Ácidos carboxílicos derivados de triacilgliceroles que contribuyen al aumento del valor ácido durante la oxidación térmica de los aceites. - Grupo Co., Ltd de ácidos grasos de Chongqing

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 mediante la hidrólisis de triaciclogliceroles. Sin embargo, basándonos en observaciones realizadas en estudios previos, planteamos la hipótesis de que la oxidación de triacilgliceroles conduce a la formación de ácidos carboxílicos con una cadena principal de glicerol que también se calculan como AV. En este estudio, nuestro objetivo fue identificar dichos ácidos carboxílicos y probar la hipótesis anterior. Calentar un aceite de canola a 180 °C durante 6 h sin agregar agua dio como resultado 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; El AV derivado de ácidos grasos libres antes y después del calentamiento fue de 0,020 y 0,023, respectivamente. Luego, mediante análisis espectrométricos 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. Este aumento de AV por los azelaoil-triacilgliceroles también se observó en un aceite utilizado para freír patatas (es decir, un aceite con un contenido de agua relativamente alto). Estos resultados sugieren que AV es también un indicador de la oxidación térmica de triacilgliceroles.

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

En condiciones de procesamiento intensivo de alimentos (p. ej., fritura) y condiciones de almacenamiento inadecuadas (p. ej., alta temperatura y humedad), los triacilgliceroles, el principal componente 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 AV de un aceite se determina mediante valoración 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 se deben descartar los aceites para freír con un AV superior a 2,57.

Según el principio anterior, un aumento en AV puede reformularse como el "progreso de la hidrólisis del triacilglicerol" en un aceite (Fig. 1). Así, por definición, se requiere agua para aumentar el AV de un aceite. Sin embargo, varios estudios han observado un aumento en AV al calentar aceites en condiciones sin adición de agua8,9,10,11,12,13. Por ejemplo, Ogata et al. observaron un aumento en el AV del aceite de soja simplemente calentando el aceite a 180 °C8. Sin embargo, los compuestos que provocaron este aumento de AV no fueron mencionados en el estudio. Mientras tanto, Fujisaki et al. observaron un aumento en el AV del aceite de cártamo con alto contenido de oleico al calentar el aceite a 180 °C y argumentaron que esto se debía a la formación de ácidos grasos libres9. Sin embargo, como veremos en secciones posteriores, simplemente 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 reduciendo las concentraciones de oxígeno atmosférico. Por lo tanto, otra posible explicación para el aumento de AV es que los triacilgliceroles en el 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 contribuyen a la AV.

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

Con base en los antecedentes anteriores, planteamos la hipótesis de que la oxidación de triacilgliceroles conduce a la formación de ácidos carboxílicos con una cadena principal 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 una cadena principal de glicerol que contribuyeron a este aumento en AV se identificaron mediante espectrometría de masas de tiempo de vuelo con cromatografía líquida de ultra alto rendimiento (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 utilizado para freír patatas (es decir, un aceite con un contenido de agua relativamente alto), lo que sugiere su contribución adicional a la AV. Estos resultados sugirieron que AV no es solo un indicador de la hidrólisis de triacilglicerol sino también un indicador de oxidación de triacilglicerol. Estos hallazgos deberían contribuir a mejorar la calidad de diversos aceites y alimentos.

Como se describió 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 adición de agua8,9,10,11,12,13. Las razones que subyacen a este fenómeno no han sido evaluadas en estudios anteriores. En este estudio, planteamos la hipótesis de que la oxidación de triacilgliceroles conduce a la formación de ácidos carboxílicos que poseen una cadena principal de glicerol (Fig. 1), y estos ácidos carboxílicos se calculan como AV.

En primer lugar, nuestro objetivo era confirmar que el calentamiento de un aceite vegetal induce un aumento de AV incluso cuando no se añade 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) (Tabla 1). Estos hallazgos concordaron con los resultados de estudios previos8,9,10,11,12,13.

