）对蛋白质具有高反应性，并且容易被肠道吸收，因此近年来受到了越来越多的关注（Marquez-Ruiz et al., 2021; Wilson, Fernie, et al., 2002; Wilson, Lyall, et al., 2002）。多项研究表明，外源性环氧物质可能导致脂质代谢紊乱、肠道功能障碍、动脉粥样硬化甚至癌症（Greene, Newman, Williamson, & Hammock, 2000; Li, Liu, et al., 2023; Liu, Cheng, Li, Wang, & Liu, 2018; Liu, Li, & Liu, 2020; Rund et al., 2019）。因此，了解油炸食品中ETGs的演变过程至关重要。

目前，许多分析方法，如核磁共振光谱和气相色谱-质谱技术，已被用于检测和鉴定环氧脂肪酸（EFAs）（Li, Xing, et al., 2023; Nishimura et al., 2024; Xia & Budge, 2018; Xia, Budge, & Lumsden, 2016）。然而，油炸产品中的环氧化合物实际上是ETGs，而鉴定EFAs需要多种标准品和复杂的预处理步骤，如酯交换和固相萃取，这些过程既费时又昂贵（Chen et al., 2021; Wang et al., 2023）。近年来，液相色谱-质谱（LC-MS）技术因高效、高灵敏度和温和的样品预处理方法而被应用于TG衍生物的分析（Hu et al., 2023; Koch, Lowen, Nikolay, Willenberg, & Schebb, 2023; Petronilho et al., 2021）。然而，尤其是在没有标准品的情况下，全面鉴定ETGs仍然具有很大挑战性。

近年来，TG衍生物领域的脂质组学分析发展迅速（Han & Gross, 2022; Wu, Bagarolo, Thoroe-Boveleth, & Jankowski, 2020; Xu, Hu, Xuan, & Xu, 2020）。由于可用标准品数量有限，人们采用了多种开源软件或平台进行鉴定，如MS-DIAL和FBMN（Chen et al., 2022; Lei et al., 2024）。MS-DIAL是一种常用的非靶向代谢组学分析工具，依赖公共数据库进行化合物鉴定（Takeda et al., 2024）；FBMN则基于GNPS分子网络基础设施，通过结构相似性进行化合物鉴定（Nothias et al., 2020）。由于ETGs种类繁多且结构相似，MS-DIAL和FBMN在这类脂质上的鉴定能力仍然有限。

在这项研究中，我们旨在开发一种新的脂质组学方法，以快速表征ETGs，并探讨不同油炸产品中这种危害物质的演变情况。所提出的方法能够提供一种可靠的方式专门筛查ETGs，从而从新的角度帮助理解油炸食品的安全性。

试剂与材料

棕榈油（PO）、高油酸花生油（HOPO）和葵花籽油（SFO）购自中国上海的Yihai Kerry Arawana Holdings有限公司。商业冷冻土豆条、鸡胸肉和生面团条从当地超市购买。油酸购自中国北京的J&K Scientific公司。甘油三油酸酯（OOO）购自美国圣路易斯的Sigma-Aldrich公司。Lipozyme RMIM酯交换酶购自丹麦哥本哈根的Novozymes公司。

ETGs的碎片化规律

将OOO加热并通过UHPLC-MS/MS分析其环氧衍生物的碎片化规律，从而帮助我们预测其他ETGs的理论离子碎片。根据环氧键的数量以及羟基或酮基的存在情况，环氧产物被分为单环氧甘油三酯（mono-ETGs）、双环氧甘油三酯（di-ETGs）、三环氧甘油三酯（tri-ETGs）、含羟基和环氧基的甘油三酯（hy-ETGs）等类型。

结论

总之，我们开发了一种名为ETSL的新脂质组学工作流程，专门用于表征ETGs。ETSL简化了数据处理和精确鉴定过程，能够从质谱数据中进行深入的数据挖掘，其覆盖范围、准确度和灵敏度均优于传统方法。通过研究不同油炸条件下ETGs的演变情况，验证了该方法的适用性。总体而言，随着油炸时间的延长，ETGs的含量逐渐增加。

作者贡献声明

袁立阳：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原稿撰写、数据可视化、软件使用、方法学设计、数据分析。何梦雪：方法验证、软件使用、数据分析、数据管理。徐永江：项目监督、资源协调、项目管理、资金获取、概念构思。刘远发：项目监督、资源协调、项目管理、资金获取。

资助

本研究得到了山东省重点研发计划（项目编号：2024CXGC010915）和国家自然科学基金（项目编号：32172136）的支持。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。