金合欢蜂花粉的质量特性及其各参数之间的相关性

《ACS Food Science & Technology》：Quality Characteristics of Acacia Bee Pollen and the Correlation between Parameters

本研究通过靶向UHPLC-HRMS代谢组学方法，系统分析了14种加拿大草原小型水果的66种酚类化合物组成及抗氧化活性，发现Saskatoon berries酚类含量最高（2102.5 mg/kg），且具有独特的代谢特征。主成分分析和聚类分析表明，不同水果的酚类组成存在显著差异，其中Saskatoon berries因富含黄酮醇和花青素而显著区别于其他物种。研究证实这些水果作为功能食品在抗氧化、抗炎和抗癌方面的潜力，并建议未来需结合机制研究验证其健康效益。

　　加拿大草原小浆果因其潜在的健康益处而引起了广泛关注，包括心血管保护和抗癌作用。本研究采用了一种靶向超高效液相色谱与高分辨率质谱（UHPLC-HRMS）代谢组学方法，对14种草原小浆果物种进行分析，以量化66种酚类化合物，同时评估水分、脂肪、矿物质含量、总黄酮和总酚含量（TPC）。抗氧化能力则通过高铁还原抗氧化能力（FRAP）和自由基清除试验进行测定。研究发现，花青素在大多数浆果中占主导地位，尤其在酸浆果和蓝莓中，超过80%的总酚含量由花青素构成。红醋栗和 gooseberries（鹅莓）则含有更高比例的异黄酮和黄酮醇，而酸樱桃则表现出显著的原花青素和羟基肉桂酸贡献。Saskatoon浆果（加拿大小浆果）的总酚含量最高（2100 mg/kg），且具有平衡的黄酮类化合物分布。主成分分析（PCA）显示，Saskatoon浆果与其他物种明显聚类，反映了其独特的代谢组学特征。Nannyberries（ nannyberry）表现出最强的FRAP活性，而鹅莓和高丛接骨木浆果的活性最低。这些发现突出了草原浆果在植物化学成分上的多样性，以及它们在功能性食品和营养补充剂中的应用潜力。

近年来，人们对浆果中酚类化合物的兴趣日益增长，这些化合物被证明在体外具有高抗氧化能力，因此引发了对它们在其他功能性食品中健康益处的进一步研究。然而，目前关于加拿大草原小浆果的酚类化合物组成、丰富度和功能特性方面的数据仍然有限。现有文献主要集中在如蓝莓、蔓越莓和草莓等商业品种上，留下了对加拿大草原浆果及其与相关物种相比的潜在独特酚类标记的了解空白。此外，以往的研究大多关注总酚含量或抗氧化活性，而未广泛应用靶向高分辨率质谱与多元分析相结合的方法对多种草原物种进行分析。本研究通过采用UHPLC-HRMS方法和多元分析，填补了这些研究空白，提供了新的数据，并展示了这些浆果在健康促进中的重要性。

本研究中的样本来自加拿大曼尼托巴省温尼伯市100公里范围内的多个地点，包括酸樱桃、酸浆果、Saskatoon浆果、红醋栗、野生葡萄、雪莓、鹅莓、高丛接骨木浆果、黑醋栗、野生草莓、haskap浆果、野生蓝莓、沙棘（buckthorn）和 nannyberry。每种小浆果在采集时根据形态特征进行识别，使用曼尼托巴植物志和当地野外指南确认其种类。对于形态特征相似的物种（如Ribes属和Viburnum属），通过叶形、果实簇排列和茎的特征来支持准确的鉴定。所有样本仅在完全成熟/可食用阶段采集，以确保不同地点的酚类化合物含量一致。每种浆果类型被组合成一个复合样本，其中一部分用于测定水分含量，采用标准烘箱干燥法。随后，将复合浆果进行冷冻干燥（约150小时）以去除水分。冷冻干燥后的样品（2克）用液氮研磨，以保持样品中酚类化合物的组成。所有浆果样品均与种子一起研磨，并储存在?80°C的密封 Falcon 管中，直到进一步分析。

