《RSC Advances》：Fortification of simit-a traditional bakery product-with tomato powder: changes in the metabolites and in vitro bioaccessibilityOpen Access
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Simit（土耳其一种传统且广泛消费的小麦制品）通过使用干燥番茄粉（0%、2%、4%或8% w/w）和不同小麦蛋白水平（10.4%、11.5%或13.1%）进行重新配方，以增强其功能性。研究人员采用非靶向液相色谱-质谱联用技术（LC-MS）对半极性化合物进行分
Simit（土耳其一种传统且广泛消费的小麦制品）通过使用干燥番茄粉（0%、2%、4%或8% w/w）和不同小麦蛋白水平（10.4%、11.5%或13.1%）进行重新配方，以增强其功能性。研究人员采用非靶向液相色谱-质谱联用技术（LC-MS）对半极性化合物进行分析，并对一些与健康相关的番茄亲脂性化合物进行靶向分析，以揭示样品间代谢物组成的差异。基于非靶向LC-MS的主成分分析（PCA）显示，Simit样品主要根据番茄粉添加量聚类，而在每个番茄粉水平下，由10.4%蛋白质面粉制备的Simit与由11.5%和13.1%蛋白质面粉制备的Simit分离。番茄粉的添加显著影响了所测定的亲脂性化合物，类胡萝卜素和α-生育酚的水平通常随番茄粉添加量的增加而升高。值得注意的是，在使用8%番茄粉和13.1%蛋白质面粉制备的Simit中，全反式番茄红素（all-trans-lycopene）含量达到199.2 ± 8.3 μg/100 g，而在相应的对照组中未检测到。尽管显著的蛋白质×番茄粉交互作用表明存在配方依赖性的响应，但番茄粉也显著影响了体外消化后的总酚含量（TPC）和抗氧化能力。在13.1%蛋白质–8%番茄粉配方中，消化前的TPC达到1477 ± 98 μmol没食子酸当量（GAE）/100 g，而相应对照组为344 ± 10 μmol GAE/100 g，并且在一些配方中TPC回收率超过100%。总体而言，番茄粉显著改变了Simit的植物化学物质谱，而对于多个测量参数，面粉蛋白质含量的影响取决于番茄粉的添加水平。
研究背景与目的
Simit是土耳其一种传统且广受欢迎的百吉饼类烘焙产品，因其价格低廉而被大众频繁消费。随着社会对健康饮食习惯的关注度日益增长，功能性食品的开发成为食品科学领域的研究热点。番茄及其制品富含多种生物活性物质，包括番茄红素（lycopene）、β-胡萝卜素（β-carotene）、酚类化合物和维生素C，这些物质被认为与降低冠心病、脑血管疾病、前列腺癌和胃癌等疾病风险呈负相关。已有研究将番茄加工副产物（如番茄皮渣粉）添加到挤压零食、佛卡夏扁面包、松饼和 Barbari 扁面包等烘焙产品中，发现其能提升产品的生物活性化合物含量和抗氧化特性，但也观察到不同的物理和感官品质变化。然而，现有文献关于蛋白质与酚类化合物在不同食品基质和加工过程中的具体相互作用机制尚不明确，特别是针对植物蛋白的信息较为匮乏。此外，功能性食品中生物活性化合物的生物利用度对其健康功效至关重要，而多酚与蛋白质之间的可逆或不可逆结合可能同时影响抗氧化能力和酚类化合物的生物可及性。
截至目前，尚未有研究探讨番茄粉添加量与面粉蛋白质含量对传统烘焙产品代谢物谱和体外生物可及性的联合效应。因此，本研究旨在填补这一空白，通过结合非靶向液相色谱-质谱联用技术（LC-MS）代谢物谱分析、选定亲脂性生物活性化合物的靶向分析，以及在体外消化前后对酚类含量和抗氧化能力进行分光光度法评估，全面探究番茄粉强化对Simit植物化学特性和潜在功能特性的影响。
研究方法与技术路线
