栓皮栎橡实植物化学与代谢组学分析揭示种内变异、营养功能潜力及丰富微生物组

为解决栓皮栎橡实在食品开发中的标准化与安全性问题，研究人员通过整合近红外光谱(NIRS)、高效液相色谱(HPLC)和非靶向超高效液相色谱-串联质谱(UHPLC-MS/MS)等技术，对14株西班牙不同地区栓皮栎橡实开展系统分析。研究发现橡实存在显著种内变异，鉴定出1189种代谢物，包括高淀粉含量、不饱和脂肪酸优势及钙钠富集特征，并首次揭示橡实内存在丰富微生物组。该研究为橡实资源在可持续食品系统中的高值化利用提供了分子标记和品质评估依据。

　　

在地中海地区延续千年的传统饮食中，栓皮栎（Quercus ilex）的橡实曾是人类重要的食物来源，其制成的面粉、坚果和衍生品至今仍是西班牙"德埃萨"（Dehesa）生态系统的特色产物。随着联合国可持续发展目标（SDGs）对植物基食品的倡导，这颗曾被遗忘的"森林果实"正重新引发科学界关注。然而当前全球食品系统严重依赖水稻、小麦和玉米等少数作物，而像栓皮栎这类具有高营养价值的野生资源却长期未被充分开发利用。更关键的是，橡实的化学成分存在巨大种内变异，其苦味程度、大小和营养成分的差异直接影响食用品质，但至今缺乏系统性的品质评价体系。

为破解这些难题，来自西班牙科尔多瓦大学的研究团队在《Future Foods》发表了一项开创性研究。研究人员采集了西班牙境内14株栓皮栎的橡实样本，根据当地居民的传统知识将其按苦味程度分为低、中、高三组。运用多组学联用策略，通过近红外光谱(NIRS)分析宏观营养成分，结合比色法测定淀粉、酚类等含量，采用高效液相色谱(HPLC)定量单糖，并利用超高效液相色谱-串联质谱(UHPLC-MS/MS)进行非靶向代谢组学分析。矿物元素检测采用原子吸收光谱法，同时通过DPPH和ABTS法评估抗氧化活性。

研究结果揭示：

1. 1.

   形态与理化特征分析

   通过测量橡实重量、体积等参数发现，大果型橡实（体积>5 mL）多属低苦味组，而两个最小样本（13号和14号个体）恰是苦味最强的。NIRS数据显示淀粉含量高达60.37-68.60%，脂肪5.20-16.37%，且不饱和脂肪酸占比超60%，其中油酸(57-75%)和亚油酸(5-20%)构成主要成分。高苦味橡实表现出最低脂肪含量（仅5.2%）但酚类物质高出十倍的有趣现象。

2. 2.

   代谢组学特征谱

   从4811个代谢特征中鉴定出1189种化合物，其中227种为所有样本共有，包括有机酸衍生物(21.7%)、脂类(18.2%)等。首次在栓皮栎中检测到apocynin、secologanin等新化合物。特别值得注意的是，102种代谢物被确认为微生物来源，主要来自曲霉属(Aspergillus)和链霉菌属(Streptomyces)，暗示橡实内存在独特的种子相关微生物组。

3. 3.

   营养与功能特性比较

   与传统坚果相比，栓皮栎橡实具有中等的能量值（444-508 kcal），但钙含量（97.85-131.49 mg/100g）显著高于多数坚果。抗氧化活性测定显示，高苦味组DPPH值达0.12 mmol TE/g DW，与总酚含量呈正相关。通过主成分分析(PCA)成功将样本分为三组，其中13号个体因富含微生物代谢物而显著分离。

这项研究首次建立了栓皮栎橡实的综合化学指纹图谱，为后续品种选育提供了分子标记。发现的高淀粉低脂型个体（如10号）适合食品工业应用，而高酚类含量的苦味个体则具有开发生物活性物质的潜力。更突破性的发现是揭示了橡实内存在功能性微生物组，这为理解植物-微生物互作开辟了新视角。研究人员建议将代谢特征与形态参数结合，构建橡实品质分级标准，这对推动地中海地区特色农林业资源的高值化利用具有重要实践意义。