为了评估水分、脂肪和矿物质含量，研究使用了冷冻干燥后的浆果粉末，并将其送往温尼伯中央测试实验室，采用加拿大标准委员会认证的方法进行分析。脂肪含量通过CTL-FSOP方法测定，水分含量通过CTL-MASOP方法测定，矿物质含量通过CTL-MICPSOP方法测定。结果显示，不同浆果在营养成分上存在显著差异，反映了其独特的生化特征和潜在的健康益处。在水分含量方面，haskap浆果的水分含量最高（90.35%），与最低的干物质含量（9.65%）相对应。相反，野生葡萄和沙棘的水分含量相似（约12.8%），导致相对较高的干物质含量（87.1%）。酸浆果在所有浆果中水分含量最高（22.24%），干物质含量最低（77.76%）。脂肪含量也因浆果种类而异，野生葡萄的脂肪含量最高（5.19%），而其他浆果的脂肪含量普遍较低，一般在1.18%到2.56%之间。这种脂肪含量的差异可能归因于浆果的脂质组成和细胞结构的不同，野生葡萄可能提供了比其他浆果更丰富的能量密集型营养。

矿物质组成显示了显著的多样性。钾含量在所有浆果中都较高，范围从Saskatoon浆果的0.45%到酸樱桃的2.13%。钙含量相对较低，其中酸樱桃的含量最高（0.45%）。铁含量存在差异，鹅莓的铁含量（14.32 mg/kg）不到酸樱桃（40.15 mg/kg）的一半。锰含量在Saskatoon浆果中特别高（53.40 mg/kg），表明其作为这种微量元素的优质膳食来源的潜力。锌含量在雪莓（19.35 mg/kg）和酸樱桃（20.60 mg/kg）中最为显著，提示它们作为这种微量营养素来源的重要性。这些矿物质不仅贡献于浆果的营养构成，还在抗氧化防御机制中发挥关键作用。例如，铁、锰和锌作为金属酶（如超氧化物歧化酶和过氧化氢酶）的必需辅因子，直接清除活性氧物种，减少氧化应激。此外，土壤矿物质可利用性、植物应激反应和浆果采收时的成熟度可以调节矿物质积累和酚类生物合成，从而影响这些浆果的抗氧化能力。

为了优化和应用这些益处，精确识别和可靠量化酚类化合物是必不可少的，这需要应用先进的分析技术，如高分辨率质谱。传统的比色分析和液相色谱方法提供了有用但有限的信息，因为它们在分析复杂浆果基质中的多种分析物时缺乏灵敏度和特异性。UHPLC-HRMS提供了优越的分析物分离效率、灵敏度和质量准确性，使得即使在低丰度和复杂基质中也能精确检测和量化多种酚类化合物。此外，UHPLC-HRMS分析还能够提供有关分析物的准确质量、碎片离子和保留时间的信息，从而支持更详细的酚类化合物组成分析。这些分析方法已被用于确定66种酚类化合物的含量，并通过统计学方法对结果进行验证，以确保分析的准确性和可靠性。

在本研究中，66种酚类化合物的含量在不同浆果类型中表现出显著差异。例如，Saskatoon浆果的总酚含量最高（2102.5 mg/kg），其次是酸浆果（1354.3 mg/kg）和蓝莓（1190.9 mg/kg）。酸浆果的总酚含量与蓝莓相比，显示了其独特的酚类化合物分布。此外，不同浆果类型的酚类化合物含量也反映了它们在健康促进中的潜在作用。Nannyberries（ nannyberry）表现出最高的总酚含量和抗氧化能力，而鹅莓和高丛接骨木浆果则表现出最低的活性。这些结果表明，不同浆果类型的生物活性化合物含量存在显著差异，强调了在不同浆果中摄入高抗氧化物质的重要性。