Como se confirmó que calentar un aceite sin agregar 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 fluorescentemente 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 sólo 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 ácidos grasos libres puede deberse a la hidrólisis de los triacilgliceroles por el agua que permanece ligeramente en el aceite incluso después de calentarlo (80 a 300 ppm; datos no mostrados).

Luego calculamos cómo este ligero aumento en los ácidos grasos libres afectó a la AV. Como tal, el "AV derivado de ácidos grasos libres" se calculó basándose en 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 sólo 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 durante el calentamiento del aceite se formaron ácidos carboxílicos distintos de los ácidos grasos libres, y estos ácidos carboxílicos se midieron como AV.

Los resultados anteriores sugirieron que durante el calentamiento de aceites se formaban ácidos carboxílicos distintos de los ácidos grasos libres. Anticipamos que estos ácidos carboxílicos también reaccionarían con el reactivo ADAM y sus estructuras podrían identificarse analizando los derivados de ADAM resultantes. Por lo 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 derivados de ADAM produce un ion producto característico de m/z 191, correspondiente a un grupo antrilo14,15,16. Por lo tanto, intentamos identificar ácidos carboxílicos en el aceite derivatizado con ADAM buscando los iones precursores que produjeron el ion 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 de EM (a). Cromatograma del ion producto sin selección del ion precursor (b). Cromatograma de iones extraídos del cromatograma de iones producto sin selección del ion precursor (c, en m/z 191,0861). Cromatograma iónico extraído del cromatograma MS (d, en m/z 1001,6832 [M + Na]+; y e, en m/z 1003,6985 [M + Na]+). Cada pico está anotado 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 del 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 de 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 (datos no mostrados), lo que sugiere que estos iones eran derivados ADAM de ácidos carboxílicos formados durante el calentamiento del aceite. Además del análisis MS/MS independiente de los datos anterior, se realizó un escaneo de iones del producto con la selección de iones precursores (m/z 1001,6832 y m/z 1003,6985) (Figura complementaria S1 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 y m/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, se analizaron mediante UPLC-Tof/MS los aceites que no se derivaron con el reactivo ADAM. Como se esperaba, 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, se observaron 789,6244; Fig. 3a,c) en los cromatogramas MS de iones totales y extraídos.

Cromatogramas típicos obtenidos durante el análisis UPLC-Tof/MS de aceite de canola calentado (no derivatizado con ADAM). El calentamiento del aceite de canola se realizó a 180 °C durante 6 h. Cromatograma de iones de pico base (a). Cromatograma de iones extraídos (b, en m/z 787,6088; c, en m/z 789,6248). Cada pico está anotado 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. La exploración de iones del producto de m/z 789,6248 arrojó m/z 281,2481 (calculado para C18H33O2, 281,2481) correspondiente al ácido oleico (Fig. 4a). Además, se detectó m/z 525,3796 (calcd. para C30H53O7, 525,3791) correspondiente a la pérdida de un ácido oleico, y m/z 261,1340 (calcd. 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, basándose en el 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 un C9H16O4. Dado que C9H16O4 debe poseer un grupo carboxilo libre que pueda reaccionar con el reactivo ADAM, asumimos que era ácido nonanodioico (azelaico), un ácido dicarboxílico saturado de 9 carbonos. De manera similar, la exploración de iones producto de m / z 787.6088 proporcionó iones producto correspondientes al ácido oleico, ácido linoleico y ácido nonanodioico (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 de ADAM) se analizó mediante UPLC-Tof/MS. Se seleccionó m/z 789,6 como ion precursor para (a) y se seleccionó m/z 787,6 como ion precursor para (b). Las estructuras ilustradas en esta figura son los triacilgliceroles que contienen ácido nonanodioico (azelaico) en la posición α.

