硒生物强化提升发芽绿豆芽功能生物活性成分与营养品质并确定3天最佳食用采收期

《Foods》：Selenium Biofortification Enhances Functional Bioactive Components and Nutritional Quality of Edible Mung Bean Sprouts During Germination

　　

研究人员旨在确定绿豆芽的最佳食用发芽期，并研究硒生物强化如何调控γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）、酚类化合物、α-酮戊二酸（α-ketoglutarate，AKG）、类胡萝卜素和维生素C（vitamin C，VC），重点提升其作为鲜食蔬菜的营养与功能品质。结果表明，发芽促进了芽中GABA、总酚、总黄酮、AKG、总类胡萝卜素和VC的积累。然而，过度延长发芽显著降低了GABA、AKG和VC含量（p < 0.05）。同时，侧根过度生长和芽完全伸长恶化了其功能生物活性谱和感官食用品质。因此，选择3天发芽阶段作为食用绿豆芽的最佳收获点。适当浓度的Na₂SeO₃处理进一步提高了GABA、AKG、VC和总类胡萝卜素含量。此外，硒处理显著增加（p < 0.05）游离总酚含量（total phenolic content，TPC）和总黄酮含量（total flavonoid content，TFC），同时显著降低（p < 0.05）所有测试发芽阶段的结合态TPC和TFC。UPLC-ESI-MS/MS分析显示，vitexin和isovitexin是发芽绿豆中的主要酚类化合物，在游离和结合多酚组分中均检测到。发芽期间，游离vitexin和isovitexin下降，而这两种化合物的结合形式增加。与未处理对照相比，Na₂SeO₃生物强化在不同发芽时间提高了游离vitexin和isovitexin，并降低了其结合组分。总体而言，这些发现为指导生产富含健康促进生物活性成分的硒生物强化绿豆芽产品提供了有价值的理论基础，用于功能食品应用。

论文主体解读：硒生物强化增强发芽绿豆芽功能生物活性成分与营养品质

硒是人体必需微量营养素，可保护机体免受氧化损伤并调节免疫和生殖功能。成人每日推荐硒摄入量为50–60 μg。人体不能内源合成硒，而中国、新西兰、欧洲部分地区及俄罗斯等主食硒含量较低，导致人群普遍存在硒不足。硒缺乏人群的心血管疾病、甲状腺疾病、感染性疾病和某些癌症风险升高。食用硒生物强化农产品被认为是安全且可持续的膳食补硒策略。种子发芽途径的硒生物强化具有简单、可放大的特点，可用于生产富硒功能食品配料。绿豆芽是广泛消费的鲜食蔬菜，发芽过程中可积累多酚、黄酮、γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）、维生素C（vitamin C，VC）、类胡萝卜素和α-酮戊二酸（α-ketoglutarate，AKG）等健康相关生物活性化合物。酚类、VC和类胡萝卜素具有抗氧化活性；GABA作为抑制性神经递质有益于睡眠和焦虑缓解；AKG具有支持肌肉合成、加速伤口修复和调节衰老相关代谢等活性。已有研究证实，外源硒处理可在发芽小麦、谷子、大豆、鹰嘴豆和豌豆中富集硒，并提高GABA、多酚、黄酮、VC和类胡萝卜素含量。但硒生物强化对食用绿豆芽中硒沉积和次生代谢物谱的综合影响尚未充分表征。研究人员因此提出假设：Na₂SeO₃浸泡可有益调控绿豆芽硒积累和功能性次生代谢物生物合成，从而改善其作为可食蔬菜产品的营养和功能品质。该研究定量了不同发芽阶段的总硒、有机硒、GABA、AKG、VC、总类胡萝卜素、总多酚和总黄酮，并用UPLC-ESI-MS/MS鉴定和定量单体酚类，为开发含理想功能生物活性成分的富硒绿豆芽产品提供理论支持。

研究人员开展的研究表明，3天发芽阶段为食用绿豆芽最佳收获点；适当Na₂SeO₃处理可提高GABA、AKG、VC、总类胡萝卜素、游离TPC和游离TFC，并降低结合TPC和结合TFC，同时提高游离vitexin和isovitexin、降低其结合形式。这些结果对生产硒富集且富含功能代谢物的绿豆芽食品具有重要意义。

