Ácidos carboxílicos derivados de triacilgliceroles que contribuyen al aumento del índice de acidez durante la oxidación térmica de los aceites

Mar 29, 2023

Scientific Reports volumen 12, Número de artículo: 12460 (2022) Citar este artículo

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El índice de acidez (AV) es un indicador ampliamente utilizado de la degradación del aceite que, por definición, mide los ácidos grasos libres formados a través de la hidrólisis de triacicgliceroles. Sin embargo, con base en las observaciones realizadas en estudios previos, planteamos la hipótesis de que la oxidación de los triacilgliceroles conduce a la formación de ácidos carboxílicos con un esqueleto de glicerol que también se calculan como AV. En este estudio, nuestro objetivo fue identificar tales ácidos carboxílicos y probar la hipótesis anterior. Calentar un aceite de canola a 180 °C durante 6 h sin agregar agua resultó en un aumento en AV de 0,054 a 0,241. Sin embargo, la contribución de los ácidos grasos libres a este aumento de AV fue mínima; AV derivado de ácidos grasos libres antes y después del calentamiento fue 0,020 y 0,023, respectivamente. Luego, mediante análisis de espectrometría de masas, identificamos dos 8-carboxi-octanoil (azelaoil) -triacilgliceroles (es decir, dioleoil-azelaoil-glicerol y oleoil-linoleoil-azelaoil-glicerol) en el aceite calentado. El AV derivado de azelaoil-triacilgliceroles antes y después de calentar el aceite fue de 0,008 y 0,109, respectivamente, lo que demuestra que los azelaoil-triacilgliceroles contribuyen al AV. Tal aumento en AV por azelaoil-triacilgliceroles también se observó en un aceite usado para freír papas (es decir, un aceite con un contenido de agua relativamente alto). Estos resultados sugieren que AV también es un indicador de la oxidación térmica de los triacilgliceroles.

Los aceites vegetales (p. ej., aceite de canola, soja, palma y oliva) se utilizan ampliamente en aplicaciones alimentarias. Sin embargo, el deterioro del aceite durante la fabricación, la cocción y el almacenamiento de los alimentos puede dar lugar a sabores y sabores indeseables en los alimentos1,2,3. Por lo tanto, la evaluación del deterioro del aceite es muy importante para garantizar la calidad de los productos alimenticios4.

Bajo un procesamiento extensivo de alimentos (p. ej., freír) y condiciones de almacenamiento inadecuadas (p. ej., alta temperatura y humedad), los triacilgliceroles, el principal constituyente de los aceites, se hidrolizan gradualmente en glicerol y ácidos grasos libres5. Por lo tanto, el índice de acidez (AV), que mide el contenido de ácidos grasos libres de los aceites, se ha utilizado amplia y frecuentemente como indicador del deterioro del aceite. El VA de un aceite se determina mediante la titulación de ácidos carboxílicos (RCOOH) con hidróxido de potasio (KOH), como se muestra en la siguiente reacción.

En ISO 660, AV se define como la cantidad de hidróxido de potasio (en miligramos) necesaria para neutralizar los ácidos grasos libres contenidos en 1 g de muestra6. Algunos países como Japón y Austria especifican que los aceites para freír con un AV superior a 2,5 deben desecharse7.

Con base en el principio anterior, un aumento en AV puede reformularse como el "progreso de la hidrólisis de triacilglicerol" en un aceite (Fig. 1). Así, por definición, se requiere agua para aumentar el AV de un aceite. Varios estudios, sin embargo, han observado un aumento de AV al calentar aceites en condiciones sin la adición de agua8,9,10,11,12,13. Por ejemplo, Ogata et al. observaron un aumento en el VA del aceite de soya simplemente calentando el aceite a 180 °C8. Sin embargo, los compuestos que causaron este aumento en AV no se mencionaron en el estudio. Por su parte, Fujisaki et al. observaron un aumento en el VA del aceite de cártamo alto en oleico al calentar el aceite a 180 °C y argumentaron que esto se debía a la formación de ácidos grasos libres9. Sin embargo, como se analiza en secciones posteriores, el simple hecho de calentar un aceite sin agregar agua presumiblemente no proporciona suficiente agua para hidrolizar significativamente los triacilgliceroles. Además, en el mismo estudio, el aumento de AV causado por el calentamiento se suprimió al reducir las concentraciones de oxígeno atmosférico. Por lo tanto, otra posible explicación para el aumento de AV es que los triacilgliceroles del aceite se oxidaron, lo que llevó a la formación de ácidos carboxílicos que se calcularon como AV. Sin embargo, hasta donde sabemos, ningún estudio ha verificado que la oxidación de triacilgliceroles induzca un aumento de AV. Además, no se han identificado compuestos distintos de los ácidos grasos libres que contribuyan a AV.

