引言
植物甾醇是一类具有生物活性的脂质成分,广泛存在于植物油、坚果、谷物及其他植物源性食品中。由于植物甾醇在结构上与胆固醇相似,能够抑制肠道对胆固醇的吸收,因此被广泛用作降胆固醇食品的功能性成分(Ruscica, Loh, Sirtori, & Watts, 2025)。与游离植物甾醇相比,植物甾醇脂肪酸酯具有更高的脂溶性,更容易被整合到食品体系的脂肪相中,适用于食用油脂起酥油、烘焙食品及其他含脂肪食品(Khallouki et al., 2024)。然而,这些产品在烹饪、烘焙、油炸和精炼油等热加工过程中,植物甾醇脂肪酸酯可能发生热和氧化降解(Kasprzak, Rudzińska, Kmiecik, Przybylski, & Olejnik, 2020; Raczyk, Bonte, Matth?us, & Rudzińska, 2018)。
植物甾醇脂肪酸酯的热稳定性对于营养质量和食品安全至关重要。既往研究表明,植物甾醇及其酯类在加热过程中可发生热氧化降解,导致氧化植物甾醇产物和其他降解产物的形成(Kasprzak et al., 2020; Kasprzak, Rudzińska, Juzwa, & Olejnik, 2023; Menéndez-Carre?o, Knol, & Janssen, 2016)。降解程度受温度、加热时间、甾醇结构以及与甾醇骨架成酯的脂肪酸部分的影响。特别是,脂肪酸酰链的不饱和程度据报道会显著影响植物甾醇脂肪酸酯的热氧化稳定性,不饱和度更高的酰链通常会加速降解过程(Grygier, Rudzinska, Kmiecik, & Grudniewska, 2025; Raczyk, Kmiecik, Przybylski, & Rudzińska, 2017)。
尽管脂肪酸不饱和度的作用已得到认可,但加热过程中植物甾醇酯损失的结构起源仍未得到充分阐明。一个植物甾醇脂肪酸酯分子包含两个化学性质不同的区域:甾醇/甾烷骨架和脂肪酸酰链。这两个区域都可能参与热氧化反应,但它们各自的贡献可能随酰链不饱和度、甾醇饱和度和加热严重程度的不同而变化(Mi, Chen, Liu, Wang, & Chang, 2026)。尽管此前的研究已考察了植物甾醇或植物甾醇/甾烷脂肪酸酯的整体损失,以及来源于甾醇骨架或脂肪酸酰链的特定氧化产物,但在同一加热体系中对完整酯、甾醇/甾烷部分和酰基部分的系统比较仍然有限(Kasprzak et al., 2020; Raczyk et al., 2017; Scholz, Menzel, Lander, & Engel, 2016; Wocheslander, Gross, Scholz, & Engel, 2017)。这使得难以确定这些结构区域的相对贡献如何随酰链不饱和度和加热严重程度的变化而变化。
除分子结构外,周围的脂质环境也可能显著调控植物甾醇脂肪酸酯的热稳定性。食用油是由不同不饱和度的甘油三酯组成的复杂体系,同时还含有生育酚、类胡萝卜素、角鲨烯、甾醇、酚类化合物、磷脂、游离脂肪酸和痕量金属等微量成分。这些成分可通过改变自由基引发和传播、氢过氧化物分解、氧气转移、抗氧化剂再生或次级活性产物的形成来调控脂质氧化(Abrante-Pascual, Nieva-Echevarría, & Goicoechea-Oses, 2024; Chen, McClements, & Decker, 2011)。先前的工作表明,不饱和脂质基质可减少加热过程中植物甾醇的降解,表明基质效应并非简单地由油脂本身的氧化稳定性决定(Barriuso, Astiasarán, & Ansorena, 2016; Kmiecik et al., 2021)。然而,不同的油脂基质和内源性抗氧化剂如何调控植物甾醇脂肪酸酯的损失仍不清楚,特别是当同时考虑植物甾醇脂肪酸酯的结构时。
因此,本研究的目标是从分子内和分子间两个角度表征植物甾醇/甾烷脂肪酸酯的热损失机制。选取坐骨甾醇/甾烷脂肪酸酯作为代表性的植物甾醇/甾烷脂肪酸酯,以研究该类化合物的热损失行为。使用坐骨甾醇/甾烷棕榈酸酯、油酸酯和亚油酸酯作为模型酯,比较酰链饱和、单不饱和和多不饱和的影响。在不同温度和加热条件下评估其热损失,并进一步分析完整酯、甾醇/甾烷部分和酰基部分的损失以比较其相对降解行为。通过动力学分析定量表征结构依赖性的降解行为。此外,采用三棕榈酸甘油酯、三油酸甘油酯、脱除葵花籽油和脱除亚麻籽油作为模型脂质基质,并选取α-生育酚、角鲨烯和β-胡萝卜素来评估内源性脂质成分的影响。本研究旨在阐明分子结构和周围脂质环境如何与植物甾醇/甾烷脂肪酸酯的热损失相关联。