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Cis-trans异构对脂肪酸热氧化行为和HepG2细胞氧化损伤的影响研究

批准号:
32060579
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
35.0 万元
负责人:
张伟敏
依托单位:
学科分类:
食品安全与品质控制
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张伟敏

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
油脂氧化一直是受人关注的重要课题,然而目前关于反式脂肪酸的氧化机制及其氧化产物危害作用的研究甚少。根据顺式不饱和脂肪酸氧化理论和烷烃双键的反应特点,我们推测Cis-trans异构影响脂肪酸热氧化行为并对HepG2细胞氧化损伤造成差异。鉴于此,本项目拟采用油酸为研究对象,利用量子化学密度泛函理论方法对顺式和反式油酸热氧化反应机制进行理论计算,明确其理论机理;构建单一顺式和反式油酸模拟体系研究其氧化产物形成途径;通过体外细胞实验探讨顺式和反式油酸氧化产物对 HepG2细胞的毒性和氧化损伤作用差异。通过现代量子化学理论计算与传统实验相结合方法,从活化能、热力学和氧化动力学等角度阐明Cis-trans异构对油酸热氧化稳定性、氧化产物以及氧化产物对HepG2细胞活性作用的影响,以便为其他TFAs氧化产物形成和危害作用机制的研究提供理论基础,同时为预防TFAs氧化产物的潜在危害风险提供科学依据。
英文摘要
Lipid oxidation has always been an important topic that attracts people's attention. However, there are few studies on the oxidation mechanism of trans-unsaturated fatty acids and their oxidation products’ harm. According to the cis-unsaturated oxidative oxidation theory and the reaction characteristics of alkane double bonds, it was speculated that cis-trans isomerism affects the thermal oxidation behavior of fatty acids and causes their different oxidative damage in HepG2 cells. This project intends to calculate and clarify the theoretical mechanism on the thermal oxidation of cis/trans oleic acid by density functional theory using oleic acid as the material. Establishing a single cis/trans oleic acid simulation system to explore the formation pathway of their oxidation products. In addition, using cell model in vitro to explore different toxicity and oxidative damage of cis-trans oleic acids oxidation products to HepG2 cells. Combining quantum chemical theoretical calculation and traditional experiments to investigate the effects of cis-trans oleic acid isomerism on the thermal oxidation stability, as well as the damage effects of their oxidation products to HepG2 cells based on activation energy, thermodynamics, and oxidation kinetics. This project provides a theoretical basis for the researches on the formation and harm mechanism of other trans-unsaturated fatty acid oxidation products. It also provides a scientific basis for preventing the potential hazard risks of trans-unsaturated fatty acid oxidation products.
食用油脂的氧化是食品安全的重要议题,顺/反式脂肪酸的空间结构差异显著影响其氧化行为及产物特性。然而,其对热氧化难易程度、氧化产物特性及潜在危害性的影响尚不明确。本研究以油酸甲酯和反式油酸甲酯为对象,构建常温和高温热氧化模型,结合量子力学密度泛函理论和实验方法,系统分析顺/反异构对氧化稳定性及产物的影响,并通过体外细胞实验评估氧化产物对HepG2细胞的毒性及氧化损伤差异。主要结果如下:.(1)常温热氧化模型分析显示,顺/反油酸甲酯含量随时间显著减少,反式油酸甲酯的反应量为顺式油酸甲酯的69%,产物种类较少。主要氧化产物中,顺式油酸甲酯以10-氢过氧基-反-8-十八碳烯酸为主,反式油酸甲酯以11-氢过氧基-顺-9-十八碳烯酸为主。常温氧化生成大量自由基但产物浓度低,反式油酸甲酯热降解温度较顺式油酸甲酯高12℃,氧化稳定性更强。.(2)高温下,反式油酸甲酯热降解量低于顺式6.72%,主要生成9-氢过氧基-反-10-十八碳烯酸等氧化产物。初期以双键位置异构为主,后期以断裂和聚合为主。反式油酸甲酯自由基强度及氧化产物特征峰增加量均低于顺式油酸甲酯,醛类和酯类为主要氧化产物,其中顺式油酸甲酯生成醛类的时间早于反式油酸甲酯。.(3)研究表明,油酸甲酯与反式油酸甲酯的氧化机理存在差异。初期主要氧化产物为11-氢过氧基-顺-9-十八碳烯酸,后期则以9-氢过氧基-十八碳烯酸为主。反式油酸甲酯虽发生热氧化,但稳定性优于顺式油酸甲酯,自由基链式反应中其ΔG比油酸甲酯低1.3–13.6 kJ/mol,表明其更难氧化。.(4)通过HepG2细胞模型研究发现,顺式和反式油酸甲酯氧化产物均随热氧化时间延长而加重氧化损伤。在相同条件下,反式油酸甲酯ROS水平更高,抗氧化酶活性更低,显示更强的氧化应激。RT-PCA分析表明,反式油酸甲酯抑制Keap-Nrf2/HO-1/NQO1通路激活,显著削弱细胞抗氧化能力。.本研究系统探讨了顺/反异构对油酸甲酯热氧化行为及机制的影响,明确了反式油酸甲酯在组分含量和热氧化稳定性上优于顺式,但其氧化产物对细胞的损伤更严重,为顺/反脂肪酸的氧化规律及健康风险评估提供了科学依据。
低温等离子体修饰椰子球蛋白提高椰浆自乳化能力的机制
  • 批准号:
    32260609
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    33万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    张伟敏
  • 依托单位:
鼠尾草酸抑制食用油热加工过程中反式脂肪酸形成的机理研究
  • 批准号:
    31660495
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    40.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    张伟敏
  • 依托单位:
国内基金
海外基金