利用 RPLC–Q-TOF 分析氧化甘油三酯和磷脂揭示海洋油脂的氧化模式与稳定性机制

《Food Research International》：Oxidation patterns and stability mechanisms of marine oils revealed by oxidized triglyceride and phospholipid analysis using RPLC–Q-TOF

　　

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  对 47 种氧化甘油三酯 (oxTGs) 和 45 种氧化磷脂 (oxPLs) 进行了表征，分辨出 14 种 oxTG 异构体和 6 种 oxPL 异构体。
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  氧化稳定性顺序：AKO > MO > FO > AO；PLs 抑制了 oxTGs。
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  分子动力学 (MD) 揭示，PC 头基比 PE 形成了更致密的对抗 O? 的空间位阻屏障。
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  饱和 PLs 能有效阻断自由基，克服 PUFA-PL 的自动氧化。

引言

海洋油因其富含长链 n-3 多不饱和脂肪酸 (PUFAs)，如二十碳五烯酸 (EPA) 和二十二碳六烯酸 (DHA) 而备受重视 (Dong et al., 2026)。PUFAs 具有公认的生理益处，包括心血管保护、神经发育支持和抗炎特性 (Xie et al., 2019)。在海洋油中，这些 n-3 PUFAs 主要以两种酯化形式存在（甘油三酯 (TGs) 和磷脂 (PLs)）。根据其主要脂质类别，海洋油被分为 TG 型（如鱼油和藻油，TGs >90%）和 PL 型（如南极磷虾油和贻贝油，PLs 30–60%）(Dong et al., 2025)。这两种类型的不同脂质成分预计将决定其氧化行为；然而，其潜在的分子机制仍不清楚。提供营养益处的高不饱和度也使这些油在加工和储存过程中极易发生自由基链式氧化，导致质量下降和潜在的健康风险 (Liu et al., 2018; Song et al., 2020)。

氧化脂质是指脂质在加工或储存过程中产生的一类脂质分子，包括氧化脂肪酸 (oxFAs)、氧化磷脂 (oxPLs)、氧化甘油三酯 (oxTGs) 等 (Meng et al., 2024; Ramsden et al., 2018)。根据氧化途径和程度，这些氧化物种可带有各种含氧官能团，如氢过氧化物 (<+OOH>)、羟基 (<+OH>)、酮基 (<+oxo>)、环氧化物 (<+ep>) 和截断羧酸 (<+COOH>)。oxPLs 在南极磷虾油 (AKO) 和贻贝油 (MO) 等 PL 型海洋油中尤为常见，它们的产生与长链 PUFAs 的氧化代谢密切相关，表现出显著的部位和产物特异性 (Meng et al., 2026)。另一方面，oxTGs 主要通过外源性非酶促自由基链式氧化产生，是各种食用油的普遍氧化副产物。TGs 的氧化可发生在甘油骨架的 sn-1、sn-2 或 sn-3 位酯化的任何酰基链上，底物涵盖饱和脂肪酸 (SFA)、单不饱和脂肪酸 (MUFA) 和 PUFAs (Liang et al., 2024)。尽管 TG 氧化的起始机制与 PLs 一致，但 oxTGs 的反应底物范围更广。

传统上，海洋氧化的评估依赖于过氧化值 (POV) 和丙二醛 (MDA) 等宏观指标，这些指标仅反映官能团的总积累量，无法区分特定的分子物种或氧化途径 (Thomsen et al., 2013)。鉴于海洋油成分的复杂性——不同脂质类别（如 TGs 与 PLs）表现出不同的氧化行为——这些传统指标不足以进行精确的质量评估或有针对性的抗氧化剂开发 (Xie et al., 2020)。近期高分辨率脂质组学的进展，特别是反相液相色谱 - 四极杆飞行时间质谱 (RPLC–Q-TOF MS)，使得包括 oxPLs 和 oxTGs 在内的氧化脂质的分子水平表征成为可能 (Cao et al., 2024; Carpanedo et al., 2024)。然而，氧化脂质的结构多样性——包括位置异构体和官能团变体——构成了巨大的分析挑战。为了解决这个问题，可以将离子迁移率质谱 (IM-MS) 作为补充工具集成，根据其碰撞截面 (CCS) 值分离异构体，为映射氧化途径提供增强的分辨率 (May et al., 2020)。