Hipótesis sobre la formación de ácidos carboxílicos por el calentamiento del aceite de canola.

Sobre la base de los antecedentes anteriores, planteamos la hipótesis de que la oxidación de los triacilgliceroles conduce a la formación de ácidos carboxílicos con un esqueleto de glicerol (Fig. 1), y estos ácidos carboxílicos se pueden calcular como AV. Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue probar esta hipótesis e identificar y cuantificar los ácidos carboxílicos que contribuyen al aumento de AV inducido por el calentamiento. En consecuencia, primero confirmamos que calentar un aceite vegetal (es decir, aceite de canola) sin agregar agua da como resultado un aumento significativo en AV. Luego, los ácidos carboxílicos con un esqueleto de glicerol que contribuyeron a este aumento en AV se identificaron mediante cromatografía líquida de ultra alta resolución y espectrometría de masas de tiempo de vuelo (UPLC-Tof/MS). La cuantificación de los ácidos carboxílicos se realizó mediante cromatografía de gases-espectrometría de masas (GC-MS). Los ácidos carboxílicos identificados también se encontraron en un aceite usado para freír papas (es decir, un aceite con un contenido de agua relativamente alto), lo que sugiere su mayor contribución a AV. Estos resultados sugirieron que AV no solo es un indicador de hidrólisis de triacilglicerol sino también un indicador de oxidación de triacilglicerol. Estos hallazgos deberían contribuir a mejorar la calidad de varios aceites y alimentos.

Como se describe en la introducción, AV es un indicador importante para evaluar la calidad de los aceites vegetales. AV, por definición, mide la cantidad de ácidos grasos libres formados por la hidrólisis de triacilgliceroles. Sin embargo, varios estudios han observado un aumento de AV simplemente calentando aceites vegetales sin la adición de agua8,9,10,11,12,13. Las razones que subyacen a este fenómeno no han sido evaluadas en estudios previos. En este estudio, planteamos la hipótesis de que la oxidación de los triacilgliceroles conduce a la formación de ácidos carboxílicos que poseen un esqueleto de glicerol (Fig. 1), y estos ácidos carboxílicos se calculan como AV.

En primer lugar, nuestro objetivo fue confirmar que el calentamiento de un aceite vegetal induce un aumento en AV incluso cuando no se agrega agua al aceite. Se calentó aceite de canola fresco (10 g) en un plato de acero inoxidable de 51 mm a 180 °C durante 6 h. Calentar el aceite provocó un aumento significativo en AV de 0,054 a 0,241. También se incrementaron otros parámetros (color y viscosidad) (Cuadro 1). Estos hallazgos estaban en buen acuerdo con los resultados de estudios previos8,9,10,11,12,13.

Como se confirmó que el calentamiento de un aceite sin la adición de agua induce un aumento de AV, luego evaluamos la contribución de los ácidos grasos libres a este aumento de AV. Los ácidos grasos libres contenidos en el aceite calentado se marcaron con fluorescencia con el reactivo 9-antrildiazometano (ADAM) y se cuantificaron mediante detección de fluorescencia por cromatografía líquida de alta resolución (HPLC-FLD). Como resultado, calentar el aceite durante 6 h a 180 °C indujo solo un ligero aumento en la cantidad de ácidos grasos libres (ácido palmítico, ácido esteárico, ácido oleico, ácido linoleico y ácido linolénico) contenidos en el aceite. Este ligero aumento de los ácidos grasos libres puede deberse a la hidrólisis de los triacilgliceroles por el agua que permanece ligeramente en el aceite incluso después del calentamiento (80–300 ppm; no se muestran los datos).

