《Food and Humanity》：Evaluation of amaranth (
Amaranthus hypochondriacus L.) oil and bioactive compounds with Fourier transform infrared spectroscopy
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本研究利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）评估苋菜籽油质量，检测到维生素A、E及角鲨烯等成分，并计算了不同官能团的化合物含量，证实FTIR为油脂化学特性分析的可靠方法。
José Alberto Ariza Ortega | María Elena Ramos Cassellis | Quinatzin Yadira Zafra Rojas | Diana Patricia Olivo Ramírez | Luis Delgado Olivares | Joel Díaz Reyes
墨西哥伊达尔戈州自治大学，健康科学研究所，营养学学术领域，42090
摘要
本研究的目的是利用傅里叶变换红外（FTIR）光谱技术评估苋菜油及其生物活性化合物的质量。首先购买了1公斤苋菜种子并进行了均质处理，随后使用100克苋菜粉通过索克斯莱特萃取器（在60°C下使用己烷）提取油4小时。FTIR测量范围为400-4000 cm-1，并使用了脂肪酸、维生素A和E以及角鲨烯的标准样品。通过反卷积算法计算了芳香族（AR）、羰基（CA）、烷基（AL）、长链烷基（LCA）和亚砜（SU）化合物的含量。结果表明，苋菜油具有稳定性，因为在顺式双键（723 cm-1、914 cm-1、1417 cm-1、1654 cm-1和3010 cm-1处未检测到波数变化。维生素A和E以及角鲨烯的吸收峰分别位于3275 cm-1、3468 cm-1、806 cm-1、914 cm-1和1654 cm-1，这些峰对应于酚类官能团和双键。苋菜油的组成中，芳香族化合物含量为36.03 arbitrary units (au)，羰基化合物含量为119.53 au，烷基化合物含量为11.85 au，长链烷基化合物含量为150.83 au，亚砜化合物含量为139.76 au，这些成分在工业应用中具有优势。FTIR光谱技术是测定脂质化学性质的可靠方法。
引言
谷物属于禾本科（Poaceae）单子叶植物，其种子的特征是具有薄壁（例如水稻、玉米、小麦、燕麦、高粱、黑麦、大麦和小米）（Hermsen, 2023）。相比之下，双子叶植物产生的种子类似于谷物，但被归类为假谷物或伪谷物（Morales et al., 2021）。一些例子包括藜麦（Chenopodium quinoa）、奇亚籽（Salvia hispanica）、荞麦（Fagopyrum属）和苋菜（Amaranthus属）（Reyes-Bautista et al., 2023）。
Amaranthus属包含约70个物种，其中40种原产于美洲大陆，其余分布于澳大利亚、非洲、亚洲和欧洲（Chungkham and Singh, 2021）。苋菜种子含有微量营养素和大量营养素：水溶性维生素如B1（0.12 mg/100 g）、B2（0.20 mg/100 g）、B3（0.92 mg/100 g）和C（4.20 mg/100 g）（Schmidt et al., 2023），以及矿物质如钾（329.87 mg/100 g）、钙（272.03 mg/100 g）、铁（13.76 mg/100 g）和锌（5.81 mg/100 g）（Singh and Punia, 2020）。主要的大量营养素包括蛋白质（17%）（Grundy et al., 2020）、碳水化合物（61.43%）（Singh and Punia, 2020）和脂质（7%）（Procopet and Oroian, 2022）。
脂质是由碳、氢和氧组成的有机化合物。它们与微量营养素和大量营养素的结合赋予了结构多样性，通常根据化学结构分为简单脂质、复合脂质和衍生脂质（Nelson et al., 2021）。简单脂质主要是三酰甘油（甘油分子与三种脂肪酸形成的酯）（Nelson et al., 2021），在苋菜种子中占主导地位。主要的脂肪酸是饱和脂肪酸[棕榈酸（C16:0，7.3 mg/100 g）]和不饱和脂肪酸[油酸（C18:1，23.78 mg/100 g）]（Procopet and Oroian, 2022），主要作为能量来源（Nelson et al., 2021）。复合脂质与非脂质分子结合，如磷脂、糖脂或有机硫化合物，虽然含量较少，但在结构和功能上至关重要（Nelson et al., 2021）。衍生脂质既不属于简单脂质也不属于复合脂质，包括色素、脂溶性维生素和甾醇（Nelson et al., 2021）。
苋菜种子中的主要脂质衍生物包括维生素E（705-829 mg/kg）（Zhang et al., 2019）和角鲨烯（14.38 g/100 g油）（Srivastava et al., 2021），以及Amaranthus属叶片中的β-胡萝卜素（4.84 mg/100 g鲜重）（Gowele et al., 2019）。这些化合物具有抗氧化活性，可以保护不饱和烷基免受氧化，从而延长保质期，并在摄入后对细胞健康有益（Shahbaz et al., 2023）。傅里叶变换红外（FTIR）光谱技术为识别和定量油分子中的官能团提供了一种非破坏性的方法（Okere et al., 2022）。当红外辐射穿过样品时，部分辐射被吸收，产生反映分子吸收和透射的光谱图。这种光谱图形成了独特的分子指纹，吸收峰对应于化学键的振动频率。通过数学变换（傅里叶变换），计算机可以生成定性和定量评估结果，揭示生物活性化合物的结构和相互作用（Skoog et al., 2018; Yahui et al., 2024）。因此，FTIR是一种强大、快速且高度敏感的技术，无需繁琐的样品制备过程（El-Azazy et al., 2023）。
在这种情况下，FTIR光谱技术成为研究和优化苋菜油的有前景的方法（Pa?ko et al., 2024），有助于提高其在食品、化妆品和制药行业的应用价值（Baraniak and Kania-Dobrowolska, 2022）。因此，本研究的目的是利用傅里叶变换红外光谱技术评估苋菜油及其生物活性化合物的质量。
样本
本研究中使用的Amaranthus hypochondriacus L.种子采集于2022年7月17日，地点为墨西哥普埃布拉州的Tochimilco市。该市位于北纬18°50′至19°02′、西经97°18′至97°27′之间，平均海拔2060米，年降水量约为900毫米（Puebla州审计局，2024年）。种子的科学鉴定已通过国家机构确认。
表2显示了在FTIR光谱图中检测到的Amaranthus hypochondriacus L.油中顺式双键的吸收峰位置，分别为723 cm-1、914 cm-1、1648 cm-1、1654 cm-1和3006 cm-1（Lestari et al., 2025），见图1。
这些吸收峰在波数上没有向低频或高频的移动，也没有吸收强度的变化（图1），这与Daoud et al.（2019）在油水乳液中的研究结果一致。
FTIR光谱技术被证明是一种高效、快速且无需使用溶剂的分析方法，可用于识别Amaranthus hypochondriacus油的官能团并评估其化学成分。该技术通过与其他标准样品的光谱对比，成功检测到了与维生素A和E、角鲨烯及脂肪酸结构相关的官能团。
尽管FTIR无法在分子水平上进行化合物的特异性鉴定，但它提供了宝贵的信息。
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
