酪醇酯的合成与评估：作为潜在的抗氧化剂抑制鱼油氧化

《Food Bioscience》：Synthesis and evaluation of tyrosol esters as potential antioxidants to inhibit fish oil oxidation

鱼油氧化受环境因素影响，本研究通过酶法合成7种不同脂肪酸链的酪醇酯（TYr-Es），评估其对鱼油抗氧化效果。结果表明棕榈酸酪醇酯（TYr-E16）抗氧化活性最佳，显著降低过氧化物、邻苯二胺及总氧化值，并建立氧化动力学模型，揭示温度和时间对氧化速率的影响机制。密度泛函理论计算表明TYr-E16通过氢原子转移和单电子转移机制抑制自由基，其酯化修饰有效降低键离解能和质子离解焓，增强抗氧化能力。结构-活性关系显示目标化合物的脂溶性及热力学参数与抗氧化效果正相关，为开发天然抗氧化剂提供理论依据。

　　

Xing Qiao|Yimei Wang|Shangde Sun

河南工业大学食品科学与工程学院脂质技术与工程系，中国河南省郑州市莲花路100号，邮编450001

摘要

鱼油对人体健康具有显著的生化和生理作用。然而，鱼油容易受到氧气、光线和热量等环境因素引起的自动氧化。为了防止这种氧化，研究人员通过酶法合成了七种不同脂肪酸（C4-C16）的酪醇酯，并将其添加到鱼油体系中。综合评估表明，棕榈酸酪醇酯（TYr-E₁₆）具有最强的抗氧化效果，能有效降低过氧化物、对茴香胺和总氧化值。此外，还建立了一个描述鱼油性质、氧化温度和时间之间关系的模型。观察到添加了酪醇酯的鱼油的氧化过程遵循阿伦尼乌斯方程，氧化速率受温度和储存时间的影响。进一步的研究表明，酪醇酯主要通过氢原子转移途径发挥抗氧化作用，同时还有单电子转移-质子转移和连续质子损失-电子转移机制的贡献。酯化修饰显著降低了键解离能、质子解离焓和电子转移焓，从而增强了氢原子转移和电子转移的能力。这种结构-活性关系表明，有针对性的酯化不仅提高了脂溶性，还优化了热力学参数。这为设计天然脂溶性抗氧化剂提供了理论框架，增加了氧化所需的活化能，并增强了分子碰撞屏障。TYr-E₁₆抑制鱼油氧化的机制为控制水产品的质量提供了宝贵的见解。

引言

鱼油是人类饮食中的宝贵补充品。与其他食用油一样，它提供了浓缩的能量，并促进脂溶性维生素的吸收。此外，鱼油还提供了在许多代谢过程中起关键作用的多不饱和脂肪酸（Kapoor, Kapoor, Gautam, Singh, & Bhardwaj, 2021）。Omega-3多不饱和脂肪酸（PUFAs），包括EPA和DHA，作为代谢物[花生四烯酸（C20:4, AA）、二十碳五烯酸（C20:5, EPA）和二十二碳六烯酸（C22:6, DHA）的前体，对人体具有重要的生化和生理作用（Zhang et al., 2025）。这些代谢物有助于预防心血管疾病、脑血管疾病、动脉粥样硬化、高血压、痛风和血栓形成（Salahuddin et al., 2024）。鱼油富含EPA和DHA等PUFAs，因此富含鱼油的功能食品和营养补充剂在消费者中具有广泛的市场需求。