Luego calculamos cómo este ligero aumento en los ácidos grasos libres afectó a AV. Como tal, el "AV derivado de ácidos grasos libres" se calculó en base a la cuantificación anterior de ácidos grasos libres. Se utilizó la siguiente fórmula (donde 56,11 corresponde al peso molecular de KOH (g/mol)):

El AV derivado de ácidos grasos libres antes y después de calentar el aceite de canola fue de 0,020 y 0,023, respectivamente, lo que demuestra un aumento de solo 0,003. Mientras tanto, como se mencionó anteriormente, el AV real (determinado por titulación) aumentó de 0,054 a 0,241, lo que demuestra un aumento de 0,187. Por lo tanto, estos resultados sugieren fuertemente que los ácidos carboxílicos distintos de los ácidos grasos libres se formaron durante el calentamiento del aceite, y estos ácidos carboxílicos se midieron como VA.

Los resultados anteriores sugirieron que se formaron ácidos carboxílicos distintos de los ácidos grasos libres durante el calentamiento de los aceites. Anticipamos que estos ácidos carboxílicos también reaccionarían con el reactivo de ADAM, y sus estructuras podrían identificarse analizando los derivados de ADAM resultantes. Por tanto, el aceite anterior, calentado durante 6 h sin adición de agua, se derivatizó con el reactivo ADAM y se analizó con espectrometría de masas. Se sabe que la disociación inducida por colisión de los derivados de ADAM produce un ion de producto característico de m/z 191, correspondiente a un grupo antrilo 14,15,16. Por lo tanto, intentamos identificar los ácidos carboxílicos en el aceite derivado de ADAM mediante la búsqueda de los iones precursores que proporcionaron el ion del fragmento de m/z 191. Esta búsqueda se realizó utilizando el modo UPLC-Tof/MSE que obtiene simultáneamente el espectro MS y espectro de iones del producto sin selección del ion precursor (es decir, análisis MS/MS independiente de los datos; Fig. 2)17,18,19.

Cromatogramas típicos obtenidos durante el análisis UPLC-Tof/MSE de aceite de canola calentado derivatizado con ADAM. El calentamiento del aceite de canola se realizó a 180 °C durante 6 h. Cromatograma MS (a). Cromatograma de iones producto sin selección del ion precursor (b). Cromatograma de iones extraídos del cromatograma de iones producto sin selección del ión precursor (c, am/z 191,0861). Cromatograma de iones extraídos del cromatograma MS (d, en m/z 1001,6832 [M + Na]+; y e, en m/z 1003,6985 [M + Na]+). Cada pico se anota con el tiempo de retención.

El cromatograma de iones extraídos de m/z 191,0861 (calculado para C15H11, 191,0861; grupo antrilo) en el cromatograma de iones producto demostró dos picos principales en los tiempos de retención de 12,56 min y 13,22 min (pico I y pico II; Fig. 2c) . Una comparación de estos picos con el cromatograma MS sugirió que el ion precursor de cada pico era m/z 1001,6832 ([M + Na]+ del pico I; calculado para C63H94O8Na, 1001,6846; Fig. 2d) y m/z 1003,6985 ( [M + Na]+ del pico II, calculado para C63H96O8Na, 1003,7003, Fig. 2e), respectivamente. Estos picos apenas se detectaron antes del calentamiento (no se muestran los datos), lo que sugiere que estos iones eran los derivados ADAM de los ácidos carboxílicos formados durante el calentamiento del aceite. Además del análisis de MS/MS independiente de los datos anterior, se realizó un escaneo de iones de producto con la selección de iones precursores (m/z 1001,6832 y m/z 1003,6985) (Fig. S1 complementaria en línea). El ion fragmento característico del grupo antrilo (m/z 191) se observó en este espectro de iones de producto, lo que confirma que m/z 1001,6832 ym/z 1003,6985 eran derivados de ADAM.

