基于HPLC-PDA的植物油中硫代二丙酸定量分析方法开发及其抗氧化性能评价

时间:2026年1月24日
来源:Food Chemistry: X

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本研究针对硫代二丙酸(TDPA)在韩国未列为食品添加剂但具有高热稳定性的特点,开发并验证了一种高效液相色谱-光电二极管阵列(HPLC-PDA)定量分析方法。该方法线性优异(R2>0.999),检测限和定量限分别为0.44和1.33 μg/mL,成功应用于50种商业植物油样品,未检出TDPA。在加速氧化条件下,TDPA残留率超70%,且表现出优于BHA和BHT的长期抗氧化效果,为食品添加剂监管和油脂保质期延长提供了新思路。

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(以下为论文解读文章,约2000汉字)
食用油脂是食品体系中的重要组成部分,不仅提供能量和必需脂肪酸,还承载着脂溶性维生素并贡献风味与质地。然而,油脂的化学不稳定性使其容易发生氧化反应,尤其是在热、光、金属离子和氧气的作用下,这一过程会加速进行。脂质氧化不仅导致油脂酸败、营养价值下降,还可能生成有害化合物,严重影响食品的货架期和安全性。为了控制脂质氧化,合成抗氧化剂如丁基羟基茴香醚(BHA)和丁基羟基甲苯(BHT)被广泛使用,它们凭借强大的自由基清除能力有效抑制氧化。但BHA和BHT在高温和光氧化条件下容易降解,且在长期储存或高温加工中保护效率可能下降,加之一些市场对其安全性的担忧和监管限制,促使人们寻找更稳定、风险更低的替代抗氧化剂。
硫代二丙酸(Thiodipropionic acid, TDPA)作为一种含硫二元羧酸,因高热稳定性而受到关注。以往研究认为其可通过螯合金属离子和分解氢过氧化物发挥抗氧化作用,但这些机制多基于聚合物或模型系统,在复杂食用油脂基质中的实际行为尚不明确。目前,TDPA在韩国未被列为食品添加剂,其使用在许多国家受限或未获批准,因此缺乏在食用油脂中残留、功能性能和稳定性的数据,非法使用的风险也不能排除。建立TDPA的分析和功能评价数据,对监管监测和制定国际安全标准具有重要意义。
为此,研究人员在《Food Chemistry: X》上发表论文,开发了一种基于高效液相色谱-光电二极管阵列(HPLC-PDA)的定量分析方法,用于检测植物油中的TDPA,并评估其抗氧化性能。该研究不仅优化了色谱条件和样品前处理步骤,还进行了完整的方法验证和测量不确定度分析,确保方法的可靠性和适用性。
在技术方法上,作者主要采用HPLC-PDA系统,使用Capcell Pak C18色谱柱(4.6 × 250 mm, 5 μm),柱温40°C,流动相为乙腈和0.1%三氟乙酸水溶液(20:80, v/v),检测波长210 nm。样品前处理采用Nakazato等人的方法,通过溶剂萃取去除油脂干扰。方法验证依据国际协调会议(ICH)指南,考察了特异性、线性、灵敏度、精密度和准确度。测量不确定度评估参考ISO/IEC指南,识别主要不确定度来源。此外,还利用液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)作为确认手段,并在加速氧化条件下(60°C储存12天)通过测定过氧化值(POV)和残留抗氧化剂浓度,比较TDPA与BHA、BHT的稳定性。
研究结果部分,作者通过多个小标题系统展示了发现:
在“HPLC仪器条件优化”中,通过比较不同C18色谱柱和柱温,确定Shiseido C18柱在40°C下可获得最佳峰形和线性(R2=1.0000),优于SunFire柱的拖尾现象。
在“TDPA提取方法优化”中,对比两种前处理协议,发现Nakazato方法回收率更高且更稳定,因此选为最优提取方法,有效去除油脂基质干扰。
“方法验证”结果显示,该方法在12.5–800 μg/mL范围内线性优异(R2=0.999997),检测限(LOD)和定量限(LOQ)分别为0.44和1.32 μg/mL,日内和日间精密度(RSD<5%)和准确度(回收率87.71–92.89%)均符合ICH要求,证明方法高度可靠。
“LC-MS/MS分析方法”作为确认手段,虽灵敏度略低(LOD=1.08 μg/mL,R2=0.974392),但验证了HPLC-PDA结果的准确性。
“TDPA在植物油样品中的监测”应用该方法检测50种商业植物油(包括大豆、葵花籽、橄榄和葡萄籽油),均未检出TDPA,与其在韩国未批准使用的现状一致,凸显方法的监管应用潜力。
在“抗氧化剂含植物油产品储存稳定性评估”中,通过“抗氧化活性测量”和“残留抗氧化剂水平测量”两个子部分,发现TDPA在60°C储存12天后残留率超过70%,而BHA和BHT分别降至30%和62%。同时,TDPA虽在初期对POV的抑制慢于BHA/BHT,但在后期(10-12天)表现出更持续的抗氧化效果,最终POV(69.35 meq/kg)低于BHT组(75.61 meq/kg),表明TDPA可能通过干扰自由基链式反应而非快速清除机制,实现长效抗氧化。
“测量不确定度”分析指出,校准曲线(Ucal=0.0154)和参考物质是主要不确定度来源,但扩展不确定度(U=0.2412)在可接受范围内,证实方法结果可靠。
综上所述,本研究开发了一种灵敏、准确的HPLC-PDA方法,适用于TDPA在植物油中的定量检测和监管监测。TDPA展现出高热稳定性和长效抗氧化特性,虽初始效果延迟,但能持久抑制脂质氧化,为其作为食品添加剂的应用提供了科学依据。研究结果对食品添加剂安全评估、油脂保质期延长以及国际标准 harmonization 具有重要意义,为未来相关研究奠定了基础。

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