基于GC-MS和UHPLC/MS的埃及与沙特椰枣糖浆代谢组学与抗氧化特性研究及其感官生物活性解析

本研究针对不同产地椰枣糖浆化学成分差异不明的问题，采用GC-MS和UHPLC/MS代谢组学技术对7种商品化椰枣糖浆进行综合分析。首次鉴定出77种代谢物（其中33种为椰枣中首次报道），揭示糖类（97.04%以单糖为主）和呋喃类香气物质（48%）的分布规律，并通过多变量分析实现产品区分。研究证实糖浆的抗氧化活性与总酚（258.083±4.93 mg GAE/g）和总黄酮（239.888±6.81 mg QE/g）含量显著相关，为椰枣糖浆质量控制与健康功效评价提供科学依据。

　　

椰枣作为中东和北非地区的重要营养来源，其加工产物椰枣糖浆（Date syrup）因具有独特的甜味和高营养价值而被广泛应用于食品工业。然而，不同产地、品种和加工工艺的椰枣糖浆在化学成分上可能存在显著差异，这些差异直接影响其感官特性、营养价值和健康功效。目前，对商品化椰枣糖浆的系统代谢组学研究尚不充分，特别是对其初级代谢物（如糖类、有机酸）和次级代谢物（如酚酸、黄酮类）的综合分析，以及这些成分与抗氧化活性的关联尚未深入探讨。因此，开展针对不同产地椰枣糖浆的全面化学成分解析，对于提升产品质量控制、明确其健康益处具有重要意义。

本研究采用气相色谱-质谱联用（GC-MS）和超高效液相色谱-质谱联用（UHPLC/MS）技术，结合多变量数据分析方法，对7种来自埃及和沙特的商品化椰枣糖浆（D1-D7）进行了系统的代谢组学分析。通过GC-MS分析了硅烷化后的初级代谢物和挥发性香气成分，而UHPLC/MS则侧重于次级代谢物的鉴定。此外，还测定了总酚含量、总黄酮含量以及DPPH自由基清除能力，以评估样品的抗氧化活性。化学计量学分析（包括PCA、HCA和OPLS-DA）用于区分不同产品并识别标志性代谢物。

主要技术方法

研究选取5种埃及和2种沙特椰枣糖浆商品，通过冻干去除水分后制备样品。初级代谢物分析采用GC-MS技术，样品经硅烷化衍生后进样，使用Rtx-5MS色谱柱分离，通过AMDIS软件和NIST017数据库进行化合物鉴定。挥发性成分采用顶空固相微萃取（HS-SPME）结合GC-MS分析。次级代谢物通过UHPLC-ESI-qTOF-MS/MS在负离子模式下检测，使用C18柱进行分离，并通过PeakView和Mzmine软件进行数据处理和峰识别。多变量分析使用SIMCA-P软件进行PCA、HCA和OPLS-DA建模。抗氧化活性通过DPPH自由基清除实验测定，总酚和总黄酮含量分别采用Folin-Ciocalteu法和AlCl₃法测定。

研究结果

初级代谢物分析（GC-MS）

通过GC-MS分析，共鉴定出36种初级代谢物，包括糖类、糖醇、脂肪酸/酯、醇类、有机酸和含氮化合物。糖类和糖醇占总峰面积的97.04%，其中单糖（如果糖、塔罗糖和葡萄糖）为主要成分。D2、D3和D6样品中二糖（如蔗糖）含量较高（30-40%），而其他样品中以单糖为主（90-94%）。脂肪酸和有机酸含量较低（<0.24%），表明糖浆可能由完全成熟的椰枣制备。多变量分析（PCA和HCA）显示，D2、D3和D6因二糖含量高而与其他样品分离，OPLS-DA进一步确认二糖（麦芽糖、龙胆二糖、蔗糖）是区分这些产品的关键标志物。

香气成分分析（HS-SPME-GC-MS）

挥发性成分分析鉴定出17种化合物，主要为呋喃类（42.15%）、醇类（38.71%）和酯类。呋喃类（如糠醛和5-羟甲基糠醛）可能源自加工过程中的糖类氧化，而醇类（如3-己烯-1-醇和异丙醇）则贡献了青草香气。D2和D3中醇类 predominated（61.43-67.71%），而其他样品中呋喃类为主。PCA和HCA分析显示，D2、D3和D4因富含醇类而聚为一类，而D1、D5、D6和D7因富含呋喃类和酯类而聚为另一类。

次级代谢物分析（UHPLC-MS）

UHPLC-MS分析共鉴定出77种代谢物，其中33种为首次在椰枣中报道。这些化合物包括糖类、酚酸、黄酮类、木脂素和脂肪酸。酚酸（如咖啡酸和阿魏酸的糖苷）和黄酮类（如金圣草黄酮的糖苷）是主要的抗氧化成分。木脂素（如松脂醇和开环异落叶松脂醇）的含量高于黄酮类。脂肪酸主要为羟基脂肪酸（如羟基硬脂酸和羟基油酸）。多变量分析显示，糖类（尤其是二糖和三糖）是区分样品的主要因素，而酚类和黄酮类在所有样品中分布均匀，未贡献显著区分。

总酚、总黄酮含量和抗氧化活性

D1样品显示出最高的总酚（258.083±4.93 mg GAE/g）和总黄酮含量（239.888±6.81 mg QE/g），而D2最低。DPPH自由基清除实验表明，D1具有最强的抗氧化活性（IC₅₀=88.20±5.82 μg/mL），且总酚和总黄酮含量与抗氧化活性呈显著负相关（r=-0.9822和r=-0.9123，p<0.05），证实酚类和黄酮类是抗氧化活性的主要贡献者。

结论与讨论

本研究首次对埃及和沙特商品化椰枣糖浆进行了全面的代谢组学分析，揭示了其化学成分的多样性和差异性。GC-MS和UHPLC-MS分析表明，糖类是椰枣糖浆的主要成分，其组成（单糖vs.二糖）受椰枣品种、成熟度和加工条件影响。香气成分主要由呋喃类和醇类主导，反映了加工过程中糖类氧化和美拉德反应的影响。次级代谢物分析丰富了椰枣糖浆的酚类和黄酮类数据库，其中33种化合物为首次报道。抗氧化活性与总酚和总黄酮含量密切相关，凸显了椰枣糖浆作为功能性食品的潜力。

研究结果表明，椰枣糖浆不仅是一种高能量食品，还具有显著的抗氧化特性，适用于糖尿病患（高果糖和甘露醇含量）。然而，D2样品因高蔗糖含量可能不适宜糖尿病患者。多变量分析（如OPLS-DA）有效区分了不同产品，表明化学计量学工具在食品质量控制中的应用价值。未来研究应扩大样本量，涵盖更多产地和品种，并结合感官评价以全面评估椰枣糖浆的品质和健康功效。

本研究由开罗大学药学院的Rabab M. Abdou、现代技术与信息大学药学院的Heba A. Fahmy、阿拉伯科学技术与海运学院药学院的Amira R. Khattab以及开罗大学药学院的Mohamed A. Farag合作完成，论文发表于《Scientific Reports》，为椰枣糖浆的标准化生产和健康功效评价提供了重要科学依据。