Bajo el supuesto de que m/z 1001.6832 y m/z 1003.6985 poseen cada uno solo un grupo antrilo (C15H11) en sus estructuras, consideramos que la fórmula molecular de cada ion antes de la derivatización de ADAM era C48H84O8 (masa calculada 788.6166 Da) y C48H86O8 ( masa calculada 790,6323 Da), respectivamente. Por lo tanto, para confirmar que estos ácidos carboxílicos estaban realmente contenidos en el aceite calentado, los aceites que no estaban derivatizados con el reactivo ADAM se analizaron por UPLC-Tof/MS. Como era de esperar, los iones correspondientes a estos ácidos carboxílicos, m/z 787,6088 ([M−H]−, calcd. para C48H83O8, 787,6088; Fig. 3a,b) y m/z 789,6248 ([M−H]−, calcd para C48H85O8, 789,6244, Fig. 3a,c) se observaron en los cromatogramas de MS de iones totales y extraídos.

Cromatogramas típicos obtenidos durante el análisis UPLC-Tof/MS de aceite de canola calentado (sin derivatizar con ADAM). El calentamiento del aceite de canola se realizó a 180 °C durante 6 h. Cromatograma de iones base pico (a). Cromatograma de iones extraídos (b, en m/z 787,6088; c, en m/z 789,6248). Cada pico se anota con el tiempo de retención.

Para analizar más a fondo la estructura de m/z 787,6088 y m/z 789,6248, seleccionamos estos iones como iones precursores y realizamos un escaneo de iones de producto. El barrido de iones producto de m/z 789,6248 proporcionó m/z 281,2481 (calculado para C18H33O2, 281,2481) correspondiente al ácido oleico (Fig. 4a). Además, se detectaron m/z 525,3796 (calculado para C30H53O7, 525,3791) correspondiente a la pérdida de un ácido oleico y m/z 261,1340 (calculado para C12H21O6, 261,1338) correspondiente a la pérdida de dos ácidos oleicos. Por lo tanto, se sugirió que m/z 789,6248 constaba de dos ácidos oleicos. Además, en base al ion característico de m/z 187,0974 (calculado para C9H15O4, 187,0970) y las estructuras de m/z 525,3796 y m/z 261,1340, se sugirió que m/z 789,6248 era un éster de glicerol de dos ácidos oleicos y uno C9H16O4. Dado que C9H16O4 debe poseer un grupo carboxilo libre que pueda reaccionar con el reactivo ADAM, supusimos que era ácido nonanedioico (azelaico), un ácido dicarboxílico de 9 carbonos saturado. De manera similar, la exploración de iones de producto de m/z 787,6088 proporcionó iones de producto correspondientes a ácido oleico, ácido linoleico y ácido nonanedioico (Fig. 4b). A partir de estos resultados, identificamos 8-carboxi-octanoil (azelaoil)-triacilgliceroles, a saber, dioleoil-azelaoil-glicerol (C48H86O8) y oleoil-linoleoil-azelaoil-glicerol (C48H84O8), como los principales ácidos carboxílicos contenidos en el aceite de canola calentado. que no eran ácidos grasos libres.

Espectros de masas de iones producto de los ácidos carboxílicos objetivo. El aceite de canola calentado (sin derivatización ADAM) se analizó mediante UPLC-Tof/MS. m/z 789,6 se seleccionó como ion precursor para (a) y m/z 787,6 se seleccionó como ion precursor para (b). Las estructuras ilustradas en esta figura son los triacilgliceroles que contienen ácido nonanedioico (azelaico) en la posición α.

La composición de ácidos grasos del aceite de canola utilizado en este estudio fue de 66,1 % de ácido oleico y 19,1 % de ácido linoleico (Tabla complementaria S1 en línea). Por lo tanto, asumimos que los triacilgliceroles que contienen ácido oleico o linoleico se descomponen térmicamente para producir ácido azelaico. En base a los resultados de estudios previos20,21,22,23,24,25 y de este estudio, proponemos la vía descrita en la Fig. 5. En el caso del dioleoil-linoleoil-glicerol (I), su oxidación térmica produce dioleoil- (9-hidroperoxilo-octadecadienoil)-glicerol (II) o dioleoil-(13-hidroperoxilo-octadecadienoil)-glicerol (VI)20,21,22. Después de la formación del radical alcoxi III, una reacción de escisión β entre C9 y C10 de III produce dioleoil-(9-oxo-nonanoil)-glicerol (IV)21, 23, 24. La oxidación adicional de IV produce un compuesto dicarboxílico C9 ( V) 25. De manera similar, después de la formación del radical alcoxi VII, una reacción de escisión β entre C13 y C14 de VII produce dioleoil-(13-oxo-tridecadienoil)-glicerol (VIII). VIII también se puede convertir a IV23. Aunque los ácidos dicarboxílicos C8 y C12 teóricamente pueden formarse a través de la escisión β de III y VII, el ácido dicarboxílico C9 se detectó principalmente en este estudio, por lo que otras vías también pueden ser relevantes.

