基于FTIR与HPLC技术的巴基斯坦本地大豆品种营养与植物化学成分比较分析及其健康应用潜力

《Food Science & Nutrition》：Comparative Analysis of Proximate, Nutritional, and Phytochemical Profiles of Soybean Varieties Using FTIR and HPLC

本综述系统比较了巴基斯坦本地三种大豆品种（Ajmeri、Willium-82和Rawal-I）的营养与植物化学特征。研究通过高效液相色谱（HPLC）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术，揭示了品种间在蛋白质（37.25%）、脂肪（21.99%）、异黄酮（如daidzein达935.6 μg/g）及抗氧化活性（如FRAP 14.51 mg TE/g）等方面的显著差异（p<0.05），为功能性食品开发与营养干预提供了重要数据支撑。

　　

1 引言

大豆（Glycine max）作为豆科植物，是全球重要的植物蛋白来源，其蛋白质含量高达35%–42%，显著高于其他豆类。它还富含矿物质（4.5%）、能量（430 kcal）和铁（10.5 mg），同时含有维生素B1（0.70 mg）和B2（0.35 mg）。大豆独特的脂肪含量（19%）也使其在 legumes 中脱颖而出。此外，大豆含有丰富的酚类化合物、黄酮类、植酸盐、皂苷和异黄酮，其中异黄酮（如daidzein、genistein和glycitein）因其抗癌和抗动脉粥样硬化特性而备受关注。在巴基斯坦，儿童营养不良问题严重，约35%的儿童体重不足，45%发育迟缓，16%消瘦，35%贫血，因此开发大豆作为替代蛋白源对应对蛋白质能量营养不良（PEM）具有重要意义。本研究旨在通过HPLC和FTIR技术，对巴基斯坦本地种植的三种大豆品种（Ajmeri、Willium-82和Rawal-I）进行营养和植物化学成分的比较分析，为食品加工行业提供品种选择依据。

2 材料与方法

研究选取了Ajmeri、Rawal-I和Willium-82三个大豆品种，样品来自巴基斯坦伊斯兰堡的NARC和费萨拉巴德的AARI。所有分析均进行三次重复。化学成分分析采用AOAC（2016）方法，测定水分、脂肪、蛋白质、纤维、矿物质和氮自由提取物（NFE）。矿物质（Fe、Mn、Mg、Zn）使用原子吸收光谱仪（AAS model 240）和火焰光度计（Model 410）测定。脂氧合酶（LOX）活性通过UV-VIS分光光度计在234 nm（LOX-1和LOX-2）和280 nm（LOX-3）测定，使用底物亚油酸，结果以每分钟吸光度表示。植物化学分析包括总酚含量（TPC）和总黄酮含量（TFC），TPC采用Folin-Ciocalteu法测定，以没食子酸当量（mg GAE/g）表示；TFC采用比色法，以儿茶素当量（mg CE/g）表示。异黄酮（daidzein、genistein、glycitein）通过HPLC（Agilent 1200系列）定量，使用ODS AM 303色谱柱，等度洗脱，流速0.8 mL/min，检测波长254 nm。傅里叶变换红外光谱（FTIR）使用Nicolet 6700系列光谱仪，在4000–400 cm^?1范围内采集光谱，分辨率4 cm^?1。抗氧化活性通过DPPH、FRAP和ABTS assay测定，DPPH和ABTS结果以 trolox 当量（mg TE/g）表示。数据采用单因素ANOVA和 post hoc HSD 检验，显著性水平为p<0.05。

3 结果与讨论

3.1 组成分析

三个大豆品种的近似组成显示显著差异（p<0.05）。水分含量在9.45%–10.45%之间，蛋白质在33.72%–37.25%之间，脂肪在19.04%–21.99%之间，灰分在4.49%–5.55%之间，NFE在11.29%–15.14%之间。Ajmeri的蛋白质含量最高（37.25% ± 1.50%），Willium-82次之（36.76% ± 1.65%），Rawal-I最低（33.72% ± 1.55%）。脂肪含量以Ajmeri最高（21.99% ± 1.03%），Rawal-I最低（19.04% ± 0.71%）。粗纤维含量Rawal-I最高（17.46% ± 0.85%），Ajmeri最低（12.98% ± 0.55%）。灰分含量Ajmeri最高（5.55% ± 0.25%），Rawal-I最低（4.49% ± 0.2%）。NFE含量Rawal-I最高（15.14% ± 2.21%），Willium-82最低（11.29% ± 1.15%）。这些变异可能源于遗传差异、农艺 practices 和环境因素。

