南美大查科地区Cynophalla retusa果荚的化学特征与生物活性研究：一种潜在的功能性食品资源

本研究针对南美大查科地区传统食用植物Cynophalla retusa（异名：Capparis retusa）的加工果荚，系统开展了化学成分分析与生物活性评价。研究人员通过现代色谱-质谱联用技术鉴定出33种生物活性成分（包括生物碱、酚类及脂肪酸衍生物），并发现其富含蛋白质（19.73 g/100g）和膳食纤维（33.25 g/100g）。研究证实该植物提取物具有显著的α-葡萄糖苷酶抑制活性（IC50 0.76 μg/mL）和免疫调节作用，且急性毒性试验显示其安全性良好。该研究为开发新型功能性食品和代谢综合征防控策略提供了科学依据，对促进干旱地区食物资源可持续利用具有重要意义。

　　

在南美洲广袤的大查科地区（Gran Chaco），干旱贫瘠的土地上生长着许多具有潜在食用价值的野生植物。其中，Cynophalla retusa（异名Capparis retusa）作为一种传统被美洲原住民食用的 Capparaceae（山柑科）植物，其果荚经过复杂加工后可作为食物来源。然而，随着现代饮食模式的改变，这种需要繁琐加工才能食用的传统食材正逐渐被遗忘。更令人担忧的是，全球食物和营养安全面临严峻挑战，特别是在发展中国家，数百万人遭受食物不安全微量营养素缺乏的双重困扰。饮食多样性下降和高度加工、营养贫乏食品消费增加，使这一问题日益恶化。

在此背景下，药用植物和天然产物作为生物活性化合物的来源日益受到关注，其应用范围从膳食补充剂到预防和治疗领域的保健剂。虽然先前研究报道了C. retusa果荚的基本组成和传统加工对其成分的影响，但其具体的营养成分、生物活性成分及其健康促进效应仍不清楚。为了解决这一问题，研究人员对来自巴拉圭查科地区的C. retusa加工果荚进行了系统的化学分析和生物活性评价，研究成果发表在《Food Chemistry Advances》上。

研究人员采用多种先进技术手段开展本研究。通过气相色谱（GC）和核磁共振（NMR）分析脂肪酸组成；利用高效液相色谱-串联质谱（HPLC-MS/MS）技术鉴定次级代谢产物；采用体外酶抑制实验评估对α-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶和胰腺脂肪酶的抑制作用；通过小鼠急性毒性实验和鼠脾淋巴细胞增殖实验评价安全性和免疫调节活性。所有实验均使用从巴拉圭查科地区采集的植物样本，并遵循相关的伦理学指南。

3.1. 近似组成、总酚含量和抗氧化能力

研究人员首先对C. retusa果荚和种子的基本营养成分进行了全面分析。结果显示，新鲜果荚平均长度为7.44±1.71厘米，宽度为1.05±0.35厘米，重量为10.58±1.35克，每个果荚含有3-10粒种子。

从营养成分来看，整个果荚的主要成分是膳食纤维（33.25%）和蛋白质（19.73%），而种子则主要含有脂类（29.01%）、膳食纤维（25.5%）、蛋白质（17.97%）和碳水化合物（18.34%）。种子的热量值较高（483卡路里/100克），这主要归因于其脂类和碳水化合物含量。

在矿物质含量方面，种子中的磷（299.25±6.62 mg/100g）、镁（162.36±6.76 mg/100g）和铁（4.04±0.85 mg/100g）含量显著高于整个果荚。然而，研究也发现果荚中含有一些抗营养因子，如植酸盐（1950±316 mg/100g）、草酸（191±1 mg/100g）和硝酸盐（1189±355 mg/kg）。

抗氧化能力分析表明，整个果荚的总酚含量（TPC）为1475±80 mg GAE/100g样品，显著高于种子（83.98±18.07 mg GAE/100g样品）。ABTS和ORAC-FL抗氧化能力测定结果也显示整个果荚的抗氧化能力优于种子。

与普通菜豆（P. vulgaris）相比，C. retusa果荚的蛋白质含量较低，但膳食纤维含量更高。种子的含油量（37.53±2.83 g/100g）与地中海地区的C. spinosa种子（27-38 g/100g）相似。

3.2. 脂肪酸组成

研究人员对C. retusa种子的油脂成分进行了详细分析。气相色谱分析显示，种子油中主要含有不饱和脂肪酸，其中油酸（C18:1）占主导地位（GC分析为33.04%，NMR分析为39.46%）。omega-6/omega-3的比例为2.39。