La composición de ácidos grasos del aceite de canola utilizado en este estudio fue 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 descomponían térmicamente para producir ácido azelaico. Con base en los resultados de estudios previos20,21,22,23,24,25 y este estudio, proponemos la ruta descrita en la Fig. 5. En el caso del dioleoil-linoleoil-glicerol (I), su oxidación térmica produce dioleoil- (9-hidroperoxil-octadecadienoil)-glicerol (II) o dioleoil-(13-hidroperoxil-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 en teoría los ácidos dicarboxílicos C8 y C12 pueden formarse mediante la escisión β de III y VII, en este estudio se detectó principalmente el ácido dicarboxílico C9, 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 de metilo y el nonanodioato de dimetilo (azelato), el producto esperado, se analizó mediante GC-MS. Como resultado, se detectó claramente azelato de dimetilo en el aceite calentado (Figura complementaria S2 en línea). Otros dimetildicarboxilatos se detectaron sólo en cantidades traza o no se detectaron. La concentración de azelato de dimetilo aumentó significativamente de 1,4 x 102 a 1,9 x 103 nmol/g calentando el aceite durante 6 h.

Luego calculamos cómo este aumento significativo de azelaoil-triacilgliceroles afectó a la AV. Por lo tanto, se calculó el “AV derivado de azelaoil-triacilgliceroles” basándose en 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 un 0,003 (correspondiente al 1,6% del aumento del AV real). Por tanto, la contribución de los 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 distinto de un ácido graso libre contribuye a la AV.

Se sabe que el contenido de agua de los aceites aumenta durante la cocción de los alimentos (por ejemplo, al freírlos) a medida que el agua contenida en los alimentos se transfiere al aceite26. Cuando un aceite se calienta 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 AV de los aceites aumenta cuando se utilizan aceites para cocinar alimentos (p. ej., freír patatas)11, 13, 27,28,29,30,31. Además de tal aumento en los ácidos grasos libres, los resultados del estudio actual sugirieron que los azelaoil-triacilgliceroles también pueden contribuir a la AV. Por lo tanto, evaluamos la contribución de los azelaoil-triacilgliceroles al AV de un aceite utilizado para freír patatas (es decir, un aceite con un contenido de agua relativamente alto).

Como tal, se llevó a cabo una prueba de fritura utilizando patatas 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 a 2500 ppm. El AV antes y después de la prueba, determinado mediante titulación, fue de 0,054 y 0,284, respectivamente. Este aumento fue comparable al observado en estudios anteriores en los que se utilizaron aceites para cocinar alimentos11, 13, 28,29,30. Con base en la cuantificación de ácidos grasos libres y dicarboxilatos de dimetilo, se calcularon los AV derivados de ácidos grasos libres y los 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, lo que demuestra un aumento de 0,038. Mientras tanto, el AV derivado de azelaoil-triacilgliceroles aumentó de 0,008 a 0,078, lo que demuestra 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 alimentos (es decir, aceites con un contenido de agua relativamente alto), y tanto los ácidos grasos libres como los azelaoil-triacilgliceroles contribuyen a la 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 mediante 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 del AV.

Este estudio identificó azelaoil-triacilgliceroles como compuestos que contribuyen a la AV. Se descubrió que los azelaoil-triacilgliceroles contribuyen al AV de un aceite que se calentaba sin adición de agua y de un aceite que se usaba para cocinar papas fritas. Aunque AV, por definición, es un indicador de hidrólisis de triacilgliceroles, los resultados del estudio actual sugieren que AV también es un indicador de azelaoil-triacilgliceroles formados por la oxidación de triacilgliceroles. Investigaciones adicionales sobre AV, basadas en estas perspectivas, deberían conducir a una reducción de 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 compraron a 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 en 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 patatas fritas congeladas en un mercado de 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 térmico 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 mediante valoración Karl Fischer con reactivos Aquamicron utilizando un medidor de humedad CA-310 (Mitsubishi Chemical Analytech, Tokio, Japón). El color del aceite se midió utilizando un equipo 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 la placa 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 utilizaron como viscosidad.