关键技术方法概述如下：绿豆样本购自河南大章实业有限公司（Luoyang, Henan, China）。先以蒸馏水30 °C浸泡10 h并发芽至7天，筛选最佳发芽时间；再以0、30、60、90、120和150 mg/L Na₂SeO₃浸泡，25 °C发芽3天，每天取样。总硒和无机硒采用荧光分光光度法测定，有机硒为总硒与无机硒差值；GABA、AKG和酚类采用UPLC-ESI-MS/MS分析，AKG用负离子多反应监测（multiple reaction monitoring，MRM）m/z 145/101；总酚采用Folin–Ciocalteu法，总黄酮采用铝氯化物比色法；总类胡萝卜素采用分光光度法；VC采用HPLC按GB5009.86-2016测定。统计采用SPSS 26.0，进行双因素或单因素方差分析（analysis of variance，ANOVA）及Duncan多重比较，p < 0.05为显著。

研究结果如下。

3.1 发芽时间对绿豆芽次生代谢物含量的影响
3.1.1 发芽时间对绿豆芽GABA含量的影响：通过测定不同发芽时间，研究人员发现GABA含量先升高后降低，发芽绿豆芽GABA显著高于原料绿豆；浸泡绿豆芽GABA显著高于发芽1天样品。原文将其与谷氨酸脱羧酶（glutamate decarboxylase，GAD）活化和蛋白降解释放谷氨酸相联系。
3.1.2 发芽时间对绿豆芽TPC的影响：游离TPC先升高后逐渐下降，结合TPC先升高后趋于稳定；浸泡后结合TPC显著降低。
3.1.3 发芽时间对绿豆芽TFC的影响：游离TFC随发芽延长持续积累，结合TFC早期升高后下降；浸泡后结合TFC下降21.28%。
3.1.4 发芽时间对绿豆芽AKG含量的影响：浸泡后AKG含量达到原料的21.76倍，后续延长发芽显著降低AKG。
3.1.5 发芽时间对绿豆芽TCC的影响：总类胡萝卜素含量先下降后持续升高，发芽绿豆芽显著高于原料绿豆。
3.1.6 发芽时间对绿豆芽VC含量的影响：VC含量先升高后下降，第1天达到峰值463.73 mg/kg。
3.1.7 发芽时间对绿豆芽形态的影响：随发芽延长，下胚轴和胚根伸长，第4天侧根大量生长且胚芽完全露出；侧根和胚芽过度生长损害感官品质，并伴随GABA、AKG和VC损失，因此发芽周期设为3天。

3.2 Na₂SeO₃浸泡浓度对绿豆芽次生代谢物含量的影响
3.2.1 Na₂SeO₃浸泡浓度对总硒和有机硒积累的影响：处理显著提高各发芽时间总硒；有机硒随Na₂SeO₃浓度升高先增加后下降；30–120 mg/L时浸泡、1天和2天发芽阶段有机硒无显著差异，3天时显著降低。有机硒达7.73–13.42 mg/kg，显著高于对照。
3.2.2 Na₂SeO₃浸泡处理浓度对绿豆芽GABA积累的影响：GABA随Na₂SeO₃浓度先升高后下降；90 mg/L处理、发芽3天时最大达1193.81 mg/kg，为对照的3.49倍。
3.2.3 Na₂SeO₃浸泡浓度对绿豆芽TPC的影响：游离TPC先升高后降低，结合TPC在所有发芽阶段低于对照；当Na₂SeO₃超过120 mg/L时，浸泡和1天样品总TPC显著降低，2天和3天硒处理总TPC也显著低于对照。
3.2.4 Na₂SeO₃浸泡浓度对发芽绿豆TFC的影响：游离TFC先升高后下降，结合TFC降低；总TFC在90 mg/L、3天处理时最大。
3.2.5 Na₂SeO₃浸泡浓度对绿豆芽AKG含量的影响：硒处理显著提高AKG，最佳浓度为120 mg/L；浸泡、1天、2天和3天分别比对照提高45.92%、25.26%、73.29%和285.46%。原文指出这是首次报道Na₂SeO₃对发芽绿豆AKG浓度的影响。
3.2.6 Na₂SeO₃浸泡浓度对绿豆芽TCC的影响：硒处理降低浸泡样品TCC，但适当浓度增加1天、2天和3天绿豆芽TCC。
3.2.7 Na₂SeO₃浸泡浓度对绿豆芽VC含量的影响：硒处理显著降低浸泡和3天样品VC，但增加1天和2天样品VC。

