三种安第斯羽扇豆种子基因型（Altagracia、Cholo Fuerte和Común）的理化特性、生物碱、抗氧化剂、脂肪酸及植物甾醇研究

《Food Research International》：Physicochemical characteristics, alkaloids, antioxidants, fatty acids, and phytosterols of three Andean lupin seed genotypes: Altagracia, Cholo Fuerte, and Común

　　

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  主成分分析揭示了所研究的三个Lupinus mutabilis基因型在物理化学特征方面存在差异。
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  Común基因型因其较高的蛋白质含量、脂肪、多不饱和脂肪酸、α-亚麻酸（C18:3）和Δ5-燕麦甾醇而脱颖而出。
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  Altagracia基因型的生物碱含量较高，主要由于其较高的羽扇豆碱、奴他利碱和斯巴汀含量。
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  Cholo Fuerte基因型的蛋白质、脂肪和α-亚麻酸含量较低，但花生酸和碳水化合物含量较高。

引言

Lupinus属，一种豆科植物，属于蝶形花亚科，包含280多个物种，生长在欧洲、南美洲、大洋洲、非洲、中美洲和亚洲的多个国家（Gabur & Simioniuc, 2023; Mousavi-Derazmahalleh et al., 2018）。Lupinus albus、Lupinus luteus、Lupinus angustifolius和Lupinus mutabilis是全球栽培最广泛的Lupinus属物种（Carvajal-Larenas et al., 2016）。与2020年相比，2021年全球Lupinus属产量增长了33%，达到1,384,964吨。秘鲁是第八大生产国：2021年该国生产了15,790吨Lupinus属产品（MIDAGRI, 2023）。

Lupinus mutabilis，在安第斯社区中被称为塔维豆、羽扇豆、阿尔特拉穆兹或乔乔豆，是秘鲁栽培最广泛的Lupinus属物种。这种豆科植物从亚马逊地区一直种植到普诺，因此该物种与栽培地点的气候条件相互作用，产生了多样化的基因型（Gabur & Simioniuc, 2023; SIEA, 2024）。在秘鲁，最突出的Lupinus mutabilis基因型包括Altagracia（拉里布拉达）、Andenes-80（库斯科）、Huancayo-6（胡宁）、Cajamarca（哈马卡）、Yunguyo（普诺）、Cholo Fuerte（安卡什）、SCG-22（库斯科）、Patón Grande（拉里布拉达）、SLP-1（普诺）、Seccelambra（阿亚库乔）、Sacacatani（普诺）、Vilquechico（普诺）、Yunhuyo-1（普诺）、Yunguyo-2（普诺）、Moteado Beige（胡宁）、Andenes INIA（库斯科）、Huánuco I（瓦努科）、Compuesto Blanco Semi Precoz INIA（胡宁）和H6 INIA（胡宁）（Amparo, 2018; Mujica et al., 2021; Tian et al., 2024）。这种作物之所以重要，是因为其干物质蛋白质含量约为43.3 g/100 g，同时还含有多种生物活性化合物，包括类黄酮、酚类、抗氧化剂、生育酚和类胡萝卜素（Carvajal-Larenas et al., 2016; Choquetico-Iquiapaza et al., 2024）。除了营养价值外，这种植物还因其根系能够固定大气中的氮气，从而改善土壤质量而具有重要意义（S. Jacobsen & Mujica, 2008）。因此，其栽培不需要施肥。此外，其高生物碱含量（约2.8 g/100 g干物质）使其具有抗虫害的能力，从而在栽培过程中减少农药的使用（Brandle et al., 2024; Carvajal-Larenas et al., 2016; Tapia, 2015）。生物碱的存在使种子具有苦味，并可能导致对神经系统、循环系统和消化系统的严重毒性（Amparo, 2018）。为了使其可食用，羽扇豆种子必须经过化学、物理或生物方法去苦处理。安第斯社区居民去除安第斯羽扇豆苦味最常用的方法是物理法，即反复清洗种子以浸出生物碱。生物方法包括种子发芽和使用细菌或真菌对谷物进行固态发酵。化学方法则涉及通过碱性或盐性处理去除生物碱（Amparo, 2018; Villacrés, álvarez, & Rosell, 2020; Villacrés, Quelal, Fernández et al., 2020; Villacrés, Quelal, Jácome et al., 2020）。

