南极磷虾磷脂的结构解析及其新型脑磷脂PakE的抗氧化作用机制研究

Antarctic krill phospholipid (PL) is a novel source of omega-3 polyunsaturated fatty acid, meanwhile, PLs are also good natural antioxidants. Previous studies showed that PLs have good antioxidant activity and they can improve the oxidative stability of lipids, however, few studies were focus on the antioxidant mechanism of PLs. In our previous study, we separated phosphatidylethanolamine (PE) from Antarctic krill oil, and found out a new type of PE molecule (PakE). Based on such results, this project aims to simultaneously analyze the molecular structure of Antarctic krill PL by newly established LC-ESI-MS2 based method combined with GC-MS, and identify the characteristic types of phospholipid molecules. Other part of this work would study on the PakE molecule added in walnut oil, analyze the reaction between oxidation products and the amino group of PL or amino acid from the way of carbonyl-amino reaction in order to clarify the effect and antioxidant mechanism of the polar headgroup of Antarctic krill PL on the oxidative stability of walnut oil. Furthermore, the difference of the antioxidant mechanism between PakE and normal PE will be demonstrated. The outcome of this project would provide the scientific basis to strengthen oxidative stability of walnut oil during storage and the theoretical basis for quality control of oil products.

南极磷虾磷脂(PL)是ω-3多不饱和脂肪酸的新型来源，同时，PL又是很好的天然抗氧化剂。以往的研究表明，PL具有良好的抗氧化活性，能提高油脂的氧化稳定性，但它们的抗氧化作用机制尚缺乏研究。前期工作从南极磷虾油中分离出脑磷脂(PE)，并从中发现了一种新型PE分子(PakE)。本项目拟在已有研究基础上，建立以LC-ESI-MS2为核心结合GC-MS技术对南极磷虾各种PL实现同时分子结构解析，发掘不同种类PL的特征性分子类型。另一部分工作将围绕新型PakE分子展开研究，将其应用到核桃油中，从羰胺反应的途径上分析体系氧化产物与PL伯胺基团或氨基酸之间的相互竞争关系，阐明南极磷虾PL极性基团对核桃油氧化稳定性的影响和抗氧化作用机制, 并说明PakE在抗氧化机制上与常见PE的异同，这些研究能为增强核桃油在贮藏中的氧化稳定性提供科学依据，为油料制品的品质控制提供理论基础。

n-3多不饱和脂肪酸（n-3PUFA）对人体健康具有非常重要的作用，具有护肝，提高记忆力和认知能力和保护心脑血管系统等功能。南极磷虾富含磷脂性多不饱和脂肪酸，是人类获取n-3PUFA的新资源。开发南极磷虾不仅具有重要的经济价值，而且具有重要的社会意义。主要成果如下：（1）优化了南极磷虾磷脂的提取条件，获得了最佳制备工艺参数。采用索氏提取法提取南极磷虾的粗脂肪，首先通过单因素实验，分别考察提取温度、提取时间、提取溶剂以及溶剂比对南极磷虾油提取率的影响。根据单因素结果，确定正己烷-无水乙醇为提取溶剂，选择提取温度、提取时间和溶剂比为主要因素进行响应面优化实验，最终得出最佳工艺条件为：提取温度，80℃；提取溶剂比：正己烷-无水乙醇（3.5:1，v/v）；提取时间：5.4h。（2）建立了南极磷虾磷脂分子结构快速鉴定技术，实现了在线快速鉴定各种磷脂分子结构类型。通过特征性的离子碎片，[M+Na-TMA]+, [M+Na-205]+, [M+Na-RCOOH-TMA]+ 和 [M+H-RCOOH-TMA]+区分母离子类型，鉴定出卵磷脂分子结构。（3）分析了南极磷虾脑磷脂PaKE、卵磷脂的抗氧化作用机制。DPPH实验结果表明PaKE分子的抗氧化能力比PE分子强。两种分子都能抑制核桃油的过氧化值和酸价的增长，而且PaKE分子的抑制能力较强。此外，进一步研究了南极磷虾卵磷脂在山茶油中氧化稳定性。研究发现，南极磷虾卵磷脂在山茶油中能表现出一定的抗氧化能力。南极磷虾卵磷脂和罗氏虾卵磷脂中的多不饱和脂肪酸含量较高，可以很好地保护山茶油中的脂肪酸组成在氧化过程中避免发生明显的变化。此外，四种虾卵磷脂的最佳添加量为0.2%，在山茶油中都可以表现出非常好的抗氧化效果。以上研究结果表明山茶油的氧化稳定性不仅与虾卵磷脂的多不饱和脂肪酸含量有关，还与虾卵磷脂的添加量有关。以上这些研究为南极磷虾磷脂及其产品的开发应用提供了新思路和科学指导。