《Journal of Future Foods》：Impact of selenium-enriched fermentation on nutritional composition, antioxidant capacity, flavor profile and metabolomic profile of
Actinidia arguta powder
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软枣猕猴桃（Actinidia arguta）是一种营养丰富的水果，具有开发功能性食品的潜力，但其加工副产物尚未得到充分利用。在本研究中，研究人员研究了发酵结合硒富集对软枣猕猴桃粉营养成分、抗氧化能力、风味和代谢组学特征的影响。硒富集发酵产生了99.93%的有
软枣猕猴桃（Actinidia arguta）是一种营养丰富的水果，具有开发功能性食品的潜力，但其加工副产物尚未得到充分利用。在本研究中，研究人员研究了发酵结合硒富集对软枣猕猴桃粉营养成分、抗氧化能力、风味和代谢组学特征的影响。硒富集发酵产生了99.93%的有机硒（organic Se），主要形式为硒代蛋氨酸（selenomethionine, SeMet）、硒代半胱氨酸（selenocysteine, SeCys）和甲基硒代半胱氨酸（methylselenocysteine, MeSeCys）。该过程通过提高生物利用度和有机硒（organic Se）转化显著增强了抗氧化活性，并进行了有利调节，从而增加了其营养功能性。此外，鉴定出40种挥发性化合物（volatile compounds, VOCs），发酵促进了果香、花香和奶香气息的形成，而硒富集发酵进一步引入了萜类相关的松香气味。非靶向代谢组学（non-targeted metabolomics）揭示了32种差异代谢物（differential metabolites, DMs），主要与氨基酸（amino acid）和核苷酸（nucleotide）代谢相关。通路富集分析表明，氨基酸代谢（amino acid metabolism）、嘌呤代谢（purine metabolism）和谷胱甘肽代谢（glutathione metabolism）发生显著改变。这些代谢变化与多酚（polyphenols）、多糖（polysaccharides）和抗氧化酶（antioxidant enzymes）活性的增加密切相关。总体而言，发酵结合硒生物转化（Se biotransformation）重塑了软枣猕猴桃粉的代谢网络，增强了其风味品质、营养价值和抗氧化功能性。本研究为将软枣猕猴桃副产物升级为高价值功能性食品成分提供了一种可持续策略。
软枣猕猴桃（Actinidia arguta）富含维生素、多酚、氨基酸和微量元素，但高水分含量使其易腐烂，加工过程中产生的果渣常被丢弃，造成生物活性物质损失。在可持续食品系统和循环生物经济背景下，将果渣转化为高价值成分成为重要策略。发酵是提升食品营养和感官特性的生物技术方法，开菲尔粒（Kefir grains, KGs）由乳酸菌、酵母和醋酸菌组成，能释放和生物转化酚类、氨基酸等。硒（Se）在抗氧化防御和代谢调节中起关键作用，硒富集开菲尔粒（Se-enriched kefir grains, Se-KGs）可进一步改善营养品质。然而，之前研究多单独考察发酵或硒富集，而基于开菲尔的发酵和硒富集对水果副产物的联合效应及代谢机制尚不清楚。因此，本研究旨在调查开菲尔发酵和硒富集对软枣猕猴桃粉的代谢谱、抗氧化能力和风味特征的影响，并阐明代谢机制。研究人员通过发酵和硒富集处理，显著提升了粉末的营养价值和抗氧化功能，改善了风味，并揭示了代谢重塑途径。该研究为软枣猕猴桃副产物升级为高价值功能性食品成分提供了可持续策略，论文发表在《Journal of Future Foods》。
本研究主要采用以下关键技术方法：样本原料来自辽宁省丹东市。使用开菲尔粒（KGs）和硒富集开菲尔粒（Se-KGs）进行发酵处理。采用氢化物发生原子荧光光谱法（HG-AFS）测定总硒、有机硒含量及硒形态；采用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用（HS-SPME-GC-MS）和顶空气相色谱-离子迁移谱（HS-GC-IMS）分析挥发性有机物（VOCs）；采用超高效液相色谱-电喷雾电离-四极杆-飞行时间质谱（UHPLC-ESI-QTOF-MS/MS）进行非靶向代谢组学分析；通过分光光度法测定总黄酮、总多酚、多糖、海藻糖、还原型谷胱甘肽（GSH）含量以及总超氧化物歧化酶（T-SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性。
**3.1 Changes in selenium content and speciation during kefir fermentation**
通过HG-AFS测定，SeFP中总硒含量为126.42±0.0001 mg/kg，有机硒占比99.93%，主要形态为硒代蛋氨酸（SeMet），发酵后部分转化为硒代半胱氨酸（SeCys）和甲基硒代半胱氨酸（MeSeCys），无机硒（Se(IV)和Se(VI)）显著减少，表明微生物高效转化无机硒为有机形式。