3.2 矿物质分析

矿物质分析显示，品种间K、Fe、Mg、Ca、Na、Zn和Mn含量存在显著差异（p<0.05）。Ajmeri的矿物质含量最高：K 1975.15 ± 35.25 mg/100g，Mg 375 ± 6.50 mg/100g，Ca 270 ± 4.54 mg/100g，Fe 22.25 ± 0.65 mg/100g，Zn 5.54 ± 1.35 mg/100g，Na 4.25 ± 0.15 mg/100g，Mn 3.68 ± 0.11 mg/100g。总体趋势为Mn < Na < Zn < Fe < Ca < Mg < K。土壤肥力、作物轮作和遗传因素可能是导致变异的原因。

3.3 脂氧合酶活性

LOX-1、LOX-2和LOX-3活性在品种间均有显著差异。LOX-1活性在0分钟时，Ajmeri吸光度最低（0.29 ± 0.005），Rawal-I最高（0.28 ± 0.004）；在6分钟时，Rawal-I最高（1.35 ± 0.015），Ajmeri最低（0.67 ± 0.012）。LOX-2活性显示类似趋势，Rawal-I活性最高。LOX-3活性在pH 7.0下测定，Ajmeri从0到6分钟吸光度从0.38 ± 0.005增加到0.65 ± 0.02。总体而言，Ajmeri的LOX活性较低，表明其脂质过氧化潜力较小。

3.4 异黄酮HPLC分析

HPLC分析检测了三种异黄酮aglycones：daidzein、glycitein和genistein。Ajmeri的daidzein含量最高（935.6 μg/g），glycitein（72.2 μg/g）和genistein（1071.2 μg/g）也最高。Rawal-I的异黄酮含量最低：daidzein 292.4 μg/g，glycitein 45.5 μg/g，genistein 320.4 μg/g。Willium-82居中。异黄酮总含量Ajmeri最高（693 ± 541.9 μg/g），Rawal-I最低（219.2 ± 151.3 μg/g）。基因型、环境和其互作是影响异黄酮含量的主要因素。

3.5 FTIR光谱解析

FTIR光谱揭示了大豆品种中蛋白质、脂质和碳水化合物相关功能团的存在。在500–1500 cm^?1指纹区，可见碳-氧和碳-碳键的伸缩振动；1100 cm^?1处为蛋白质中碳-氮分子伸缩；1200–1500 cm^?1为脂肪酸分子（CH₂和CH₃）的伸缩。各品种因成分差异显示不同的伸缩强度，证实了其高营养价值。

3.6 植物化学分析

植物化学分析显示，TPC和TFC在品种间差异显著。Ajmeri的TPC最高（2.95 mg GAE/g），TFC最高（1.68 mg CE/g）；Rawal-I的TPC最低（1.35 mg GAE/g），TFC最低（0.44 mg CE/g）。抗氧化活性方面，DPPH assay显示Ajmeri最高（6.12 mg TE/g），Rawal-I最低（4.21 mg TE/g）；FRAP assay中Ajmeri最高（14.51 mg TE/g），Rawal-I最低（11.21 mg TE/g）；ABTS assay中Ajmeri最高（33.05 mg TE/g），Rawal-I最低（22.15 mg TE/g）。这些结果与酚类和黄酮类含量一致，表明Ajmeri具有最强的抗氧化潜力。

4 结论

本研究通过综合化学分析揭示了巴基斯坦本地大豆品种Ajmeri、Willium-82和Rawal-I在营养和植物化学 profiles 上的显著差异。Ajmeri在蛋白质含量（37.25%）、脂肪含量（21.99%）、异黄酮（如genistein 1071.2 μg/g）和抗氧化活性（如FRAP 14.51 mg TE/g）方面均表现最优，且LOX活性较低，表明其更适于食品加工和作为功能食品原料。这些 findings 为应对巴基斯坦的蛋白质能量营养不良（PEM）提供了科学依据，建议将Ajmeri品种用于开发高蛋白食品如豆腐和 meat analogs。然而，大豆的高脂含量在加工中可能带来挑战，需通过酶失活、高压处理或脱胶等技术控制。未来研究应聚焦于加工优化和品种推广，以最大化其健康效益。