基于靶向代谢组学的黑青稞在不同热加工方法下的抗氧化活性研究

《Food Research International》：Study on the antioxidant activity of black highland barley under different thermal processing methods based on targeted metabolomics

　　## 摘要要点- 与烘烤、蒸制和煮制相比，炒制最能保留青稞黑米中的花青素含量和抗氧化能力。- 靶向液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）代谢组学筛选出41种差异代谢物，其中酰基化花青素在炒制样品中显著富集。- 随机森林建模有效筛选了特征酰基化花青素，以区分四种传统家庭加工方式。## 引言青稞黑米（黑青稞）是一种 uniquely 适应青藏高原环境的主食谷物作物，具有极强的抗寒和抗旱能力。它是支撑当地饮食体系和粮食安全的重要食物资源（Obadi等，2021）。黑青稞籽粒富含膳食纤维、维生素、矿物质和花青素，赋予其较高的营养和功能性价值（Biel等，2020；Zhu，2018）。花青素是一类水溶性黄酮类化合物，基本结构为3,5,7-三羟基-2-苯基苯并吡喃（Siebenhandl等，2007），具有丰富的酚羟基，赋予其显著的抗氧化能力（Wang等，2024）。据报道，这些化合物在作为均衡饮食的一部分摄入时，具有潜在的保健功能，包括对心血管功能和视觉健康的有益作用（Nomi等，2019；Oliveira等，2020；Zilic等，2019），从而使黑青稞成为功能性食品开发的理想原料。热加工对于改善黑青稞的适口性和消化性至关重要。常见的家庭及传统加工方法包括烘烤、蒸制、炒制和煮制。然而，热量和水分可诱发花青素的降解或转化，从而影响其保留率和抗氧化活性（Francavilla & Joye，2022；Z?otek等，2019）。先前的研究报告指出，花青素在不同热加工条件下的稳定性差异显著，加工引起的变化直接影响谷物产品的功能品质（Escher等，2020；Teegarden等，2019）。Tang等（2023）的研究表明，与4°C储存相比，70°C处理使蓝莓和紫薯中的花青素保留率降低超过40%。尽管该领域取得了进展，但大多数研究仅关注花青素总含量或整体抗氧化性变化。系统揭示不同传统热加工方法下代谢物水平变化——尤其是酰基化花青素谱——的研究仍然有限。此外，很少有研究将靶向代谢组学应用于阐明黑青稞中特定花青素衍生物、热稳定性与抗氧化活性之间的关系。代谢组学能够全面描绘小分子代谢物图谱，已被广泛用于揭示食品加工引起的变化（Wang等，2024）。靶向代谢组学可实现对特定花青素代谢物的高灵敏度和高准确性定量，从而比传统分析方法更深入地了解结构变化和稳定性机制（Johnson等，2015）。Feng等（2022）利用代谢组学在小麦籽粒中鉴定了866种代谢物，证明类黄酮热稳定性的差异直接影响其功能活性。然而，这种方法很少应用于传统热加工条件下的黑青稞，尤其是炒制——一种制作糌粑的代表性干热加工技术。基于上述发现，本研究以藏族黑青稞为对象，比较了烘烤、煮制、炒制和蒸制四种热加工方法对花青素总含量、DPPH和ABTS自由基清除能力以及Fe2?螯合能力的影响。采用基于LC-MS/MS的综合靶向代谢组学分析，描绘差异代谢物图谱，识别与抗氧化活性相关的特征生物标志物，并阐明其内在关联。本研究的目的是系统比较这四种传统加工方式对花青素代谢和抗氧化活性的影响，分析实际加工条件下的代谢物变化，为优化加工技术和开发高附加值黑青稞产品提供理论依据。## 各章节摘要### 实验材料——黑青稞种子本研究所用黑青稞种子购自西藏自治区山南市隆子县，是典型的高原特色藏族谷物产区。实验前，首先通过人工筛选去除皱缩和霉变籽粒；合格饱满籽粒随后用超纯水冲洗以去除表面杂质，并在35°C真空烘箱中干燥48小时至恒定水分含量。加工后的种子……### 不同处理组黑青稞中的花青素总含量花青素是具有重要功能活性的重要成分，具有抗氧化、抗衰老、抗癌和预防心血管疾病等多种药理活性（Krga & Milenkovic，2019）。如图2所示，CK组（对照组长）的花青素含量最高，为16.53 U/g，显著高于热加工处理后的黑青稞（*p* < 0.05）。这一差异源于热加工对黑青稞花青素的降解作用，降解严重程度……### 结论本研究探讨了四种传统热加工方法对黑青稞花青素含量、抗氧化活性和代谢组学图谱的影响。所有热加工处理均降低了花青素总含量，其中煮制造成的损失最大。在所测试的传统加工参数下，与其他三种方法相比，炒制保留了相对较高的花青素含量和较强的抗氧化活性。靶向代谢组学……### CRediT作者贡献声明**李贵鹏：** 撰写——初稿，可视化，形式化分析，数据整理。**张文健：** 撰写——初稿，可视化，形式化分析，数据整理。**杨杰：** 形式化分析，数据整理。**彭派：** 可视化。**舒申标：** 验证。**韩国森：** 方法论，调查研究。**刘震东：** 撰写——审阅与编辑，项目管理，经费获取，概念构思。### 资金国家重点研发计划（2024YFF1107003）；西藏农牧学院人才团队建设基金项目（XZNMXYRCDWJS-2024-08）；西藏农牧学院林业博士项目（一期），项目编号533325001。### 未引用参考文献Cidon, Zhou, Bai and Da, 2010Giusti and Wrolstad, 2001Hao, Wang, Chen and Shen, 2025Navarro-Reig, Jaumot, García-Reiriz and Tauler, 2015Wu et al., 2022### 利益冲突声明作者声明不存在可能影响本文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。### 致谢不适用。