Esquema propuesto de formación de dioleoil-azelaoil-glicerol (V).

Confirmamos anteriormente que el aceite de canola calentado contenía dioleoil-azelaoil-glicerol y oleoil-linoleoil-azelaoil-glicerol. Para cuantificar estos azelaoil-triacilgliceroles, el aceite calentado se sometió a esterificación con metilo y el nonanodioato de dimetilo (azalato), el producto esperado, se analizó mediante GC-MS. Como resultado, se detectó claramente azelato de dimetilo en el aceite calentado (Fig. S2 complementaria en línea). Otros dicarboxilatos de dimetilo se detectaron solo en cantidades mínimas o no se detectaron. La concentración de azelato de dimetilo aumentó significativamente de 1,4 x 102 a 1,9 x 103 nmol/g al calentar el aceite durante 6 h.

Luego calculamos cómo este aumento significativo en azelaoyl-triacilgliceroles afectó a AV. Por lo tanto, el "AV derivado de azelaoil-triacilgliceroles" se calculó en base a la cuantificación anterior de azelato de dimetilo. El AV derivado de azelaoil-triacilgliceroles se calculó utilizando la siguiente fórmula:

El AV derivado de azelaoil-triacilgliceroles antes y después de calentar el aceite durante 6 h fue de 0,008 y 0,109, respectivamente, lo que demuestra un aumento de 0,101. Teniendo en cuenta que el AV real aumentó de 0,054 a 0,241 (un aumento de 0,187), el aumento del AV derivado de azelaoil-triacilgliceroles (0,101) representó el 54,0% del aumento del AV real. Mientras tanto, como se mencionó anteriormente, el AV derivado de ácidos grasos libres aumentó solo 0,003 (que corresponde al 1,6 % del aumento en el AV real). Por lo tanto, la contribución de azelaoil-triacilgliceroles fue considerablemente mayor que la de los ácidos grasos libres. Hasta donde sabemos, este es el primer estudio que confirma que un compuesto que no sea un ácido graso libre contribuye a AV.

Se sabe que el contenido de agua de los aceites aumenta durante la cocción de los alimentos (p. ej., al freír) a medida que el agua contenida en los alimentos se transfiere al aceite26. Cuando se calienta un aceite en presencia de dicha agua, los triacilgliceroles se hidrolizan en ácidos grasos libres, lo que provoca un aumento de AV. De hecho, muchos estudios han demostrado que el VA de los aceites aumenta cuando se utilizan para cocinar alimentos (p. ej., papas fritas)11, 13, 27, 28, 29, 30, 31. Además de dicho aumento en los ácidos grasos libres, los resultados del presente estudio sugirieron que los azelaoil-triacilgliceroles también pueden contribuir al AV. Por lo tanto, evaluamos la contribución de los azelaoil-triacilgliceroles al VA de un aceite usado para freír papas (es decir, un aceite con un contenido de agua relativamente alto).

