综述：番石榴代谢组学：番石榴果实及其副产物的品质、农艺性状、成分与营养保健应用的综合评述

这篇综述系统阐述了代谢组学技术（LC-MS/GC-MS/NMR）在番石榴（Psidium guajava L.）研究中的应用，涵盖果实成熟调控（乙烯/1-MCP）、营养活性（维生素C/酚类/类胡萝卜素）、副产物（果皮/种子/叶片）的增值利用（抗氧化/抗糖尿病/抗菌），为提升果实品质和开发功能食品提供科学依据。

　　

植物代谢组学技术与典型工作流程

植物代谢组学研究分为靶向和非靶向策略。非靶向方法通过LC-MS、GC-MS和NMR等技术全面分析样本中的代谢物，揭示植物生长、胁迫响应等生物学过程。以番石榴为例，其研究流程包括：

1. 样本制备：采用50%乙醇水溶液高效提取酚类与黄酮类物质
2. 分析技术选择：
   • LC-MS适用于中等极性化合物（如酚酸、黄酮）
   • GC-MS专长于挥发性成分（如萜烯、酯类）
   • NMR提供结构信息但灵敏度较低
3. 数据解析：通过PCA、OPLS-DA等多元统计分析区分样本类别，结合GNPS、METLIN等数据库进行代谢物注释

代谢组学在提升番石榴果实品质中的应用

营养与健康价值

番石榴被誉为"热带水果皇后"，其维生素C含量是柑橘的4-7倍。代谢组学研究发现：

• 抗糖尿病活性：乙醇提取物中的曲酸（0.33 mg/mL）和5-羟甲基糠醛（2.76 mg/mL）通过抑制肠道葡萄糖吸收发挥作用
• 抗血小板聚集：UPLC-DAD-ESI-QTOF-MS鉴定出槲皮素苷元和原花青素是关键活性成分

成熟与采后调控

果实成熟涉及复杂的代谢重编程：

• 成熟标志物：GC-MS显示未熟果富含苹果酸（2倍于成熟果），而成熟果蔗糖含量提升1.5-2倍
• 激素调控：UPLC-QTOF-HRMS发现ABA和乙烯前体ACC在黄熟期（MY）显著积累
• 干燥工艺：真空干燥最佳保留多酚（如VD红肉品种总酚含量最高），冻干则更好保持挥发性香气成分

副产物的代谢特征与增值应用

果肉加工副产物

• 果渣：HPLC-UV-MS-TOF鉴定27种酚类，其不溶性结合态酚类占比高（TPC=22.32 mg GAE/g）
• 纯e副产品：脱渣环节番茄红素含量达17 mg/100g（干重），与抗氧化活性显著相关（r=0.977）

种子资源化利用

• 脂肪酸：GC-MS显示种子油含77.3%亚油酸和9.4%油酸
• 植物甾醇：超临界CO₂提取物中β-谷甾醇达18.5 mg/g

叶片的生物活性

• 抗腹泻：¹H-NMR指纹图谱与8种生物活性显著相关
• 发酵增效：乳酸菌发酵使没食子酸含量提升3倍，抗氧化与抗糖基化活性增强

未来研究方向

1. 建立基于代谢标志物的番石榴品种优选体系
2. 开发副产物高值化利用的绿色提取工艺（如PLE提取）
3. 解析萜烯类物质（如β-石竹烯）在植物防御中的作用机制