除了分析挑战外，海洋油的氧化稳定性受其脂质组成的关键影响。如上所述，TG 型油和 PL 型油在氧化行为上表现出显著差异。在 TG 型油中，痕量 PLs 表现出矛盾的双重作用。它们通过螯合金属、再生初级抗氧化剂或通过反向胶束提供空间位阻而起到抗氧化剂的作用。相反，它们可能起到促氧化剂的作用，因为它们高度不饱和的酰基链本质上易受自动氧化影响，且其胶束界面可能浓缩促氧化剂 (Chen, Han, et al., 2011)。相比之下，PL 型油通常显示出更好的氧化稳定性，尽管其潜在原因仍有争议——无论是 POV 等传统指标不适合高 PL 体系，还是稳定性源于内源性微成分或 PL 本身。比较证据表明，PLs 是氧化稳定性的主要决定因素，而微成分仅起辅助作用。然而，PL 结构如何控制海洋油体系中的氧化稳定性仍有待系统阐明。虽然先进的脂质组学能有效表征氧化物种的化学轨迹，但它无法可视化脂质界面处的这些动态物理屏障。分子动力学 (MD) 模拟有效地填补了这一空白。通过模拟分子构象、脂质堆积密度和促氧化剂渗透 (O₂ 扩散)，MD 建模提供了关键的理论机制，以补充和解释实验脂质组学数据。

因此，通过整合高分辨率氧化 lipidomics 与分子动力学建模，本研究系统调查了多种海洋油的动态氧化模式和控制机制。为此，选择了四种代表性海洋油 (AKO、MO、FO 和 AO) 作为实验模型。选择这些特定油品是因为它们涵盖了商业海洋脂质谱的综合范围，从高度不饱和的 TG 主导基质到富含 PL 的体系，从而为评估基质依赖性氧化模式提供了理想的比较梯度。对海洋油氧化变化的综合评估为多不饱和海洋油的精确结构优化和高值化利用奠定了坚实的理论基础。

章节摘要

材料与试剂

AKO、MO、FO 和 AO 产品购自青岛海洋生物资源营养与健康创新研究所（中国山东青岛）。所有样品在分析前储存在 ?20 ℃。脂质标准品，包括 PC(16:0_16:0)、PE(16:0_16:0)、PC(14:0_14:0)、PE(14:0_14:0)、PC(18:0_20:4)、LPC(14:0)、LPE(14:0)、TG(14:0_20:5_14:0) 和 TG(17:0_17:0_17:0) 购自 Cayman Chemical Company (Ann Arbor, MI, USA)（纯度均≥98%）。15-脂氧合酶 (15-LOX) 来自

四种海洋油样的脂肪酸和脂质组成

为了解它们不同的氧化行为奠定基础，表征了四种海洋油的初始 FA 和脂质类别组成（表 S1 和图 S1）。简而言之，FO 和 AO 被确定为典型的 TG 型油（90% TGs），其特征是高水平的 PUFAs（AO 中 DHA 占 42.48%，FO 中 EPA 占 27.41%）。相比之下，AKO 和 MO 表现出复杂的、富含 PL 的谱图（35% PLs），主要由 EPA 组成。值得注意的是，AKO 和 MO 中的 PL 组分具有更高的

结论

在本研究中，开发了一个集成的 RPLC–Q-TOF MS 平台，以全面表征海洋油中的氧化脂质。除了映射 oxTGs 和 oxPLs 的结构多样性外，本研究还阐明了控制脂质 - 水界面处脂质稳定性的深刻机制权衡。虽然内源性海洋 PLs 最初提供对抗 O? 渗透的物理空间位阻屏障，但其高度不饱和尾部的自动氧化最终会破坏该屏障，触发快速 TG

CRediT 作者贡献声明

Nan Meng: 写作 – 审阅与编辑，写作 – 初稿，方法论，数据整理，概念化。Yaru Li: 方法论，数据整理。Peixu Cong: 方法论，形式分析。Yu Song: 写作 – 审阅与编辑。Yanjun Liu: 写作 – 审阅与编辑。Jie Xu: 写作 – 审阅与编辑，资源，项目管理，方法论，资金获取。Changhu Xue: 项目管理。

未引用参考文献

Nielsen, Timm-Heinrich and Jacobsen, 2011

竞争性利益声明

作者声明，他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，这些利益或关系可能会影响本报告中所述工作的客观性。

致谢

作者感谢中国海洋大学食品科学与工程学院分析测试中心的协助。这项工作得到了国家重点研发计划（2024YFD21005040）和国家自然科学基金（32472385）的支持。

Nan Meng|Yaru Li|Peixu Cong|Yu Song|Yanjun Liu|Jie Xu|Changhu Xue