油脂氧化是造成油脂及富油食品品质劣变的主要因素之一,添加抗氧化剂可有效延缓脂质氧化并延长货架期。具有代表性的合成抗氧化剂特丁基对苯二酚(TBHQ)具有优良的抗氧化效果,GB 2760—2014《食品添加剂使用标准》中规定在油脂中最大添加量为200 mg/kg。研究发现大豆油和猪油在室温条件下贮存2 个月后,TBHQ的检测量比实际添加量分别减少了11%和56%。

河南工业大学粮油食品学院的徐梦琪、祝振杰、毕艳兰*等选用含有生育酚的大豆油、含有生育酚和生育三烯酚的棕榈油以及猪油作为原料,研究贮存过程中TBHQ在不同油脂中的转化情况,识别和鉴定TBHQ转化产物,并对其结构进行表征,考察不同种类油脂中TBHQ转化产物是否一致,旨在为科学应用TBHQ提供理论依据。

1原料油脂脂肪酸组成及主要理化指标分析

由表1、2可知,所选用原料油脂初始理化指标均符合GB/T 8937—2006《食用猪油》、GB/T 1535—2017《大豆油》和GB/T 15680—2009《棕榈油》的规定,且所选用原料油脂的脂肪酸组成和生育酚组成及含量均符合其典型特征。因此,所选原料油脂用作分析油脂中TBHQ转化情况具有一定代表性。

2贮存过程中猪油、大豆油和棕榈油中TBHQ以及TBBQ含量的变化

将添加200 mg/kg TBHQ的猪油、大豆油在室温下贮存,添加200 mg/kg TBHQ的棕榈油在60 ℃下保温贮存6 个月,并使用气相色谱法检测贮存期间各油脂中TBHQ剩余量及TBBQ生成量,结果如图1所示,随着贮存时间的延长,猪油、大豆油和棕榈油中TBHQ含量均呈下降趋势(

P
<0.05),TBBQ含量呈缓慢上升趋势(
P
<0.05)。大豆油、猪油和棕榈油中TBHQ含量最初分别为(201.4±1.2)、(201.2±1.2)、(203.6±0.3)mg/kg,在贮存3 个月时TBHQ 和TBBQ 含量之和分别为(163.8±0.7)、(168.1±0.9)、(170.0±2.3)mg/kg,在贮存6 个月时TBHQ 和TBBQ 含量之和分别为(130.1±0.9)、(125.5±0.7)、(131.6±0.7)mg/kg。观察发现,随着时间的延长,TBHQ和TBBQ含量之和越来越小,这表明贮存条件下油脂中TBHQ的转化产物不仅有TBBQ,还有可能存在其他的转化产物。

3大豆油、猪油和棕榈油中TBHQ转化产物的分离与鉴定

为加速TBHQ在油脂中转化,更加直观了解其在油脂中转化规律,添加Fe 3+ 促进转化进程。将贮存180 d不含TBHQ大豆油、添加有200 mg/kg TBHQ大豆油和添加有200 mg/kg TBHQ+1 mg/kg Fe 3+ 大豆油分别经色谱甲醇提取,经冷冻离心去除多余脂质后与TBHQ和TBBQ标准品进行气相色谱分析,由图2A可知,TBHQ和TBBQ标准品在气相色谱中保留时间分别为12.26 min和8.08 min,含TBHQ大豆油的气相色谱图中除了出现TBHQ和TBBQ的峰外,还出现了另一未知化合物(保留时间12.16 min)(以下称化合物1),在添加有1 mg/kg Fe 3+ 的样品中化合物1含量明显增加,因此,初步推断有新的化合物产生,但是否为 MAHQ,需要进一步研究。图2B、C表明,在贮存180 d不含TBHQ猪油和棕榈油、添加有200 mg/kg TBHQ猪油和棕榈油以及添加有200 mg/kg TBHQ+1 mg/kg Fe 3+ 猪油和棕榈油的甲醇提取液中发现与大豆油中保留时间相同的未知峰(将猪油、棕榈油中未知色谱峰分别记为化合物2和化合物3)。通过Prep-LC技术分别分离纯化出TBHQ、TBBQ和化合物1、2、3,纯化后的化合物1、2、3的气相色谱图中保留时间与图2中未知峰保留时间匹配。

