利用非靶向超高性能液相色谱-质谱（UHPLC–HRMS）和气相色谱-质谱（GC–MS）技术进行的比较代谢组学分析揭示了干燥姜黄在受热过程中发生的化学变化

《Food Chemistry: Molecular Sciences》：Comparative metabolomic profiling using untargeted UHPLC–HRMS and GC–MS reveals thermal-induced chemical changes in dried turmeric

姜黄（Curcuma longa）韩国ulgeum与印度turmeric在热处理（180℃）下，通过UHPLC-HRMS和GC-MS分析代谢物变化，发现curcuminoids等热敏感成分降解，生成vanillin、dehydrozingerone等新化合物。PCA和ANOVA显示，ulgeum因富含sesquiterpenes（如β-elemenone、curcumenone）具有更稳定的代谢响应，而turmeric以curcuminoids为主且降解更显著。代谢物经理论吸收率（%ABS）和Caco-2渗透性分析，vanillin、dehydrozingerone等酚类及sesquiterpenes具有高吸收潜力（>93%）和较强肠道渗透性（log Papp 1.2-1.5），提示热处理可能增强其生物活性。

　　该研究聚焦于韩国栽培的姜黄（ulgeum）与印度栽培的姜黄（turmeric）在热处理过程中的生物活性化合物变化。姜黄属于姜科植物，广泛用于传统医学和现代食品工业，其主要生物活性成分包括姜黄素类、酚酸类、黄酮类、萜类、酚基丙烯酸类、倍半萜烯类及挥发性精油。这些化合物不仅赋予姜黄独特的药理活性，还对它的营养功能和健康效益产生重要影响。然而，由于热处理是姜黄加工过程中常见的步骤，其对生物活性化合物稳定性与生物活性的改变尚未得到充分研究。本研究通过使用超高效液相色谱-高分辨率质谱（UHPLC–HRMS）和气相色谱-质谱（GC–MS）技术，对两种姜黄品种在不同热处理时间下的代谢物组成进行了非靶向分析，并结合多变量统计方法，如主成分分析（PCA）和方差分析（ANOVA），揭示了热处理对姜黄代谢物的影响。

研究发现，热处理显著改变了姜黄的代谢物组成，其中一些生物活性化合物如姜黄素类和倍半萜烯类会经历降解，而另一些则会生成新的代谢物。例如，随着热处理时间的延长，姜黄素类的含量显著下降，这可能与其结构中的β-二酮基团对热敏感有关。与此同时，一些新的代谢物如香草醛（vanillin）、脱氢姜黄素（dehydrozingerone）、α-甲基肉桂酸（α-methylcinnamic acid）和β-元素酮（β-elemenone）则被检测到，这些化合物在热处理过程中形成，并表现出一定的生物活性，如抗氧化和抗炎作用。此外，研究还发现韩国姜黄相较于印度姜黄，在热处理过程中生成了一些独特的代谢物，如β-元素酮和香叶酮（curcumenone），这可能与其栽培环境和加工方式的差异有关。

从热处理对姜黄代谢物的影响来看，热处理不仅改变了其原有的化合物组成，还可能促进了某些具有潜在生物活性的新代谢物的形成。例如，韩国姜黄在热处理过程中表现出更丰富的倍半萜烯类化合物，而印度姜黄则以姜黄素类为主。这一差异可能源于两地不同的气候条件和栽培习惯。韩国的生长周期较短，气候较冷，促使姜黄以块茎形式生长，而印度的生长周期较长，气候较温暖，更有利于根茎的形成。这种差异在热处理过程中进一步显现，影响了不同品种姜黄的代谢物动态变化。

研究还评估了这些热处理后形成的代谢物的理论吸收率和Caco-2细胞渗透性，以判断其在人体内的生物可利用性。结果表明，某些代谢物如脱氢姜黄素和α-甲基肉桂酸表现出较高的理论吸收率和良好的渗透性，这可能使其在食品和功能性食品中的应用潜力更大。相比之下，姜黄素本身的生物可利用性较低，可能与其分子量和极性有关，而其降解产物则可能具有更高的生物活性和吸收率。

通过多变量统计分析，研究人员发现韩国姜黄和印度姜黄在热处理后的代谢物组成存在显著差异。PCA分析显示，不同热处理时间下的样本在代谢物组成上表现出明显的聚类特征，而ANOVA分析进一步揭示了某些代谢物在热处理过程中的显著变化趋势。这些结果表明，热处理不仅影响了姜黄中某些关键化合物的稳定性，还可能通过生成新的代谢物来增强其功能特性。

此外，研究还强调了热处理对姜黄生物活性的影响。虽然热处理会导致一些化合物的降解，但同时也可能促进其他具有潜在生物活性的代谢物的形成。例如，香草醛和脱氢姜黄素等化合物在热处理后表现出较强的抗氧化能力，而某些倍半萜烯类化合物如β-元素酮则在热处理过程中显示出较高的渗透性，可能更易被人体吸收。这些发现为姜黄在食品和功能性食品中的应用提供了新的视角，即热处理不仅不会完全破坏其生物活性，反而可能通过生成新的代谢物来提升其功能性价值。

综上所述，该研究通过系统分析韩国姜黄和印度姜黄在热处理过程中的代谢物变化，揭示了热处理对这两种植物材料的生物活性成分稳定性及转化路径的影响。研究结果不仅有助于理解姜黄在加工过程中的化学变化，也为优化其在食品和营养领域的应用提供了科学依据。此外，研究还为未来进一步探索姜黄的生物活性代谢物及其在人体内的吸收和利用机制提供了重要的数据支持。