花生油煎炸过程中形成的极性组分对HepG2细胞毒性影响的机制

发布时间：2020-07-30 03:30

【摘要】：植物油在高温煎炸过程中发生氧化、聚合、水解等一系列化学反应,产生氧化甘油三酯、聚合甘油三酯和游离脂肪酸等极性组分(TPC)。目前,国内外学者对煎炸油的研究主要集中在其理化指标的改变和检测手段上,而关于煎炸油中极性组分的安全性研究有限。因此,本研究系统分析不同煎炸时间对花生油理化特性的影响,进而解析极性组分的含量与分布情况,并深入剖析极性组分对HepG2细胞脂质代谢、氧化应激和细胞毒性的影响及其机制,旨在为极性组分的安全性以及煎炸油的合理使用提供科学依据和理论参考。主要研究内容和试验结果如下:首先,考察了花生油随煎炸时间的延长理化指标的改变和极性组分的分布情况。随着煎炸时间的增加,煎炸花生油的过氧化值(POV)先增加后下降,酸价(AV)、茴香胺值(p-AV)、羰基价(CGV)和黏度均呈增加趋势;脂肪酸和官能团组成的结果表明,随着煎炸时间的增加,煎炸花生油饱和脂肪酸含量增幅为8.83%,多不饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸含量降低,且多不饱和脂肪酸的降幅(6.45%)大于单不饱和脂肪酸(0.48%),同时伴随着水解产物、次级氧化产物的生成;极性组分含量从3.26%(0 h)增加到25.17%(40 h),主要包括氧化甘油三酯寡聚物(TGO)、氧化甘油三酯二聚物(TGD)、氧化甘油三酯单体(ox-TG)、甘油二酯(DG)和游离脂肪酸(FFA);其中TGO和TGD随煎炸时间的增加而增多,ox-TAG先增多后趋于平稳,DG和FFA呈现不规律变化,结果表明随煎炸时间的延长煎炸花生油中产生的极性组分中含有更多的聚合产物和氧化产物,而水解产物呈现不规律性变化。其次,建立了极性组分细胞培养母液的配制方法,并探究培养母液对HepG2细胞存活率的影响。本研究采用牛血清白蛋白(BSA)作为乳化剂制备细胞培养母液。通过改变BSA浓度并评估其粒径和电位的变化,发现2%的BSA具有最优乳化性能。通过细胞计数试剂盒-8(CCK-8),发现2%的BSA对HepG2细胞没有毒副作用。因此,本研究采用2%的BSA制备极性组分细胞培养母液,应用于后续细胞培养。随后,研究了极性组分对HepG2细胞脂质代谢、氧化应激和细胞毒性的生物功能的影响。当极性组分浓度超过0.1 mg/mL时,极性组分诱导HepG2细胞形成脂质沉积,甘油三酯含量从0.02 mmol/mprot增加至0.17 mmol/mprot,同时伴随着脂质分解基因PPARα、ACOX和CPT1的下调;极性组分以剂量和时间依赖性增加活性氧(ROS)和丙二醛(MDA)水平,降低超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH)和过氧化氢酶(CAT)活性;随着极性组分浓度的增加,极性组分诱导HepG2细胞凋亡并阻止HepG2细胞从G0/G1期转变为G2期,表明细胞毒性的产生。研究表明极性组分造成HepG2细胞脂质沉积,干扰脂质代谢,导致氧化应激并进一步造成细胞毒性。最后,对细胞毒性的产生进行了验证。通过添加活性氧(ROS)抑制剂N-乙酰半胱氨酸(NAC)的方法探究ROS对HepG2细胞生物功能的介导作用,发现NAC能逆转HepG2细胞中因极性组分刺激导致的细胞凋亡和周期阻滞,表明ROS是极性组分诱导细胞毒性的上游因素。最终验证了极性组分产生ROS介导细胞毒性进而影响HepG2细胞的生物功能。
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS201.4
【图文】：

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随着油脂化学的不断进步，Gomberg 合成了第一个自由基及，油脂氧化过程逐步被公众了解[19]。油脂氧化是油脂煎炸过包括自氧化、热氧化和光敏氧化这三种氧化类型。在常温下油脂与空气中氧气结合导致油脂发生酸败。这是因键受到氧气的攻击，产生初级氧化产物和二级氧化产物，导20]。油脂自氧化过程中最经典的理论是自由基链式反应（起始、传播和终止。自由基链式反应的起始阶段是不饱和催化而产生烷基自由基（R·）。在链传播过程中，烷基自氧自由基（ROO·），过氧自由基的含量高于烷基自由基质分子中抢夺氢并形成氢过氧自由基（ROOH）。氢过氧化过氧化物基团周围的 O-O、C-C 和 C-O 键而分解产生短极性二聚体、氧化单体、低聚物、醇、醛、酮、酸和内酯图 1-1 脂肪酸和甘油二酯的形成过程[18]Fig. 1-1 Formation of fatty acids and diacylglycerols

热氧化,机制

脂氧化纪初，随着油脂化学的不断进步，Gomberg 合成了第一个自由基及 Hins反应，油脂氧化过程逐步被公众了解[19]。油脂氧化是油脂煎炸过程中，它包括自氧化、热氧化和光敏氧化这三种氧化类型。是指在常温下油脂与空气中氧气结合导致油脂发生酸败。这是因为油的双键受到氧气的攻击，产生初级氧化产物和二级氧化产物，导致脂质味道[20]。油脂自氧化过程中最经典的理论是自由基链式反应（图 1-2段：链起始、传播和终止。自由基链式反应的起始阶段是不饱和脂肪属离子催化而产生烷基自由基（R·）。在链传播过程中，烷基自由基（成过氧自由基（ROO·），过氧自由基的含量高于烷基自由基。过氧种脂质分子中抢夺氢并形成氢过氧自由基（ROOH）。氢过氧化物非过切断过氧化物基团周围的 O-O、C-C 和 C-O 键而分解产生短链化合生非极性二聚体、氧化单体、低聚物、醇、醛、酮、酸和内酯等[21]。图 1-1 脂肪酸和甘油二酯的形成过程[18]Fig. 1-1 Formation of fatty acids and diacylglycerols

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江南大学硕士学位论文降解产物，但只是根据煎炸油中的极性组分中含有的离子碎片判断新产生]。在此之后，穆昭等[42]又补充了前人研究的不足，进一步论述了新产生的源及其产生途径。在煎炸过程中，煎炸油的种类、煎炸时间、煎炸温度都分的分布和含量[43-44]。水蒸气、挥发物

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