利用UPLC-Q-TOF获得经Prep-LC纯化后的TBHQ、TBBQ和化合物1、2、3的一级、二级质谱图。首先,将质谱数据通过Mass Hunter Workstation软件进行初步处理,采用Qualitative Analysis软件,由提取离子流图和一级高分辨质谱信息获得各物质的保留时间以及准分子质量,结合质谱数据与本地谱库进行匹配,结果如图3所示。TBHQ、TBBQ和化合物1、2、3一级质谱图显示基峰质荷比

m
z
分别为165.0917、163.1134和163.0131、163.0136、163.0690 [M-H]-的准分子离子峰,从而得到它们的分子质量分别为166、164、164、164、164。化合物1、2、3分子质量相同且与MAHQ的分子质量吻合。

为了进一步验证该化合物1、2、3是否均为MAHQ,将纯化后的物质溶解于氘代甲醇中进行NMR分析。图4为TBHQ、TBBQ和未知化合物1、2、3的NMR谱图。分析图4C~E可知,三者NMR谱图一致,对比TBHQ(图4A 1 )及TBBQ(图4B 1 ) 1 H-NMR谱图,TBHQ与化合物1均在

6.5~7.0附近出现苯环上H的化学位移,而在烷基取代基部分H化学位移有所不同。TBHQ的叔丁基取代基上H的化学位移相同,因此H的化学位移均为
1.35,且响应较高;同样,TBBQ的叔丁基取代基上H的化学位移均为
1.28,而MAHQ的烷基取代基为甲代烯丙基,其双键上的H化学位移为
3.24,甲基上H的化学位移为
1.70。综上分析可知,化合物1、2、3为同种物质且NMR谱图与前人 研究的MAHQ吻合,由此说明在含TBHQ大豆油、猪油和棕榈油的甲醇提取液中确实存在MAHQ。

4TBHQ、TBBQ及MAHQ结构表征分析

由图5可知,TBHQ和MAHQ的分别在294 nm和297 nm出现中等强度吸收峰,250~300 nm是苯环B吸收带的特征吸收,这是由n→π*和π→π*跃迁形成 ,由此进一步表明两者均具有苯环结构。而TBBQ较大吸收峰出现在248 nm,这是由于醌结构中双键的吸收峰。三者在200 nm附近均出现较强的紫外吸收峰,这是由烷基上电子σ→π*跃迁形成 。

由图6可知,TBHQ和MAHQ分别在3254 cm-1和3264 cm-1出现较强吸收,这是由苯环上O—H伸缩振动产生;在1442 cm-1和1473 cm-1出现较强吸收,这是由C—O原子之间的伸缩振动产生,两者为酚的特征吸收峰。TBHQ、TBBQ和MAHQ分别于2963、2979、3038 cm-1处出现苯环上C—H伸缩振动,于1591、1648、1641 cm-1处出现苯环的环伸缩振动。900~1200 cm-1为三者苯环上取代基吸收峰。综上分析,TBHQ在油脂中的另一转化产物MAHQ与TBHQ相比,苯环结构依然存在,且仍存在两个酚羟基,但在苯环上取代基的部分有所不同。

5 结论

添加TBHQ的猪油、大豆油和棕榈油经贮存一段时间后,TBHQ较原始添加量明显下降,分析得出TBHQ在油脂贮存过程中的转化产物除了TBBQ,还存在MAHQ,且加速油脂氧化后两种转化产物含量均明显增加。TBBQ属于醌类物质,叔丁基取代基未发生变化;MAHQ和TBHQ都是含有两个羟基的酚类物质,而MAHQ苯环上的取代基是甲代烯丙基。由于油脂种类不同,相同时间下TBHQ的转化程度不同,TBBQ与MAHQ生成量也不同。

本文《 特丁基对苯二酚在不同油脂贮存过程中转化产物的识别、分离与鉴定 》来源于《食品科学》2023年45卷第4期42-49页,作者: 徐梦琪,祝振杰,陈小军 ,李军 ,毕艳兰*。 DOI:10.7506/spkx1002-6630-20230608-067。 点击下方 阅读原文 即可查看文章相关信息。

实习编辑;北京林业大学生物科学与技术学院 栾文莉;责任编辑:张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网。

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