通过代谢组学结合提取优化和生化检测，发现了 Ponkan Chenpi 中的黄酮类化合物及其在体外和体内的抗氧化活性

《Food Research International》：Metabolomics combined with extraction optimization and biochemical assays revealed flavonoids and in vitro and in vivo antioxidant activity of Ponkan Chenpi

本研究采用UPLC-QTOF-MS/MS代谢组学技术分析陈化1、3、5、8年 Ponkan 果皮（PC）的代谢物差异，发现黄酮类化合物含量随陈化时间延长显著变化，并通过响应面法优化超声提取工艺（65%乙醇、50min超声、65℃、1:65固液比）。PC5提取物抗氧化活性最佳，与hesperidin、nobiletin等黄酮单体显著相关。网络药理学和分子对接显示PPARγ、COX-2、ALB等靶点可能介导抗氧化作用，动物实验证实PC5可改善D-半乳糖诱导小鼠肝氧化损伤。为陈皮质量评价和高值利用提供理论支撑。

　　

王伟杰|张家琼|刘晨星|卢胜民|郑美玉|张学春|曹艳|夏启乐

中国浙江省农业科学院食品科学研究所农产品质量与安全国家重点实验室；农业农村部蔬菜采后保鲜与加工重点实验室；浙江省智能食品物流与加工重点实验室；农业农村部水果采后处理重点实验室，杭州310021

摘要

陈皮（PC）是由成熟陈柑的干燥和陈化果皮制成的传统产品，具有药用和食用价值。本研究采用UPLC-QTOF-MS/MS技术进行非靶向代谢组学分析，研究了陈化时间为1年、3年、5年和8年的陈皮（分别称为PC1、PC3、PC5和PC8）的代谢物谱。共鉴定出1455种代谢物，其中黄酮类化合物的含量和丰度相对较高。不同陈化时间的陈皮在代谢物谱和代谢途径上存在明显差异。此外，从陈皮中制备了黄酮类提取物，并通过HPLC测定其黄酮含量作为响应值。通过单因素分析和响应面法确定最佳提取条件为：乙醇浓度65%、超声处理时间50分钟、超声温度65°C以及固液比1:65。后续的自由基清除实验表明，PC5提取物具有更强的抗氧化活性。相关性分析显示，黄酮单体如橙皮苷、诺比利辛、柑橘素和5-去甲基诺比利辛与抗氧化活性显著相关。网络药理学和分子对接分析表明，PPARγ、COX-2和ALB等蛋白质是这些黄酮发挥抗氧化作用的核心靶点。最后，在D-半乳糖诱导的氧化损伤小鼠模型中验证了PC5的体内效果，结果表明PC5提取物显著改善了小鼠的肝脏氧化应激状态并减轻了组织损伤。本研究为陈皮的质量评估和高价值利用提供了理论基础。

引言

陈皮（Citrus reticulata Blanco cv. Ponkan）是芸香科的一种优良品种，以其多汁的果肉和甜美的风味而闻名，广泛种植于中国南部，用于鲜食或制作果汁（Wang et al., 2023）。然而，在食用或榨汁过程中，占果实总重量20%以上的果皮常因质地粗糙和苦味而被丢弃，造成资源浪费。陈皮是一种传统的药食同源产品，通过自然陈化和干燥这些果皮获得。它含有丰富的生物活性成分，如黄酮类、精油、酚酸和多糖，具有抗氧化、抗炎、抗肥胖、心血管保护等多种生物活性（Falduto et al., 2022; Qian et al., 2021; Wang et al., 2022; Zou et al., 2022）。进一步开发和利用陈皮不仅可以实现水果加工行业的资源综合利用，还能拓展其在食品、医药和健康领域的应用价值（Yu et al., 2018）。虽然传统上认为Citrus reticulata“Chachi”品种的果皮是陈皮的主要来源，但陈柑的大规模种植产生了大量果皮副产品。因此，研究陈皮的生物活性成分和功能特性对于这些农业资源的高价值利用具有重要意义。本研究旨在系统评估陈皮，为其作为功能性食品成分的发展提供科学依据，从而解决资源浪费和天然健康产品需求增长的问题。

