中国农科院油料所油料品质化学与加工利用团队在JAR发表论文：质谱法揭示家庭烹饪过程中蛋黄氧脂素和关键脂质分子的热诱导变化

2024年10月15日，中国农业科学院油料作物研究所油料品质化学与加工利用创新团队在综合领域TOP期刊《Journal of Advanced Research》（IF: 11.4）上发表了题为“Mass spectrometry unveils heat-induced changes in yolk oxylipins and key lipid molecules during home cooking”的研究性论文。李文婷为本文的第一作者，魏芳研究员为本文通讯作者。

本研究采用UPLC-QTOF-MS/MS、HPLC-QTRAP-MS/MS和GC-FID方法分别检测了不同家庭烹饪方法处理下的两种不同脂质组成的蛋黄的脂质变化。采用随机森林（RF）和偏最小二乘（PLS）回归模型探讨氧脂素与关键脂质分子之间的关系。绘制了普通蛋黄和富含DHA蛋黄中的氧脂素关联网络，揭示了烹饪诱导的氧脂素产生与24种脂质分子变化之间的强烈相关性。

创新点

鸡蛋是一种极好的营养来源，在世界范围内被普遍食用，并被各种文化所接受。脂质主要存在于蛋黄中，由大约62%甘油三酯和33%磷脂组成。由于ω-3 多不饱和脂肪酸（PUFA）对人体健康的有益作用，家禽业扩大了富含DHA的鸡蛋的供应。这些DHA主要沉积在蛋黄中。并且蛋黄也是LA的主要食物来源。尽管PUFAs的化学性质不稳定，而且容易氧化，可能导致有毒副产物的形成和生物活性脂质的丧失，但脂质仍然是食品风味和人类营养的组成部分。烹饪偏好和对营养补充剂的需求使得避免不饱和脂质和氧化脂质是不切实际的。食物脂质的组成和热氧化过程发生的条件决定了脂质氧化发展的机制，并影响中间和最终形成的化合物的性质和浓度。考虑到PUFAs的组成不能直接反映氧化脂质的组成，对氧化脂质进行彻底分析对于理解它们在脂质谱介导下的形成过程是必不可少的。氧脂素复杂的同分异构体结构使其鉴定和定量具有挑战性。液相色谱-质谱法（LC-MS）是常用的靶向检测氧脂类的方法，在生物和食品样品中得到了广泛的应用。尽管氧脂素在我们的饮食中有很高的相关性，但关于它们在食物中的模式和浓度的数据仍然有限或根本不存在。本研究综合分析了不同脂质组成（富含DHA和普通蛋黄）和烹调方法（带壳水煮、去壳水煮、蒸蛋黄羹、煎蛋黄）对蛋黄脂质组、氧化脂质组和脂肪酸组成的影响。

蛋黄脂质谱鉴定与分析

在蛋黄样品中共鉴定出15种脂质亚类，以甘油三酯（TG）、磷脂酰胆碱（PC）和磷脂酰乙醇胺（PE）为主。热处理后，游离SFA、MUFA和PUFA显著下调。TG和二酰基甘油（DG）水平有不同程度的升高。在热处理富含DHA蛋黄中，PC和PE分别呈上升和下降趋势，而在热处理普通蛋黄中（除蒸蛋黄羹外），PC和PE呈一致的上升趋势。特别是平煎处理的普通蛋黄涨幅最大，PC和PE分别上升了16.97 %和15.44 %。此外，平煎普通蛋黄后，TG显著增加，而FFA无显著变化。然而，富含DHA蛋黄在平煎后，情况几乎完全相反，FFA、TG和PE分别下降了33.75 %、1.75 %和7.04 %，PC含量上升了1.26 %。在水热处理方法中，蒸DHA蛋黄的FFA和PE含量下降幅度最大，蒸普通蛋黄的PC含量下降幅度最大，PE含量略有下降。

Fig. 1. Effect of heat treatment on lipid profiles of two kinds of egg yolk. (A-D) Relative content change of 15 lipid subclasses in (A) Boiling, (B) Steaming, (C) Poaching, and (D) Frying treatment. *p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, versus the control group.