Como tal, se llevó a cabo una prueba de fritura con papas fritas congeladas. El tiempo total de calentamiento del aceite fue de 270 min y el tiempo total de fritura fue de 126 min. Durante la fritura, la temperatura promedio del aceite fue de aproximadamente 170 °C y el contenido de agua fue de aproximadamente 1200–2500 ppm. El AV antes y después de la prueba, determinado por titulación, fue de 0,054 y 0,284, respectivamente. Este aumento fue comparable al observado en estudios previos donde se utilizaron aceites para cocinar alimentos11, 13, 28,29,30. Sobre la base de la cuantificación de ácidos grasos libres y dimetildicarboxilatos, se calcularon AV derivados de ácidos grasos libres y AV derivados de azelaoil-triacilgliceroles. Como resultado de freír papas fritas, el AV derivado de ácidos grasos libres aumentó de 0,020 a 0,058, demostrando un aumento de 0,038. Mientras tanto, el AV derivado de azelaoil-triacilgliceroles aumentó de 0,008 a 0,078, demostrando un aumento de 0,070. Teniendo en cuenta que el AV real (determinado por titulación) aumentó en 0,230 (de 0,054 a 0,284), los ácidos grasos libres y los azelaoil-triacilgliceroles representaron el 16,5 % y el 30,4 % del aumento del AV, respectivamente. Estos resultados indican que la formación de azelaoil-triacilgliceroles también puede ocurrir durante la cocción de los alimentos (es decir, aceites con un contenido de agua relativamente alto), y tanto los ácidos grasos libres como los azelaoil-triacilgliceroles contribuyen a AV. Por lo tanto, AV no es solo un indicador de ácidos grasos libres formados por la hidrólisis de triacilgliceroles (como se define en ISO 660), sino también un indicador de azelaoil-triacilgliceroles formados a través de la oxidación de triacilgliceroles. Además, el progreso del deterioro del aceite se puede evaluar con mayor precisión midiendo los ácidos grasos libres y los azelaoil-triacilgliceroles además de AV.

Este estudio identificó azelaoil-triacilgliceroles como compuestos que contribuyen a AV. Se encontró que los azelaoil-triacilgliceroles contribuyen al AV de un aceite que se calentó sin agregar agua y un aceite que se usó para cocinar papas fritas. Aunque AV, por definición, es un indicador de hidrólisis de triacilglicerol, los resultados del presente estudio sugieren que AV también es un indicador de azelaoil-triacilgliceroles formados por la oxidación de triacilgliceroles. La investigación adicional sobre AV, basada en estas perspectivas, debería conducir a una reducción en la pérdida de alimentos al extender el ciclo de vida de los aceites para freír.

El aceite de canola fue fabricado por J-OIL MILLS, Inc. (Tokio, Japón; Tabla complementaria S1). Aquamicron AX y Aquamicron CXU se adquirieron de Mitsubishi Chemical Corporation (Tokio, Japón). El reactivo ADAM se obtuvo de Funakoshi Co., Ltd. (Tokio, Japón). El ácido oleico, el nonanodioato de dimetilo y el heptadecanoato de metilo se adquirieron de FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation (Osaka, Japón). El ácido undecanoico se adquirió de Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. (Tokio, Japón). El ácido azelaico se obtuvo de Sigma-Aldrich (St. Louis, EE. UU.). La leucina-encefalina se obtuvo de Waters (Milford, MA, EE. UU.). Se compraron papas fritas congeladas en un mercado en Kanagawa, Japón. Otros reactivos eran de la más alta calidad disponible.

Se colocó aceite de canola fresco (10 g) en un plato de acero inoxidable de 51 mm y se calentó en un bloque de calor digital (Dry Thermo Unit DTU-2C, TAITEC, Tokio, Japón) a 180 °C durante 6 h. La AV se midió según el método oficial de la American Oil Chemists' Society (AOCS, Cd 3d-63)32. El contenido de humedad en el aceite se midió por valoración de Karl Fischer con reactivos Aquamicron utilizando un medidor de humedad CA-310 (Mitsubishi Chemical Analytech, Tokio, Japón). El color del aceite se midió con un Lovibond PFXi-880/L (The Tintometer Limited, Amesbury, Inglaterra) según el método oficial de la AOCS (Cc 13e-92)33. La viscosidad se midió colocando una muestra de aceite (1,2 ml) entre el cono y el plato de un VISCOMETER TV-25 (Toki Sangyo, Tokio, Japón). La medición se inició a 30 °C y los datos se registraron cada 30 segundos hasta los 2 min. Los datos promedio se usaron como la viscosidad.