通过靶向代谢组学分析，研究揭示了不同浆果类型中酚类化合物的组成。例如，花青素在所有测试的浆果中占主导地位，而异黄酮和黄酮醇则在红醋栗和鹅莓中更为显著。此外，酸樱桃中还含有原花青素和羟基肉桂酸，而Saskatoon浆果则表现出独特的黄酮醇组成。研究还使用了PCA和K-means聚类分析，以减少大量数据集的维度并揭示浆果之间的化学相似性。PCA分析显示，Saskatoon浆果与其他浆果明显聚类，反映了其独特的代谢组学特征。K-means聚类分析进一步支持了这一发现，表明不同浆果在酚类化合物组成上存在明显的化学相似性。例如，Cluster 1包括黑醋栗和haskap浆果，显示出较高的异黄酮、黄酮醇、黄烷和羟基肉桂酸含量。Cluster 2仅包括Saskatoon浆果，显示出高含量的黄酮醇、羟基肉桂酸和花青素。Cluster 3包括野生蓝莓和酸浆果，显示出异黄酮、黄酮醇和黄烷的中等水平。Cluster 4包括沙棘、红醋栗、野生葡萄和酸樱桃，显示出异黄酮、黄酮醇、黄烷、羟基肉桂酸和花青素的高含量。Cluster 5包括野生草莓、鹅莓、高丛接骨木浆果、nannyberry和雪莓，显示出中等水平的黄酮醇、黄烷和羟基肉桂酸含量，而异黄酮和花青素的含量较低。这些聚类分析结果不仅揭示了不同浆果在酚类化合物组成上的多样性，还提供了对它们在功能性食品和营养补充剂中的应用潜力的深入理解。

此外，研究还评估了不同浆果的抗氧化能力，通过FRAP和DPPH自由基清除试验进行。结果显示，nannyberries的抗氧化能力最强，而鹅莓和高丛接骨木浆果的抗氧化能力最弱。这些发现强调了酚类化合物在决定浆果抗氧化能力中的作用，并突出了不同浆果在健康促进中的潜力。例如，Saskatoon浆果的高总酚含量可能与其较强的抗氧化活性有关，而酸浆果的高花青素含量可能与其较高的抗氧化能力相关。通过这些分析，研究不仅揭示了不同浆果的抗氧化能力，还为它们在功能性食品和营养补充剂中的应用提供了依据。

研究还发现，不同浆果的酚类化合物组成存在显著差异，这可能与它们的基因型、植物生理特征、环境和农业条件以及采收时的成熟度有关。例如，Saskatoon浆果的高总酚含量可能与其独特的基因型和环境条件有关，而红醋栗和鹅莓的高异黄酮含量可能与其生长环境和生理特征相关。此外，不同浆果在营养成分上的差异也反映了它们在健康促进中的不同潜力。例如，haskap浆果的水分含量最高，而野生葡萄的脂肪含量最高，Saskatoon浆果和酸樱桃则富含锰和铁。这些数据不仅提供了对加拿大草原小浆果的全面了解，还为它们在健康促进中的应用提供了科学依据。

本研究通过UHPLC-HRMS方法和多元分析，揭示了加拿大草原小浆果在酚类化合物组成和抗氧化能力方面的多样性。这些发现不仅填补了现有研究的空白，还为未来的研究和开发提供了新的视角。例如，Saskatoon浆果的独特代谢组学特征可能使其在功能性食品和营养补充剂中具有重要价值。此外，不同浆果的酚类化合物组成可能为个性化营养和健康促进提供依据。通过这些研究，我们可以更好地理解加拿大草原小浆果在健康促进中的作用，并探索它们在功能性食品和营养补充剂中的应用潜力。这些浆果的多样性不仅体现在其化学组成上，还体现在它们的营养价值和健康益处上，为开发新型功能性食品和营养补充剂提供了重要的资源。