**3.2 Effects of fermentation and selenium enrichment on bioactive components**
测定非酶抗氧化物质，发现多糖含量在KGFP和SeFP中分别增加24.64%和19.58%（p<0.05），海藻糖含量在SeP、KGFP、SeFP中分别增加0.79、0.56和0.99倍（p<0.01），GSH含量在KGFP中增加264.62%（p<0.001），在SeFP中增加但幅度较小，因Se参与氧化还原循环。T-SOD活性在SeP、KGFP、SeFP中均显著升高（p<0.01），GSH-Px活性在SeFP中显著升高至846.09 U/g（p<0.01），表明硒富集增强抗氧化酶活性。
**3.3.1 HS–GC–IMS fingerprint of volatile compounds**
通过HS-GC-IMS检测到87种VOCs，鉴定出75种，酯类最多（21.33%）。发酵产生新化合物如(+)-柠檬烯、1-丁醇、3-甲基丁醛等，赋予果香、麦芽香；硒富集引入异丁酸异丙酯、乙酸乙酯、γ-松油烯等酯类和萜烯类，提供果香和松香；硒富集发酵产生2-辛酮、2-乙基-4-甲基噻唑等，贡献奶香和焙烤香。
**3.3.2 Volatile compound composition identified by HS–SPME–GC–MS**
鉴定出40种VOCs，以醇类（40%）、醛类（20%）、烯烃（12.5%）为主。PCA显示四个样品分离，发酵是主要因素（PC1）。发酵后1-己醇、乙酸、己醛、辛醛等显著增加，赋予青草、果香、酸香；硒富集进一步调节醛类，如己醛和壬醛在SeFP中相对更高，表明Se调控脂质氧化途径。
**3.4 Metabolomic profiling of fermented A. arguta powders**
通过UHPLC-ESI-QTOF-MS/MS注释100种代谢物，包括43种氨基酸及其衍生物、13种脂肪酸、9种核苷酸等。PCA和PLS-DA显示四个组明显分离，发酵和硒富集均改变代谢谱，发酵是主导因素。
**3.4.1 Identification of differential metabolites**
筛选差异代谢物（VIP>1.0, p<0.05）。AP vs KGFP有23种（4上调，19下调），主要为氨基酸（L-缬氨酸、D-脯氨酸）增加，肽类和核苷酸代谢物减少；AP vs SeP有14种（10上调，4下调），核苷酸代谢物和肽类增加；KGFP vs SeFP有11种，硒富集增加水杨酸、腺苷、鸟苷等；AP vs SeFP有15种（6上调，9下调），增加水杨酸、D-脯氨酸、氧化型谷胱甘肽等。
**3.4.2 Metabolic pathway enrichment analysis**
通路富集显示，嘌呤代谢、谷胱甘肽代谢、泛酸和CoA生物合成、缬氨酸亮氨酸和异亮氨酸代谢显著改变。嘌呤代谢涉及腺嘌呤、鸟嘌呤等消耗；谷胱甘肽代谢中还原型（GSH）和氧化型（GSSG）差异累积；氨基酸代谢与风味和抗氧化相关。
**3.4.3 Correlation between selenium transformation, bioactive compounds and metabolites**
Spearman相关分析显示，D-脯氨酸、L-缬氨酸等氨基酸代谢物与GSH（r=0.85–0.92）和多糖（r=0.89–0.94）正相关，与T-SOD弱正相关；腺嘌呤、鸟苷等核苷酸代谢物与GSH和多糖负相关（r=?0.68至?0.83）；腺苷5′-单磷酸与总硒和有机硒正相关（r≈0.74–0.81）；GSSG与硒指标正相关（r=0.83–0.88），GSH与硒指标负相关，表明硒调节谷胱甘肽氧化还原循环；黄酮类（芦丁、槲皮素）与硒指标负相关，提示硒促进酚类转化。
**3.4.5 Proposed metabolic mechanism underlying the effects of fermentation and selenium enrichment on the functional properties of Actinidia arguta powder**
基于代谢组学、硒指标和生物活性化合物测定，提出代谢机制模型：发酵和硒富集协同重塑氨基酸、嘌呤和谷胱甘肽代谢。微生物蛋白水解促进氨基酸积累；嘌呤代谢重编程，腺嘌呤和鸟苷减少，腺苷5′-单磷酸增加；谷胱甘肽氧化还原循环（GSH/GSSG）激活，调节细胞内氧化还原状态。硒富集通过高效转化无机硒为有机硒（SeMet、SeCys、MeSeCys），增强代谢响应。这些代谢调控促进多酚和多糖积累，并激活T-SOD和GSH-Px抗氧化酶系统，从而协同改善软枣猕猴桃粉的抗氧化能力、营养价值和功能特性。
**总结讨论部分**：研究人员提出的代谢机制模型表明，发酵与硒富集通过调控氨基酸代谢、嘌呤代谢和谷胱甘肽代谢，促进多酚和多糖积累，并增强T-SOD和GSH-Px活性，从而协同改善软枣猕猴桃粉的抗氧化能力、营养价值和功能特性。
**翻译研究结论部分**：本研究证明了发酵结合硒富集显著改善了软枣猕猴桃粉的功能特性和风味品质。硒富集发酵诱导了代谢重塑，特别是在氨基酸、嘌呤和谷胱甘肽代谢中，并促进了多酚和多糖等生物活性化合物的积累。硒富集进一步促进了有机硒形式（硒代蛋氨酸SeMet、硒代半胱氨酸SeCys和甲基硒代半胱氨酸MeSeCys）的生物转化，有助于增强抗氧化能力，表现为T-SOD和GSH-Px活性升高。同时，发酵改善了香气复杂性，而硒富集引入了额外的萜烯相关挥发性物质。总体而言，该策略为将软枣猕猴桃副产物转化为具有改善营养和感官品质的功能性食品成分提供了有效途径。