Los ácidos grasos libres se analizaron por derivatización ADAM. La cuantificación se realizó según estudios previos14, 34, 35 y las instrucciones del fabricante de la siguiente manera. Se disolvieron aceite (200 mg) y ácido undecanoico (estándar interno, 0,3 mg) en 10 ml de acetona. Se añadió reactivo ADAM (1 mg/mL en acetona, 100 µL) a 50 µL de esta solución de acetona y se dejó reaccionar la mezcla durante 16 ha temperatura ambiente en la oscuridad. Después de la reacción, la solución se diluyó 10 veces con acetona. La mezcla de reacción (5 µL) se analizó mediante HPLC-FLD utilizando un sistema de HPLC de la serie LC-20 equipado con un detector de fluorescencia (FLD-20A, Shimadzu, Kioto, Japón). La separación se llevó a cabo en una columna Lichrosorb RP-8 (4,0 mm DI, 250 mm, 5,0 um, Merck, Darmstadt, Alemania) a 40 °C. El caudal de la fase móvil (A, agua; B, acetonitrilo) se fijó en 1,0 ml/min. El gradiente fue el siguiente: 60% de fase móvil B durante 15 min, 60-90% de fase móvil B entre 15 y 30 min. Las longitudes de onda de excitación y emisión se fijaron en 365 nm y 412 nm, respectivamente. Se preparó una curva de calibración utilizando la relación de áreas entre el ácido oleico y el patrón interno35. La curva de calibración se usó para cuantificar la concentración de cada ácido graso libre (ácido palmítico, ácido esteárico, ácido oleico, ácido linoleico y ácido linolénico).

Los ácidos carboxílicos producidos durante el calentamiento del aceite de canola se identificaron con UPLC-Tof/MS utilizando un sistema ACQUITY UPLC H-class equipado con Zevo G2-S qTOF/MS (Waters, Milford, MA, EE. UU.). El aceite de canola calentado se derivatizó con el reactivo ADAM como se describe anteriormente. Para buscar compuestos candidatos que contengan el grupo antrilo, la mezcla de reacción (1 μL) se analizó utilizando el modo UPLC-Tof/MSE (Condición 1 en la Tabla complementaria S2). El espectro de MS y el espectro de iones del producto se obtuvieron simultáneamente sin la selección del ion precursor (es decir, análisis MS/MS independiente de los datos)17,18,19. El análisis de barrido de iones de producto con la selección de iones precursores se realizó utilizando la Condición 2 descrita en la Tabla complementaria S2. A continuación, para identificar las estructuras químicas de los compuestos candidatos, se analizó el aceite de canola calentado, sin derivatización de ADAM, mediante UPLC-Tof/MS. El aceite de canola calentado se diluyó 1000 veces con acetona y se analizó 1 μL de la muestra diluida. Se obtuvieron el espectro de MS (Condición 3 en la Tabla complementaria S2) y el espectro de iones de producto con la selección de un ion precursor (Condición 4 en la Tabla complementaria S2).

Las separaciones UPLC se realizaron utilizando una columna CORTECS C18 (2,1 mm DI, 100 mm, 1,6 μm, Waters, Milford, MA, EE. UU.) a 55 °C. El caudal de la fase móvil (A, metanol/agua (1:1, v/v) que contenía ácido fórmico al 0,1 % y acetato de amonio 10 mM; B, 2-propanol que contenía ácido fórmico al 0,1 % y acetato de amonio 10 mM) fue ajustado a 0,2 ml/min. El gradiente fue el siguiente: 40% a 100% de fase móvil B entre 0 y 15 min, 100% de fase móvil B entre 15 y 20 min. Los parámetros de MS se optimizaron utilizando el software MassLynx v4.1 (Waters, Milford, MA, EE. UU.). Se usó leucina-encefalina como estándar de MW en el modo LockSpray. Estos sistemas proporcionan una resolución de > 30.000 (ancho completo a la mitad del máximo). La ventana de extracción de masa se fijó en ± 5 mDa. Las composiciones elementales se predijeron en base a masas precisas utilizando el software MassLynx v4.1.