Los ácidos grasos libres se analizaron mediante 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 h a 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 serie LC-20 equipado con un detector de fluorescencia (FLD-20A, Shimadzu, Kyoto, Japón). La separación se llevó a cabo en una columna Lichrosorb RP-8 (4,0 mm ID, 250 mm, 5,0 um, Merck, Darmstadt, Alemania) a 40 °C. El caudal de la fase móvil (A, agua; B, acetonitrilo) se ajustó a 1,0 ml/min. El gradiente fue el siguiente: 60% de la fase móvil B durante 15 min, 60-90% de la fase móvil B entre 15 y 30 min. Las longitudes de onda de excitación y emisión se establecieron en 365 nm y 412 nm, respectivamente. Se preparó una curva de calibración utilizando la relación de área entre el ácido oleico y el estándar interno35. La curva de calibración se utilizó 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 un 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 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 exploración de iones del 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 mediante UPLC-Tof/MS el aceite de canola calentado, sin derivatización de ADAM. 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 del ion producto con la selección de un ion precursor (Condición 4 en la Tabla complementaria S2).

Las separaciones por UPLC se realizaron utilizando una columna CORTECS C18 (2,1 mm de diámetro interno, 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 contiene ácido fórmico al 0,1% y acetato de amonio 10 mM; B, 2-propanol que contiene 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 la fase móvil B entre 0 y 15 min, 100% de la 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 utilizó leucina-encefalina como estándar 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 estableció en ± 5 mDa. Las composiciones elementales se predijeron basándose en masas precisas utilizando el software MassLynx v4.1.

Se utilizó GC-MS (cromatógrafo de gases Agilent 7890A acoplado con un sistema Agilent 5975C MS, Agilent, Little Falls, DE, EE. UU.) para determinar la cantidad total de azelaoil-triacilgliceroles. Los azelaoil-triacilgliceroles se metilesterificaron 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 GC DB-WAX (diámetro interno de 0,25 mm, 60 m, espesor de película de 0,25 μm, GL Science, Tokio, Japón). El horno de GC se programó de la siguiente manera: la temperatura inicial del horno fue de 40 °C durante 5 min, se aumentó a 190 °C a 3 °C/min y se mantuvo durante 5 min, y luego se aumentó a 240 °C a 10 °C/min. y se mantuvo durante 30 min. El caudal de helio se mantuvo constante en 1,2 ml/min. Se utilizaron el modo de ionización electrónica y el modo de monitor de exploración para analizar dicarboxilatos de dimetilo. Los picos se identificaron con referencia a estudios previos25 con algunas modificaciones. Se utilizaron cromatogramas de iones extraídos a m/z 152 y 143 para analizar azelato de dimetilo y heptadecanoato de metilo, respectivamente. Se construyó una curva de calibración basada en las proporciones de 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 minutos a partir de las 10:00 a. m. Se retiraron las patatas fritas y, después de un intervalo de 8 min, se frieron las siguientes patatas fritas congeladas a 180 °C durante 7 min. Este proceso se repitió hasta que se frieron seis grupos de papas fritas. El calentamiento del gasóleo se detuvo a las 11:30 horas. Se utilizó el mismo aceite para freír patatas 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 previa solicitud razonable.

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Los autores desean agradecer a la asistente de investigación 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 Funciones 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

Laboratorio de Innovación J-Oil Mills, Escuela de Graduados en Ciencias Agrícolas, Universidad de Tohoku, 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 de manuscrito-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 al autor Masayoshi Sakaino, Takashi Sano y Jun Imagi, pero no tuvo 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 que no hay conflicto de intereses.

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Sakaino, M., Sano, T., Kato, S. et al. Ácidos carboxílicos derivados de triacilgliceroles que contribuyen al aumento del valor ácido 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 de abril de 2022

Aceptado: 27 de junio de 2022

Publicado: 21 de julio de 2022

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

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