生蛋黄中大分子的TG（含碳 ≥ 49）的含量明显高于小分子的TG（含碳 ≤ 48），但热处理后大TG含量的增加幅度小于小TG。酯键连接的PE含量高于醚键连接的PE含量（PE-O/PE-P）。热处理后，DHA蛋黄的PE含量降低，普通蛋黄中酯-PE含量降低。PE的显著变化也可能归因于其脂肪酸组成。关于双键当量（DBEs），在两种类型的蛋黄中，DBE值为6的PE占主导地位。相比之下，PC最常见的DBE值为1，而TG主要的DBE值为2和3（图2AB）。当DBE为3-6时，蒸普通蛋黄的PE含量降低，DBE为5时，水煮蛋黄的PE含量降低。与其他PE分子相比，DBE为5的PE在水煮DHA蛋黄时的降幅最大。  

Fig. 2.  Percentage of different double bond equivalents (DBEs) in egg yolk (A) TG, (B) PC, (C) PE. Comparison of expression levels of (D) free UFA and (E) small/large TG in two raw egg yolks. Effect of heat treatment on small/large TG expression in (F) DE yolk and (G) OE yolk. Effect of heat treatment on ester-/ether-linked PE expression in (H) DE yolk and (I) OE yolk. The relative change of TG, PC, and PE with different DBEs in heat-treated (J) DE yolk and (K) OE yolk. *p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001.

不同烹饪方法对蛋黄氧化脂质的影响

图3显示了四种方法烹饪的富含DHA蛋黄和普通蛋黄中检测到的LA-、AA-、DHA-和ALA-衍生的氧脂素的浓度，图4A显示了检测到的29种氧脂素的聚类模式。四种脂肪酸来源的氧脂素浓度根据烹饪方法和鸡蛋类型而变化。除DHA衍生的氧脂素外，普通蛋黄中LA、AA和ALA衍生的氧脂素总含量均高于DHA蛋黄。热处理增加了总氧脂素浓度，蒸处理后的含量明显高于煎处理。蒸对两种蛋黄中HODE浓度的增加最为显著。蒸处理后，普通蛋黄中9-HODE和13-HODE的浓度分别提高了1.24倍和1.79倍，DHA蛋黄中9-HODE和13-HODE的浓度分别提高了0.83倍和1.19倍。在煎处理后，只有9,10-EpOME、12,13-EpOME和12,13-DiHOME显著升高。此外，LA环氧化及其水解产物（EpOME和DiHOME）在热处理DHA蛋黄中表现出更显著的增加。  

Fig. 3. The concentration of oxylipins detected in two kinds of egg yolks subjected to various heat treatment methods (nmol/g). *p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, versus the respective raw group. DE = DHA-enriched egg yolk; OE = Ordinary egg yolk.

Fig. 4. The relative change of oxylipins in two egg yolks with different cooking methods. (A) Clustering heat map of different oxylipins concentrations. (B) The thresholds of the fold change of different oxylipins and differential oxylipins labeling. The red border of the circle represents that the compound VIP > 1. Relative changes of AA-derived hydroxyl oxides and epoxides in (C) DE yolks and (D) OE yolks. (E) The ratio of LA-derived epoxides to their diol counterparts. (F) Comparison of time required to cook egg yolks to fully solidify. *p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, versus the respective raw group. 