文献中的大多数研究仅评估了一个Lupinus mutabilis基因型。很少有研究对秘鲁发现的多种L. mutabilis基因型进行表征。Berru et al. (2021)对生长在秘鲁不同城市的33个Lupinus mutabilis基因型的形态和化学组成以及生育酚和类胡萝卜素含量进行了表征，并强调其富含蛋白质、γ-生育酚、β-生育酚、叶黄素和（α + β）-胡萝卜素。Tian et al. (2024)对生长在秘鲁不同城市的10个Lupinus mutabilis基因型中的类黄酮进行了表征，结果表明这些基因型是异黄酮（甲氧基根皮素丙二酰己糖苷和甲氧基根皮素己糖苷衍生物）和黄酮（芹菜素7-O-阿魏呋喃糖基-6,8-二-C-葡萄糖苷）的丰富来源。Cortés-Avenda?o et al. (2020)研究了生长在秘鲁不同城市的10个Lupinus mutabilis基因型的生物碱含量和分布特征，结果显示羽扇豆碱、斯巴汀和奴他利碱是最丰富的生物碱。这些研究表明，基因型在化学组成以及生育酚、类胡萝卜素、类黄酮和生物碱含量方面存在差异，这些差异取决于基因型及其生长的环境条件。Ba?ares et al. (2026)报道，羽扇豆油主要由三酰基甘油酯（86.53 g/100 g）组成，其次是磷脂酰胆碱（7.64 g/100 g）、磷脂酰乙醇胺（2.61 g/100 g）和二酰基甘油酯（1.48 g/100 g）。这种油富含油酸（56.2%）、亚油酸（23.5%）、β-谷甾醇（41,900 mg/100 g）、菜油甾醇（31,000 mg/100 g）和Δ5-燕麦甾醇（11,260 mg/100 g）。Pascual-Chagman et al. (2021)采用压榨法从秘鲁安卡什地区的Andenes品种安第斯羽扇豆中提取油脂。Sotelo-Méndez et al. (2023)采用索氏提取法从安卡什地区获得的六个Lupinus mutabilis品种（Cholo Fuerte、Andenes、Yunguyo、Patón Grande、Altagracia和Común）中提取油脂。结果显示，种子的脂肪含量较高（19.48%），提取的油以不饱和脂肪酸比例高为特征，主要是油酸（45.61%）和亚油酸（30.89%）。然而，基因型对Lupinus mutabilis种子中脂肪酸和植物甾醇含量的影响尚未确定。Pascual-Chagman et al. (2021)和Sotelo-Méndez et al. (2023)之前的研究仅局限于从去苦种子中提取的油脂中表征这些化合物，而没有评估天然状态下种子的组成。因此，Altagracia、Cholo Fuerte和Común基因型的化学组成和生物活性化合物特征仍然缺乏充分的表征。此外，其物理化学特征是由随机变异造成的还是遵循基因型特异性模式，仍然未知。这种表征将有助于识别具有更有利营养特征的基因型，这些基因型在经过去苦过程去除生物碱后可供食品工业利用。此外，它还将有助于识别含有具有潜在跨工业部门应用价值的有价值代谢物的基因型。特别是，生物碱在制药和农业领域引起了极大兴趣，因为它们在治疗2型糖尿病和癌症等疾病，以及开发生物农药和抗寄生虫剂方面具有潜在作用（Ben Ammar et al., 2026; Caramona et al., 2024; Ishaq et al., 2022）。此外，这些信息可能为育种项目提供宝贵的支持，通过促进识别和选择有前景的基因型，并为制定旨在培育生物碱含量较低的品种的策略做出贡献。总的来说，这些研究加深了对Lupinus mutabilis遗传多样性的理解，促进该物种的可持续利用，并为这种传统上被低估的安第斯作物的增值做出贡献。

本研究的目标是：(1)评估秘鲁安卡什地区种植的三种Lupinus mutabilis（Altagracia、Cholo Fuerte和Común）种子的物理化学特征，以及生物碱、抗氧化剂、脂肪酸和植物甾醇含量；(2)应用多元统计分析技术识别数据集模式，并以突出Lupinus mutabilis基因型之间相似性和差异性的方式呈现这些模式。

章节摘要

材料

Altagracia、Cholo Fuerte和Común基因型的Lupinus mutabilis种子（此后称为安第斯羽扇豆种子）采集于秘鲁安卡什地区阿亚省科利斯区（9°49′14″S, 77°43′6.96″W）。种子于2020年收获。分析前，种子先用手动研磨机研磨，然后用旋转研磨机（型号SR300，Retsch Ltd.，德国海恩）研磨至通过0.035 mm筛网。研磨后的种子储存在于

安第斯羽扇豆种子的形态特征

图1详细展示了安第斯羽扇豆种子的形态特征。三种安第斯羽扇豆种子的基因型在高度、宽度和厚度方面几乎相同。然而，Altagracia基因型的种子最重，这表明其化学组成与Cholo Fuerte和Común基因型的种子不同。

安第斯羽扇豆种子的物理化学特性

表1展示了安第斯羽扇豆种子基因型的化学组成。基于方差分析，基因型影响化学组成

结论

所评估的Lupinus mutabilis（Altagracia、Cholo Fuerte和Común）基因型的种子在化学组成方面表现出显著差异。Común基因型的蛋白质、脂质和多不饱和脂肪酸含量最高。相反，Altagracia基因型的总生物碱浓度最高，这些化合物与植物防御机制相关。Cholo Fuerte基因型在主成分分析定义的中处于中间位置

CRediT作者贡献声明

Ivone Yanira Choquetico Iquiapaza：写作 – 审阅与编辑，写作 – 初稿，可视化，验证，方法论，调查，形式分析，概念化。 Christian R. Encina-Zelada：写作 – 审阅与编辑，写作 – 初稿，可视化，软件，方法论，形式分析。 Pamela Lopez-Huaman：写作 – 审阅与编辑，写作 – 初稿，可视化，方法论，调查。 Henrique da Rocha Vel?so：写作 – 审阅与编辑，写作 –

利益冲突声明

作者声明他们不存在已知的竞争性经济利益或个人关系，这些关系可能被认为会影响本论文中报告的工作。

致谢

本工作由CONCYTEC-FONDECYT（E041-2018- 01-BM，合同编号：077-2018-FONDECYT-BMIADT-MU）资助。作者谨向Amelia Huaringa-Joaquín教授、Carmen Pérez-Camino、Camarena Mayta Félix和Vanessa Oyola Cueva，以及实验室技术员Juan Maihuire Chipana先生和Erick Contreras先生表示衷心感谢，感谢他们的宝贵贡献。

Ivone Yanira Choquetico Iquiapaza|Christian R. Encina-Zelada|Pamela Lopez-Huaman|Henrique da Rocha Vel?so|Raquel Beatriz Gomez-Coca|Delia Rita Tapia-Blácido|Gloria Jesus Pascual-Chagman