富含植物的饮食能够带来长期健康优势这一观念,在营养科学中已不再是一个假说,而是一项确立的基本原则。尤其是水果和蔬菜,被普遍推荐为健康饮食模式的基石,这不仅仅是因为它们的宏量营养素和维生素组成,更因为它们所含有的大量次生代谢产物——统称为生物活性化合物。其中包括多酚、类胡萝卜素、葡萄糖苷和类黄酮等,它们减轻慢性疾病(如心血管疾病、2型糖尿病和某些癌症)的潜力在过去的几十年中持续吸引着研究界的关注 [1]。
然而,尽管人们对这些天然分子充满热情,从植物细胞到在人体中产生可测量的生理效应之间的路径却远非直截了当。必须克服一系列障碍:提取效率、化合物在加工过程中的稳定性、它们在胃肠道中的生物可及性,以及最终的吸收、分布和代谢。正是在这一交汇点——食品科学与人体生理学交汇之处——我们知识中最大的空白依然存在。本期特刊"水果和蔬菜中的生物活性化合物:从基质到代谢"旨在汇集从多个角度应对这些挑战的研究,提供方法学进展和机制洞察。
从植物基质中分离生物活性化合物是后续研究和应用的关键决定因素。传统的溶剂提取方法虽然被广泛应用,但其环境足迹以及可能降解热敏或氧敏成分的问题正日益受到审视。作为回应,越来越多的研究转向了更环保且效率更高的替代方案。超声和微波辅助提取已获得青睐,酶辅助方法因其温和的操作条件而得到应用 [2]。但超越技术本身,植物材料的选择同样重要:遗传变异、采收时间和生长条件都会影响植物化学成分的谱系,本期特刊中的多项研究对此进行了阐释。
一旦提取物分离出来,这些化合物的生物学效用很大程度上受其生物利用度——或者更准确地说,受其缺乏——的制约。较差的水溶性、有限的膜通透性以及广泛的肝脏首过代谢意味着许多膳食生物活性成分仅有微量到达全身循环。这促使了对增强递送策略的浓厚兴趣。高压均质和微射流等加工技术已被证明能够以改善消化过程中酚类化合物释放的方式修饰食品基质。同时,制剂方法——包括包封、乳化体系和与吸收增强剂的共递送——为改善最终到达靶组织的成分比例提供了互补的途径 [3]。
同样重要的是这些化合物进入体内后的作用机制。水果和蔬菜来源的生物活性成分的抗氧化和抗炎特性已得到充分认可,但最新的研究已从简单的自由基清除试验转向解析它们对特定信号级联的影响。例如,某些多酚已被证明可以调节IRS-1/PI3K/Akt通路,改善周围组织的胰岛素敏感性,而另一些则通过直接抑制胰脂肪酶干扰脂质消化 [4]。这些机制研究对于验证健康声称和确定最具前景的功能食品开发候选物都至关重要。
将这些知识转化为面向消费者的产品,可能是该领域最切实的目标。无论是强化饮料、膳食补充剂还是新型植物基配方,将生物活性化合物纳入功能食品都需要精心关注感官特性、保质期内的稳定性以及法规合规性 [5]。本期特刊的投稿凸显了这一过程中固有的机遇与取舍,并强调了食品工程师、营养学家和生物化学家之间跨学科合作的价值。
本期特刊的投稿共同展示了食品生物活性成分的研究正从成分表征转向对生物学功能、生物利用度、加工和实际应用更整合的理解。多项研究聚焦于食品来源成分在生理和分子层面的活性。来自Volvariella volvacea(平菇)的多肽被证明可减轻酒精性肝损伤,多组学分析提示其涉及内质网应激以及脂质和氨基酸代谢的调控 [6],而Praecitrullus fistulosus(洋葱)提取物则通过增强胰岛素信号传导(包括GLUT-4和IRS-1)改善了糖尿病大鼠的葡萄糖和脂质稳态 [7]。更具靶向性的策略则来自从Chlorella pyrenoidosa(团藻)中鉴定出的胰脂肪酶抑制多肽,其中VWTPI显示出尤为显著的抑制活性 [8]。重要的是,生物学潜力也取决于活性化合物能否在其作用位点变得可及,红葡萄皮多酚在Caco-2模型中的肠道转运表现出显著的成分依赖性 [9]。其他投稿强调了原料特性和加工在决定功能品质方面的重要性。盐角草的营养和植物化学成分谱因基因型和生长地点而存在显著差异 [10],而沙棘的酶法去涩处理则通过协调代谢变化改善感官特性,同时保留了抗氧化活性 [11]。这些发现进一步延伸至产品开发:获得了稳定的非发酵植物基益生菌饮料,同时保持了益生菌活性以及可接受的理化特性和感官特性 [12],并采用靶向LC-MS/MS分析利用成分互补性设计了具有多样化多酚谱的植物基奶昔 [13]。
综上所述,这些研究表明,食品生物活性成分的功能价值不仅取决于成分本身,更取决于原料特性、加工、生物可及性、分子活性和制剂之间的相互作用。总体而言,它们为富含生物活性成分的食品如何转化为实际的食品应用提供了更广阔的视角。我们希望本特刊能为研究者和从业者提供有益的参考,并激发进一步的工作,以弥合植物食品生物活性潜力与其对人体健康实际影响之间的鸿沟。