3.3 绿豆芽中酚类化合物的鉴定
3.3.1 游离酚类谱：采用UPLC-ESI-MS/MS分析，游离酚类中鉴定出tryptophan、eriodictyol hexoside、orientin、isoorientin、vitexin、isovitexin、vitexin isomer和isovitexin isomer等，并结合保留时间、UV和MS/MS数据及文献对其它酚类进行鉴定。
3.3.2 结合酚类谱：结合酚类中鉴定出hydroxyphenyllactic acid、protocatechuic aldehyde、p-hydroxybenzoic acid、methyl gallate、p-hydroxybenzaldehyde、2,4-dihydroxybenzoic acid、phenylacetic acid、trans-p-coumaric acid、orientin、isoorientin、vitexin、isovitexin、vitexin isomer和isovitexin isomer等。

3.4 硒生物强化对绿豆芽单体酚类化合物含量的影响
3.4.1 单体游离酚类化合物：vitexin和isovitexin为主要游离酚类，延长发芽导致游离vitexin和isovitexin下降；vitexin-O-rhamnoside第3天最大；kaempferol dihexoside、apigenin-C-hexoside-hexoside、eriodictyol、quercetin和genistein第1天检测并随发芽积累；rutin第2天检测并随发芽增加；orientin、isoorientin和vitexin isomer持续下降，isovitexin isomer相反。Na₂SeO₃显著提高vitexin、isovitexin、vitexin-O-rhamnoside、rutin、eriodictyol、quercetin、genistein、isoorientin、apigenin-C-hexoside-hexoside和kaempferol dihexoside；dihydrokaempferol hexoside在1–3天显著增加；apigenin-7-O-glucoside仅在硒处理1天检测，达34.85 mg/kg；硒处理降低1–3天orientin和vitexin isomer。
3.4.2 单体结合酚类化合物：结合vitexin和isovitexin仍为主要酚类，并在发芽中积累；p-hydroxybenzoic acid、methyl gallate、p-hydroxybenzaldehyde、trans-p-coumaric acid、cis-p-coumaric acid、ferulic acid、orientin和isoorientin持续增加；hydroxyphenyllactic acid和protocatechuic aldehyde早期增加、第3天下降。Na₂SeO₃降低结合vitexin和isovitexin，其中vitexin在浸泡、1天、2天和3天分别降低33.54%、8%、0.4%和13.29%，isovitexin分别降低11.23%、13.85%、1.06%和11.21%；trans-p-coumaric acid为主要酚酸且硒处理显著降低，ferulic acid也降低；methyl gallate、2,4-dihydroxybenzoic acid和cis-p-coumaric acid在硒处理3天显著高于对照；eriodictyol显著增加。

讨论部分总结：从营养角度看，Na₂SeO₃预浸泡获得的硒生物强化绿豆芽能积累有机硒，而有机硒的人体生物利用度高于无机硒。适当处理有机硒为7.73–13.42 mg/kg DW。FAO/WHO建议成人每日硒需求为50–60 μg，虽然单靠食用富硒绿豆芽不能完全满足每日需求，但可作为缩小硒营养缺口的膳食贡献者。需控制外源亚硒酸盐浓度以平衡硒富集和食品安全。硒处理不仅提高GABA和AKG，还使酚类从结合组分向游离组分转移，游离酚类和黄酮在胃肠消化中的生物可及性通常优于与细胞壁结合的形式。vitexin和isovitexin的游离形式在硒处理下显著增强。硒生物强化3天收获的绿豆芽同时提供膳食硒、游离酚类、GABA、AKG、VC和类胡萝卜素，显示出作为创新功能蔬菜配料的潜力。

研究结论部分翻译如下：本研究表明，发芽提高了绿豆芽中游离和结合形式总酚（TPC）和总黄酮（TFC）以及总类胡萝卜素（TCC）、GABA、AKG和VC含量。vitexin和isovitexin作为游离和结合酚类组分中的主要黄酮，在发芽过程中游离形式减少而结合形式积累。trans-p-coumaric acid作为发芽绿豆中主要酚酸，随发芽延长持续积累。预浸泡于Na₂SeO₃的绿豆芽有效积累硒，显示出其作为膳食硒补充的可食植物基来源的实际潜力。适当的Na₂SeO₃处理进一步提高了GABA、游离TPC、游离TFC、AKG、TCC和VC水平，并通过增加游离vitexin和isovitexin、降低其结合对应物，使酚类分配转向游离组分。总之，这些结果为指导生产具有理想功能营养特性的硒富集绿豆芽食品提供了理论基础。由于当前工作主要聚焦于Na₂SeO₃处理诱导的硒积累和功能代谢物变化，仍需进一步研究硒及这些生物活性成分的生物利用度。此类后续工作将为支持功能硒强化绿豆芽食品配料的产业化开发提供更全面证据。