Se utilizó GC-MS (cromatógrafo de gases Agilent 7890A acoplado con un sistema MS Agilent 5975C, Agilent, Little Falls, DE, EE. UU.) para determinar la cantidad total de azelaoil-triacilgliceroles. Los azelaoil-triacilgliceroles se esterificaron con metilo según el método oficial de la AOCS (Ce 2-66)36 y se cuantificaron en forma de azelato de dimetilo. La capa de hexano que contenía ésteres metílicos de ácidos grasos se diluyó 10 veces con hexano y se analizó mediante GC-MS. Se utilizó heptadecanoato de metilo como estándar interno. La separación por GC se realizó utilizando una columna DB-WAX GC (0,25 mm de DI, 60 m, 0,25 μm de espesor de película, GL Science, Tokio, Japón). El horno GC se programó de la siguiente manera: la temperatura inicial del horno fue de 40 °C durante 5 min, aumentó a 190 °C a 3 °C/min y se mantuvo durante 5 min, y luego aumentó a 240 °C a 10 °C/min y se mantuvo durante 30 min. El caudal de helio se mantuvo constante a 1,2 ml/min. El modo de ionización de electrones y el modo de monitor de barrido se utilizaron para analizar los dicarboxilatos de dimetilo. Los picos se identificaron con referencia a estudios previos25 con algunas modificaciones. Se usaron cromatogramas de iones extraídos am/z 152 y 143 para analizar azelato de dimetilo y heptadecanoato de metilo, respectivamente. Se construyó una curva de calibración basada en las proporciones del área de los picos (azelato de dimetilo/estándar interno) y se aplicó para calcular la concentración de azelato de dimetilo.

Se llenó una bandeja de acero inoxidable con aceite de canola fresco (600 g) y se calentó a 180 °C. Se frieron patatas fritas congeladas (100 g) a 180 °C durante 7 min a partir de las 10:00 a. m. Se retiraron las papas fritas y, después de un intervalo de 8 min, las siguientes papas fritas congeladas se frieron a 180 °C durante 7 min. Este proceso se repitió hasta freír seis grupos de patatas fritas. El calentamiento del aceite se detuvo a las 11:30 am. Se usó el mismo aceite para freír papas fritas de la misma manera al día siguiente y al día siguiente.

Los conjuntos de datos utilizados y/o analizados durante el estudio actual están disponibles del autor correspondiente a pedido razonable.

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Descargar referencias

Los autores desean agradecer a la asistente de investigación, la Sra. Shizuka Shiozaki, por sus esfuerzos y apoyo técnico.

Centro de diseño de alimentos, J-OIL MILLS, INC., Yokohama, Kanagawa, 230-0053, Japón

Masayoshi Sakaino, Takashi Sano y Jun Imagi

Laboratorio de Análisis de la Función de los Alimentos, Escuela de Graduados en Ciencias Agrícolas, Universidad de Tohoku, Sendai, Miyagi, 980-8572, Japón

Masayoshi Sakaino, Shunji Kato, Naoki Shimizu, Junya Ito, Halida Rahmania y Kiyotaka Nakagawa

J-Oil Mills Innovation Laboratory, Graduate School of Agricultural Science, Tohoku University, Sendai, Miyagi, 980-8572, Japón

Shunji Kato, Jun Imagi y Kiyotaka Nakagawa

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Conceptualización-MS, TS, SK, KN Metodología-MS Validación-MS, SK, KN Análisis formal-MS Investigación-MS Recursos-MS, TS, JI(Jun Imagi) Curación de datos-MS Escritura manuscrita-MS, SK, NS, JI, HR, JI, KN Todos los autores revisaron el manuscrito.

Correspondencia a Kiyotaka Nakagawa.

J-OIL MILLS, INC. brindó apoyo en forma de salarios para el autor Masayoshi Sakaino, Takashi Sano y Jun Imagi, pero no desempeñó ningún papel adicional en el diseño del estudio, la recopilación y el análisis de datos, la decisión de publicar o la preparación de el manuscrito. Otros autores (Shunji Kato, Naoki Shimizu, Junya Ito, Halida Rahmania y Kiyotaka Nakagawa) declaran no tener ningún conflicto de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Sakaino, M., Sano, T., Kato, S. et al. Ácidos carboxílicos derivados de triacilgliceroles que contribuyen al aumento del índice de acidez durante la oxidación térmica de los aceites. Informe científico 12, 12460 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-15627-3

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Recibido: 07 Abril 2022

Aceptado: 27 junio 2022

Publicado: 21 julio 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-15627-3

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