研究人员采用了多项关键技术方法：首先，使用高分辨率的液相色谱-轨道阱傅里叶变换质谱（LC-Orbitrap FTMS）在负离子模式下对Simit样品的半极性甲醇提取物进行非靶向代谢组学分析，并通过MetAlign软件进行峰拾取和对齐，再利用MSClust工具进行无偏质量信号聚类，最终获得451种化合物的相对峰强度表。其次，通过高效液相色谱（HPLC）耦合光电二极管阵列检测器（PDA）和荧光检测器，并使用YMC-Pack C30色谱柱，对脂溶性提取物中的类胡萝卜素（叶黄素、α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、全反式番茄红素）和α-生育酚进行定量分析。此外，研究人员采用了改良的INFOGEST体外消化模型，模拟口腔、胃和小肠阶段的消化过程，以评估总酚含量（TPC）、总黄酮含量（TFC）和总抗氧化能力（TAC）在消化前后的变化。所有实验均设置三次独立生物学重复。
研究结果
2.1 LC-MS半极性化合物分析
基于非靶向LC-MS代谢物谱的主成分分析（PCA）结果显示，Simit样品主要沿PC1轴（解释24.4%变异）按番茄粉添加量聚类，而PC2轴（解释12.7%变异）则区分了低蛋白面粉（10.4%）与高蛋白面粉（11.5%和13.1%）制备的样品。这表明番茄粉添加是影响代谢物组成的主要因素，而面粉蛋白质含量也贡献了差异。针对特定酚类化合物的靶向分析显示，番茄粉添加显著提高了绿原酸（chlorogenic acid）和芦丁（rutin）的含量。对于绿原酸，存在显著的蛋白质×番茄粉交互作用，即在2%和4%添加水平下，高蛋白面粉（13.1%）制备的样品含量更高。芝麻涂层对绿原酸和芦丁也有显著影响，但整体上番茄粉的影响远大于芝麻。
2.2 类胡萝卜素和生育酚分析
番茄粉添加显著影响了所有五种目标亲脂性化合物。全反式番茄红素和β-胡萝卜素在对照样品中未被检出，但在添加番茄粉后出现并随添加量增加而升高。在8%番茄粉和13.1%蛋白质面粉的组合中，全反式番茄红素达到最高值199.2 ± 8.3 μg/100 g。对于叶黄素、α-胡萝卜素、α-生育酚和全反式番茄红素，均观察到显著的蛋白质×番茄粉交互作用，表明面粉蛋白质水平调节了这些化合物对番茄粉添加的响应。例如，高蛋白面粉制备的样品通常含有更高的番茄红素含量。芝麻涂层仅对叶黄素和α-生育酚有显著影响。
2.3 体外消化后总酚含量的变化
体外消化实验结果表明，番茄粉添加显著影响了消化前和消化后的总酚含量（TPC）和三种抗氧化能力指标（ABTS、CUPRAC、DPPH）。在消化前，TPC随番茄粉添加量增加而显著升高，最高可达对照组的4.3倍。消化后，TPC的变化呈现样品依赖性，部分配方的TPC甚至高于消化前，回收率超过100%，这可能归因于结合态酚类物质的释放或消化过程中新酚类化合物的生成。消化后，蛋白质水平和番茄粉添加量对TPC和CUPRAC均有显著主效应，并存在显著的交互作用，进一步证实了配方依赖性的响应。
讨论与结论
研究表明，番茄粉的加入显著改变了Simit的代谢物组成，尤其是增加了有益健康的酚类和类胡萝卜素（特别是番茄红素）的含量。面粉蛋白质含量对最终产品的植物化学特性具有调节作用，这种作用依赖于番茄粉的添加水平，体现了复杂的食物基质效应。蛋白质与酚类化合物之间可能形成的可逆或不可逆复合物，会影响酚类物质的提取率、稳定性和抗氧化活性，这解释了在不同配方中观察到的差异化结果。体外消化后TPC的增加，提示消化过程可能促进了结合态酚类的释放，从而提高了其潜在的可及性。
结论： 本研究成功地将传统土耳其烘焙产品Simit通过添加不同水平的番茄粉和不同蛋白质含量的面粉进行了重新配方，证明了开发新型功能性食品的可能性。番茄粉添加显著改变了Simit的半极性代谢物谱，并显著影响了所测定的亲脂性化合物。在添加8%番茄粉的Simit中，未在对照组中检出的全反式番茄红素达到了130.1至199.2 μg/100 g。增加番茄粉添加量普遍提升了总酚含量；在最高添加水平下，消化前的TPC是对应无番茄对照组的3.1至4.3倍。番茄粉还显著影响了体外消化前后的ABTS、CUPRAC和DPPH抗氧化能力。然而，消化后的响应因配方而异，反映了食物基质的影响。因子分析进一步证明，番茄粉添加是影响Simit植物化学和抗氧化特性的主要因素，而对多个参数显著的蛋白质×番茄粉交互作用表明，面粉蛋白质含量的影响取决于番茄粉的添加水平。这些发现强调了在重新设计烘焙产品时，不仅要考虑强化成分，还必须重视整个食物基质的重要性。未来的研究应评估消费者接受度、面团和质构特性，以及所开发配方的规模化可行性。