然而，鱼油中的双键使其极易氧化，导致形成醛、酮和酸等有毒小分子，这些物质不仅降低了富含脂质食品的营养价值和安全性，还会产生不良风味（Ying et al., 2025）。因此，采取有效的策略来控制鱼油的氧化有助于稳定其质量。常用的策略包括添加抗氧化剂、使促氧化金属失活以及减少与空气和光线的接触（Rahmani-Manglano, García-Moreno, Pérez-Gálvez, & Guadix, 2023; Wang et al., 2021）。然而，完全防止鱼油中EPA和DHA等PUFAs的氧化仍然非常具有挑战性，每种方法都有其局限性。例如，某些商业抗氧化剂（如丁基化羟基茴香醚）在摄入后可能会通过与核酸结合而造成DNA损伤，导致突变、致癌和细胞毒性作用（Esazadeh et al., 2024）。由于这些因素以及消费者对健康问题的关注度不断提高，天然抗氧化剂在食品工业中受到了重视。研究表明，酪醇酯（TYr-Es）在食用油中可以保持强大的抗氧化活性。然而，由于TYr-Es是由酪醇与不同脂肪酸链结合形成的，不同类型的TYr-Es在鱼油体系中的抗氧化性能有所不同。因此，需要确定特定体系的性质以便商业化应用。

基于以往的研究，我们使用离子液体催化剂[SIL [Bmim]HSO₄/SiO₂]优化了合成不同脂肪酸链酪醇酯的方法。将酪醇和七种酪醇酯添加到鱼油体系中，并定期测量酸值（AV）、过氧化物值（POV）、对茴香胺值（p-AnV）和总氧化值（TOTOX），以评估不同温度和添加水平下酪醇酯对鱼油体系中各种脂肪酸链的抗氧化效果。目的是确定最有效的酪醇酯来抑制鱼油氧化，并建立氧化指数特性与氧化过程时间之间的关系模型，以评估氧化反应的参数。此外，通过2,2-二苯基-1-吡啶肼（DPPH）和2,2’-偶氮双（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）（ABTS）自由基清除实验以及密度泛函理论（DFT）计算，系统地全面讨论和分析了酪醇酯的抗氧化机制。探索酪醇酯对鱼油氧化的抑制效果和机制为其在油产品领域的应用奠定了基础。

材料

鱼油购自西安首禾生物科技有限公司（中国山西）。酪醇、丁酸（C4:0）、己酸（C6:0）、辛酸（C8:0）、癸酸（C10:0）、月桂酸（C12:0）、肉豆蔻酸（C14:0）和棕榈酸（C16:0）由麦克林生物科技有限公司（中国上海）提供。液体[SIL [Bmim]HSO₄/SiO₂）是在我们实验室制备的。所有其他试剂均为分析级。

酪醇酯的制备与纯化

酪醇酯的制备方法来源于

酪醇酯的制备、纯化与表征

首先，合成了一系列具有不同脂肪酸链长度的酪醇酯。通过皂化和纯化后，使用高效液相色谱法（HPLC）并采用面积归一化方法对其纯度进行了评估。所有酪醇酯的纯度均高于80%（表S1）。

为了评估合成酪醇酯的热稳定性，在N₂气氛下进行了热重分析（TGA）。所得热图（图1）清楚地显示，酪醇酯表现出优异的热稳定性

结论

总结来说，我们通过将不同的脂肪酸分子衍生物连接到酪醇上并将其添加到鱼油体系中，合成了多种酪醇酯以减少氧化。通过测量氧化参数（即AV、POV、p-AnV和TOTOX值）来评估酪醇酯抑制鱼油氧化的能力。研究发现，TYr-E₁₆对鱼油氧化的抑制作用最强，超过了其前体酪醇。通过建立POV、p-AnV、TOTOX值之间的关系模型

CRediT作者贡献声明

Shangde Sun：撰写 – 审稿与编辑、监督、资源管理、项目协调、资金获取、概念构思。Yimei Wang：验证、方法学设计、实验实施、数据分析。Xing Qiao：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、方法学设计、实验实施、数据分析

未引用的参考文献

GB 2760-2024, 2024; GB 5009.229-2016, 2017; GB 5009.227-2016, 2017; GB/T 24304-2009, 2009; SC/T 3502-2016, 2016.

利益冲突声明

作者声明不存在任何利益冲突。

数据可用性

数据可应要求提供。

资助

作者衷心感谢河南省自然科学基金（编号252300421033）、河南省食品工程技术研究中心/重点实验室（河南工业大学）以及中国博士后科学基金会的博士后奖学金计划（等级C）（编号GZC20240422）的财政支持。

作者声明

作者声明没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。