通过GC/MS分析鉴定出的主要脂肪酸包括油酸C18:1（33.04%）、棕榈酸C16:0（29.09%）和硬脂酸C18:0（15.38%）。亚油酸和亚麻酸的含量分别为9.79%和4.08%（GC分析）或17.50%和5.03%（NMR分析）。研究还发现了一些较少见的脂肪酸，如十五烷酸（C15:0）和十七烷酸（C17:0）。

NMR分析证实，C. retusa种子中的脂质是脂肪酸形式，不存在甘油酯。饱和脂肪酸占总量的38.02%，单不饱和脂肪酸（MUFA）和多不饱和脂肪酸（PUFA）分别贡献了39.46%和22.52%。

与巴西半干旱地区的C. flexuosa种子相比，C. retusa种子的脂肪酸组成表现出相似趋势，但与地中海地区的Capparis spinosa有所不同。

3.3. HPLC-MS/MS分析

通过LC-MS/MS分析，研究人员从C. retusa整个果实和果荚中鉴定出多种代谢产物。共确定了33种化合物，基于它们的MS/MS裂解模式、UV光谱和与已有数据的比较进行了归属。

分析发现了一系列氨基酸、核苷酸和核酸类化合物，包括精氨酸、腺苷、鸟苷、苯丙氨酸和己糖色氨酸衍生物。含氮化合物中鉴定出了胆碱和stachydrine，以及生物碱类成分如吲哚丙烯酸、cadabicine和二氢cadabicine。

最丰富的代谢产物是黄酮类化合物。研究鉴定出了槲皮素己糖戊糖苷、柚皮素C-己糖苷、橙皮素C-己糖苷（两种异构体）、甲基槲皮素己糖戊糖苷、圣草酚己糖苷、槲皮素二鼠李糖苷、甲基芹菜素己糖戊糖苷、二甲基木犀草素己糖戊糖苷、橙皮素己糖苷、橙皮素乙酰己糖苷等。还鉴定出了一些黄酮苷元，如圣草酚（16）和橙皮素（23）。

研究还发现了两种双黄酮类化合物：四羟基黄烷-圣草酚O-二己糖苷（5）和四羟基黄烷-甲基圣草酚O-二己糖苷（9）。此外，在保留时间60.4-65.8分钟洗脱的化合物19-22和24-25显示出多羟基脂肪酸的特征碎片，被鉴定为三羟基十八碳二烯酸（1-4）和三羟基十八碳烯酸（1-2）的异构体。

3.4. 酶抑制实验

研究人员评估了C. retusa果荚、种子和果皮的次级代谢产物富集提取物（SMEE）对代谢综合征相关酶的体外抑制效果。

整个果荚和果皮提取物对α-葡萄糖苷酶显示出相似的抑制效果，IC₅₀值分别为0.76±0.02和0.80±0.03 μg/mL。种子提取物也具有活性，IC₅₀值为1.19±0.09 μg/mL。相比之下，阳性对照药物阿卡波糖的IC₅₀值为118.17±2.06 μg/mL。

种子和果皮提取物在100 μg/mL浓度下对α-淀粉酶的抑制活性较弱（抑制率分别为5.31±0.50%和11.80±1.70%）。整个果荚提取物在100 μg/mL浓度下不抑制该酶，而阿卡波糖对酶活性的抑制率为28.48±0.29%。

整个果荚提取物对胰腺脂肪酶有中等抑制活性（50 μg/mL时抑制率为21.86±0.42%），而种子和果皮提取物没有活性。阳性对照药物奥利司他是一种强效抑制剂，IC₅₀为0.04±0.00 μg/mL。

3.5. 细胞和动物研究

急性毒性实验显示，C. retusa果荚的水提取物和乙醇提取物在测试剂量下对小鼠的口服急性毒性较低。给予1500 mg/kg剂量的氢醇提取物后，观察到动物粪便团块增加。Wichí美洲原住民使用C. retusa果荚煎剂的水溶性部分也有通便效果的报道。

细胞毒性实验表明，C. retusa提取物在10、50、100和200 μg/mL浓度下均无细胞毒性，某些浓度甚至略微提高了细胞活力。进一步研究提取物对ConA诱导的脾淋巴细胞增殖的影响发现，提取物能显著浓度依赖性地抑制脾淋巴细胞增殖，在10和100 μg/mL浓度下抑制率分别为30%和80%。