熟蛋黄差异脂质组学分析

为了进一步研究烹饪对蛋黄脂质的靶向特性，我们以原始样品为对照，根据折叠变化阈值（FC > 1.5或 < 0.67）、p < 0.05和VIP > 1筛选热处理后的差异氧脂素。分别鉴定了煮（带壳）、蒸、煮（去壳）和煎处理过的DHA蛋黄的差异氧脂素为7、11、12、11个，普通蛋黄的差异氧脂素为7、11、8、5个。虽然普通蛋黄中氧脂素的丰度更高，但DHA蛋黄中差异氧脂素的数量更多，说明后者氧化脂质生成的波动更受烹饪方法的影响。

在相同FC和p值条件下，分别在煮（带壳）、蒸、煮（去壳）和煎处理的蛋黄中鉴定出49个、52个、51个和33个差异变化的脂质分子（DCL）。同时，在相同条件下，普通蛋黄中分别筛选20、28、20和50个DCL。图5显示了这些差异脂质的分布，同时显示了仅满足p值显著性标准或仅满足FC阈值条件的脂质的分布。两种蛋黄加热后筛选的差异TG总数相近，差异体现在变化趋势上。大多数TG在普通蛋黄中上调，而在DHA蛋黄中只有约一半上调。此外，大TG可能上调或下调，而小TG大多上调。相比之下，TG的直接代谢产物DG和FA的变化趋势相对稳定，在所有处理组中筛选的差异DG大部分呈上调趋势；差异FA大部分呈下调。PE变化与TG相似。DE蛋黄中筛选的差异PE下调比例远高于OE蛋黄，两种蛋黄中醚-PE的扰动次数均高于酯-PE。所有的加热方法都会引起PC的扰动，但PC变化的幅度很少超出FC阈值。

Fig. 5. Effect of heat treatment on the amount of differentially changed lipids (DCLs) in egg yolk. (A-D) for DE yolk and (E-H) for OE yolk respectively after boiling, steaming, poaching, and frying processing.

关键脂质分子与氧化脂质关联性分析

为了进一步确认脂质改变和氧脂素产生之间的关系，我们引入了随机森林（RF）回归模型来筛选重要变量。然后为每个LA-， AA-， ALA-和DHA衍生的总氧脂素浓度和16个单体氧脂素（作为因变量）构建RF回归模型。使用选定的脂质变量建立针对相应的氧脂素的多变量偏最小二乘（PLS）和正交偏最小二乘（OPLS）回归模型，执行10倍交叉验证和随机排列检验。如图6所示，氧脂素的生成是多方面的，涉及9-10个脂类亚类的变化，没有一个与任何特定的脂类亚类表现出完全的正相关或负相关。这些发现表明，脂质热氧化过程在两种类型的蛋黄之间有所不同。在DHA蛋黄中，脂质氧化与PE-O和酯-PE呈负相关，而在普通蛋黄中，脂质氧化与酯-PE和PC呈负相关，与PE-O呈正相关。TG表现为正相关或负相关。

Fig. 6. Partial least squares regression loading diagram of oxylipins and key lipids. (A) LA-derived oxylipins. (B) AA-derived oxylipins. (C) ALA-derived oxylipins. (D) DHA-derived oxylipins.

Fig. 7. The correlation network between oxylipins and key lipids. (A) DE yolk. (B) OE yolk.

  我们的研究结果表明，总TG、PE或FA的变化并不能完全反映脂质氧化的程度，而游离FA虽然普遍下降。因此，检测氧化脂类是必要的。除了检测游离FA外，我们还采用酸水解法裂解蛋黄脂质的酯键，释放脂肪酸，从而监测蛋黄总脂肪酸含量的波动情况。虽然总FA没有显著变化，但很明显，加热导致DHA下降，但其他脂肪酸并不一定下降，AA呈上升趋势。这表明，由于加热造成的DHA损失是不可逆的，而脂肪酸如LA和AA可能会从其他中性脂质分子中重新释放。

Fig. 8. Fatty acids oxidation pathway and fold change ratio of oxylipins in egg yolks of different cooking combinations.

END

供稿：李文婷

责任编辑：魏芳

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jare.2024.10.005