亚油酸甘油三酯热致异构化产物分析及其形成机理研究

Oil is a kind of main food and necessary nutrional material for human body.Thermal processing with high temperature for linoleic triglyceride in oil can easily induce the formation of trans fatty acids,which can casue cardiovascular disease. At present it is not clear of the type of products and the mechanism of thermal induced trans linoleic acids,especially the structure of the trans products, the relationship between temperature and reaction rate and the structure and function of transtion in the isomerization reaction. Therefore,This project would be focused on the following research: We will make sure the type of isomerization products by Ag ion-TLC, ART-IR and GC-MS methonds and the bad effect of each trans products on endothelial cell. We will aslo study effect of the kinetics of the isomerizaiton reaction and density fuctional theory of quantum chemistry would be used to describe the mechanism.We will study the key influencing factor of the isomerization to discuss the effective methods to control the amounts of trans linoleic acids.

油脂是人类的主要食物和生命代谢必不可少的营养物质。油脂中的亚油酸甘油三酯在高温加热过程会发生异构化，产生一系列能够引发心血管疾病的反式脂肪酸。目前关于亚油酸甘油三酯热致异构化的反式产物及其形成机理尚不明确，特别是异构产物的结构及特性、温度与异构化反应速率常数的量效关系，以及异构化反应中过渡态分子结构及其作用等科学问题亟待深入研究解决。为此本研究将利用Ag-TLC法、ATR-IR法和GC-MS法对热致异构化产物进行分离、结构鉴定，并研究各产物对内皮细胞的损伤；运用反应动力学和密度泛函理论计算异构化反应速率常数、反应活化能和反应过渡态，从理论上揭示热致异构化的反应途径；探讨影响因子与异构化反式产物的关系，提出控制反式产物生成的有效措施。

亚油酸是人体必须的脂肪酸，也是绝大多数食用油脂中含量最高的一类不饱和脂肪酸，在油脂中主要以顺式构型存在。但是油脂在高温加热过程，顺式亚油酸会发生异构化反应生成反式亚油酸，大量摄入反式亚油酸能够诱发心脑血管等疾病。亚油酸在油脂中主要以亚油酸甘油三酯的形式存在，但它在高温加热过程形成的反式异构体种类及机理尚不明确。为此本文主要研究亚油酸甘油三酯热致异构产物种类及其形成机理，并提出了控制反式脂肪酸的有效调控措施。主要研究结论如下：.（1）建立了气相色谱有效分离反式异构体的方法。通过红外光谱和紫外光谱法分析确定了亚油酸甘油三酯加热后有反式亚油酸和共轭亚油酸异构体生成，其含量随着加热温度和加热时间的增加而增加。明确了在180~320 ℃加热后除了有3种对人体有害的反式亚油酸生成，还有20种对人体有益的共轭亚油酸生成，并提出了各产物的异构途径。.（2）人脐静脉内皮细胞凋亡和损伤实验表明，反式脂肪酸能够引起内皮细胞的轻微凋亡和细胞功能的明显损伤。反式脂肪酸能够干扰内皮细胞的对NO的正常分泌，反式脂肪酸处理的内皮细胞NOS酶活力要显著低于对照组。反式脂肪酸能显著影响人脐静脉内皮细胞的LDH活性。.（3）采用气相色谱法对在180~240 ℃加热生成的主要反式异构体进行了动力学分析。结果表明亚油酸甘油三酯的降解反应属于二级反应，形成的反式异构体属于零级反应。根据速率常数可知，亚油酸甘油三酯热致异构先形成单反式异构体，再形成双反式异构体。氧气的存在可加速异构反应的进行，但不能改变异构反应级数。.（4）利用量子化学的密度泛函理论对亚油酸甘油三酯顺反异构化反应进行理论计算和机制确证。通过结构和能量变化阐明了反应途径，揭示了亚油酸质子转移异构化反应机理。在B3LYP/6-311++G**基组水平上获得了平衡态和过渡态的键长、二面角、零点能、热焓、吉布斯自由能变、活化能和速率常数等信息，通过振动频率分析确证了反应过渡态和反应途径。.（5）揭示金属离子、巯基化合物、抗氧化剂等添加剂对高温加热后反式异构体含量的影响规律。结果表明：金属离子、巯基化合物和抗氧化剂的抑制和诱导作用与加热温度和加热时间有关，谷胱甘肽和半胱氨酸也可以作为高温油脂的添加剂来抑制反式亚油酸和诱导共轭亚油酸。烹饪过程溶于油脂中的Fe3＋和Al3＋在一定条件下能不同程度的抑制反式亚油酸和诱导共轭亚油酸。