研究表明，C. retusa提取物以剂量依赖方式抑制ConA诱导的脾淋巴细胞增殖。ConA是一种 lectin（凝集素），能诱导脾细胞培养物中淋巴细胞的增殖。这一发现表明C. retusa代谢产物具有调节细胞免疫反应的潜力，特别是通过抑制淋巴细胞扩增。淋巴细胞增殖是适应性免疫反应的一个标志，其调节对于维持免疫平衡和预防自身免疫或慢性炎症等疾病至关重要。

3.5.3. 毒物兴奋效应与食物组成对人类健康的影响

研究人员从毒物兴奋效应（hormesis）的角度探讨了C. retusa食品成分与健康的关系。毒物兴奋效应是指一种双相剂量反应现象，特点是高剂量抑制而低剂量刺激功能反应。膳食植物化学物质在较低浓度下可能促进健康，而在较高剂量下可能产生毒性。

C. retusa整个果荚和种子的抗氧化能力中等。细胞毒性研究表明存在双相反应，较低浓度下增殖减少，较高浓度下细胞活力略有增加。在concanavalin A诱导的脾细胞增殖研究中观察到的潜在抗炎效果表明抗氧化和抗炎作用之间可能存在关联。

C. retusa种子中含有的亚麻酸具有双相、剂量依赖性的反应，在低浓度下作为抗氧化剂，通过激活热量限制机制延长线虫Caenorhabditis elegans的寿命。这表明C. retusa中的特定代谢产物可能通过毒物兴奋途径促进长寿。

在传统饮食食物部分中消耗的剂量下，植物次级代谢产物在经过解毒过程后是无毒的，并能引起轻微的细胞应激反应。膳食植物化学物质可以触发细胞应激途径的适应性反应，激活与转录因子和激酶相关的毒物兴奋途径。

C. retusa果荚中的酚类主要是黄酮类，浓度相对较低，是强大的自由基清除剂。主要包括糖基化的黄酮醇和黄酮，如槲皮素、木犀草素和芹菜素甲醚，以及橙皮素和圣草酚的衍生物。木犀草素已被描述为具有毒物兴奋行为的化合物。

食物化合物在摄入、消化和肠道微生物群转化后经历一系列修饰，产生与母体化合物结构和活性不同的代谢产物。简单酚类是黄酮类化合物的酚酸代谢产物，源自起始化合物。没食子酸、原儿茶酸和香草酸等酚酸在微摩尔浓度下能提高线虫Caenorhabditis elegans的热应激抵抗、趋化性和寿命。

C. retusa的花蕾可能被开发为地中海刺山柑的替代品和干旱地区的新烹饪产品。该灌木适应炎热干燥地区，并融入查科生态系统网络。格兰查科的民族植物学研究报告了使用Capparaceae果荚和水果的注意事项。

研究表明，加工改变了食用产品的感官特性，降低了苦味并去除了一些化合物，如橄榄和刺山柑花蕾。传统加工包括发酵，这提高了矿物质的生物利用度，去除了一些草酸和植酸盐，并改善了它们的适口性。例如，C. spinosa的芳香花蕾在开花前收获，并在盐水或盐中发酵，其中芥子油苷等化合物转化为相关的异硫氰酸盐/吲哚，赋予刺山柑特有的风味，用作食品中的装饰物。

本研究首次对C. retusa果荚中的次级代谢产物进行了研究。共检测到38种化合物，其中33种至少确定了一般结构组。不同骨架的黄酮类、氨基酸和生物碱是一些最具代表性的成分。从营养角度来看，C. retusa的果荚是膳食纤维和蛋白质的良好来源，而种子是脂类的丰富来源，具有高热值。提取物对α-葡萄糖苷酶的抑制效果对于调节食物基质中葡萄糖释放具有潜在意义。该研究为使用Cynophalla retusa作为食品和药用资源奠定了基础。这在食品化学进步和寻找营养安全与健康促进解决方案的背景下尤其重要。其生物活性化合物和酶抑制活性的表征为其潜在应用提供了科学证据。需要进一步研究以提高其营养素生物利用度，探索技术应用并支持保护策略。该研究为未来的体内研究以及可能开发新的生物活性制剂或功能应用奠定了基础，有益于人类健康和当地经济。