基于巴西南部特级初榨橄榄油靶向代谢组学的色素谱分析

《Food Research International》：Targeted metabolomics-based pigment profiling of southern Brazilian extra virgin olive oils

　　

这是首次对巴西南部特级初榨橄榄油进行全面的色素谱分析。靶向代谢组学方法实现了品种区分。据研究人员所知，这是首次在巴西南部特级初榨橄榄油中报道(all-E)-玉米黄质(zeaxanthin)。科罗内基(Koroneiki)品种的色素含量从东部到西部区域呈现增加趋势。阿尔贝吉纳(Arbequina)品种的油脂中次要叶黄素(minor xanthophylls)含量高于科罗内基品种。

基于巴西南部特级初榨橄榄油靶向代谢组学的色素谱分析解读

一、研究背景与科学问题

巴西是全球第二大橄榄油进口国，其国内生产主要集中在南里奥格兰德州（Rio Grande do Sul, RS）。该州占全国橄榄油产量的75%，尽管近年来气候变化（尤其是花期高降雨量）导致产量波动，但橄榄油生产仍是当地重要经济支柱，且产品已获得国际质量认可。橄榄油的品质和化学成分受产地、品种、果实成熟度、农艺实践及加工储存条件等多因素影响。其中，微量成分如色素（类胡萝卜素、叶绿素及其衍生物）不仅赋予油脂特征颜色，还具有营养价值（如维生素A活性）和氧化稳定性贡献，被认为是用于油脂真实性鉴定和地理溯源的有力标记物。

然而，此前对巴西南部橄榄油的研究多采用分光光度法测定总色素含量，无法表征单个色素种类。虽有研究评估了个别叶绿素衍生物，但仅报告了主要的类胡萝卜素（β-胡萝卜素和叶黄素），而可能存在的次要叶黄素（minor xanthophylls）未见报道。鉴于巴西南部橄榄油产业的扩张及其品质提升，亟需对其化学组成进行系统深入的调查。因此，本研究旨在利用液相色谱-高分辨质谱联用技术，系统表征来自两个主要品种（阿尔贝吉纳Arbequina和科罗内基Koroneiki）、不同产区（西部、中部、东部）的特级初榨橄榄油的完整色素谱，探究品种和产地土壤气候条件对色素组成的定量影响，为油脂鉴别、溯源及价值提升提供分析工具。

二、关键技术方法概述

研究人员共收集了35份来自RS州的特级初榨橄榄油样品（21份科罗内基，14份阿尔贝吉纳），均来自2022/2023收获季并通过国家优质印章计划认证。色素提取采用固相萃取（SPE）法进行定量分析，同时结合液-液萃取和开放柱层析纯化进行定性鉴定。定性分析使用配备二极管阵列检测器（DAD）和大气压化学电离源（APCI）的四极杆飞行时间质谱（qTOF-MS）联用系统，在C₃₀反相色谱柱上分离。定量方面，β-胡萝卜素和脱镁叶绿素-a（pheophytin-a）通过分光光度法测定，其他类胡萝卜素则通过高效液相色谱-二极管阵列检测器（HPLC-DAD）使用外标标准曲线定量。油脂颜色通过CIELAB色空间测量。统计分析包括t检验、方差分析（ANOVA）、主成分分析（PCA）和Pearson相关性分析。

三、主要研究结果

3.1 色素注释

研究人员通过比较多种提取和纯化策略，确定了最优方案：SPE用于定量，开放柱层析用于定性。最终在两个品种的油脂中共同鉴定了13种色素，包括11种类胡萝卜素和两种脱镁叶绿素-a差向异构体。定性谱无品种差异。首次在巴西南部橄榄油中报道了(all-E)-玉米黄质。主要色素包括脱镁叶绿素-a、β-胡萝卜素和叶黄素。此外还鉴定了紫黄质（violaxanthin）、环氧化的叶黄素（epoxidized xanthophyll）、叶黄素呋喃氧化物（luteoxanthin）、花药黄质（antheraxanthin）及其顺式异构体等次要叶黄素。

3.2 色素定量

三种主要色素占总色素含量的约97%：脱镁叶绿素-a（62-64%）、β-胡萝卜素（16%）和叶黄素（18-19%）。主要类胡萝卜素的浓度在品种间无显著差异。但次要叶黄素（紫黄质、花药黄质和玉米黄质）在阿尔贝吉纳油中的含量显著高于科罗内基油（分别高出约71%、73%和53%）。主成分分析显示，虽然整体色素谱存在重叠，但次要叶黄素在区分品种上具有一定贡献，阿尔贝吉纳样品在得分图上更分散于正PC1区域。色素比值方面，两品种的叶黄素/β-胡萝卜素比值相近（阿尔贝吉纳1.10，科罗内基1.16），表明该比值可作为巴西南部橄榄油的典型性指标。科罗内基油的叶绿素/类胡萝卜素比值为1.75，阿尔贝吉纳为1.63。阿尔贝吉纳油的次要类胡萝卜素/叶黄素比值（0.38）高于科罗内基（0.14），符合该品种的已知特征。

3.3 产地影响

产地效应具有品种依赖性。对于阿尔贝吉纳油，三个产区间的色素浓度无显著差异。而对于科罗内基油，(all-E)-玉米黄质和脱镁叶绿素-a的浓度存在显著区域差异。具体而言，西部和中部产区的玉米黄质浓度显著高于东部产区；西部产区的脱镁叶绿素-a浓度显著高于东部产区，中部产区居中。这表明科罗内基品种的色素组成对产地环境变异更为敏感，可能与不同区域的太阳辐射和降雨量等气候因子有关。

四、讨论与结论

本研究表明，虽然两个品种的定性色素谱一致，但定量谱存在显著差异，尤其体现在次要叶黄素上，这反映了品种间类胡萝卜素生物合成途径（特别是β,β分支）的差异。阿尔贝吉纳油中较高的次要叶黄素含量与西班牙文献报道一致。科罗内基油中色素浓度的东西部梯度变化，暗示了土壤气候条件（如日照和降水）的影响，但也需考虑果实成熟度、农艺措施等因素。

研究结论指出：本研究首次全面揭示了巴西南部特级初榨橄榄油的色素谱，证实了品种和产地均能显著影响定量色素组成，形成独特的化学特征。科罗内基品种表现出从东向西的色素递增趋势，而阿尔贝吉纳品种则富含更多次要叶黄素。这些发现为巴西南部橄榄油的化学变异性提供了新见解，支持了利用色素谱作为鉴别、溯源工具的潜力，并为该地区橄榄油的品质提升奠定了基础。