陈皮的陈化时间是决定其质量和药用价值的关键因素。传统认为，较长的陈化时间会提升其功效和市场价值。现有研究表明，长时间陈化会导致陈皮化学成分发生显著变化。在此过程中，内源性酶反应和微生物活动促使黄酮苷水解为苷元，同时伴随着多酚氧化、多糖降解以及挥发性成分的动态变化（Fu et al., 2025; Shi, Guo, Xiao, Sarengaowa Xiao, & Feng, 2024; Xu et al., 2025）。此外，陈化时间显著影响其生物活性。较老样本的提取物在抗氧化实验中通常表现出更强的自由基清除能力，表明陈化可能通过改变生物活性成分的含量和多样性来影响其生物功能（Yang et al., 2022）。

然而，不同陈化阶段陈皮中的差异代谢物及其与功能活性的机制联系尚不明确，这限制了陈皮全面质量评估体系的建立。非靶向代谢组学作为一种分析生物样本代谢组成的综合方法，已被广泛应用于药食同源产品的质量控制和成分鉴定（Kumar et al., 2017）。UPLC-QTOF-MS/MS技术凭借其高分辨率和高通量成为代谢组学研究的重要工具（Zhang et al., 2025）。近年来，越来越多的研究采用非靶向代谢组学对陈皮进行系统鉴定和比较分析，有助于阐明陈化过程中次级代谢物的多样性和动态变化（Wang et al., 2019; Yang et al., 2022）。黄酮类作为陈皮的主要生物活性成分，具有显著的抗氧化作用，其作用机制包括自由基清除、金属离子螯合和抗氧化酶活性调节（Hassanpour & Doroudi, 2023; Tumilaar, Hardianto, Dohi, Kurnia, & Ahmed, 2024）。先前研究表明，陈皮中的黄酮成分如诺比利辛和橙皮苷在体外和体内均表现出显著的生物活性，能有效缓解氧化应激和氧化还原失衡引起的细胞和组织损伤（Lin, Chan, Pan, Tung, & Su, 2019; Shimamura, Sei, Nomura, & Masuda, 2021）。本研究旨在基于现有研究建立陈皮的全面质量评估体系。

因此，本研究采用UPLC-QTOF-MS/MS技术对四个不同陈化阶段的陈皮进行非靶向代谢组学分析。制备了陈皮黄酮提取物，并通过HPLC测定黄酮含量作为响应值，通过单因素实验和响应面法确定最佳提取条件。利用化学自由基清除实验评估了四种陈皮提取物的抗氧化活性。进一步通过统计分析探讨了黄酮组成变化与抗氧化效果之间的关系。此外，结合网络药理学和分子对接技术确定了黄酮发挥抗氧化作用的核心靶点。最后，通过动物实验验证了具有最佳体外活性的样本的体内效果。这些发现为陈皮的质量评估和食品开发奠定了科学基础。

材料

不同陈化时间的陈皮样品是通过中国衢州兆春生物科技有限公司生产的陈柑果皮自然陈化得到的。LC-MS级乙腈、甲醇和乙酸购自中国上海安佩尔实验室技术有限公司。黄酮标准品（包括narirutin、橙皮苷、新橙皮苷、诺比利辛、5-羟甲基呋喃（5-HMF）、柑橘素和5-去甲基诺比利辛）购自中国上海源野生物技术有限公司。

代谢组学

代谢组学分析

本研究分析了24个陈皮样本，涵盖四个陈化阶段（PC1、PC3、PC5和PC8），每个阶段有六个生物学重复样本，并进行了多元统计分析。为了更全面地了解不同陈化时间的陈皮化学组成，采用了UPLC-QTOF-MS/MS方法。从仪器获得的原始离子峰数据经过峰识别和比对，得到了原始丰度数据

结论

本研究结合代谢组学和化学指标，系统研究了不同陈化阶段陈皮的代谢物组成、黄酮积累和抗氧化活性的差异。非靶向代谢组学结果显示，黄酮在陈皮的化学组成中起核心作用，并且随着陈化时间的延长而表现出明显的变异模式。优化的超声辅助提取工艺显著提高了提取效率

CRediT作者贡献声明

王伟杰：撰写初稿、软件开发、方法设计、数据管理、概念构建。张家琼：撰写初稿、方法设计、数据管理。刘晨星：项目管理、方法设计、数据管理。卢胜民：软件开发、项目管理。郑美玉：数据验证、形式分析。张学春：数据可视化、验证。曹艳：资源获取、方法设计、数据管理。夏启乐：资源获取、实验设计、资金申请。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了中国国家重点研发计划（2024YFD2100603）的支持。