《Food Chemistry》：Species and developmental stage-specific modulation of metabolomics and antioxidant capacity in Western Himalayan buckwheat under spectral LEDs illumination
编辑推荐：
•在光谱LED照射下，CB和TB表现出种间及种内的变异。•通过GC–MS分析，发现光谱LED照射下的芽苗和微绿蔬菜中含有41种代谢物，而微绿蔬菜中有43种。•RL和BL处理提升了两种植物的抗氧化物质、脂肪酸以及次生代谢产物的含量。•单色LED（WL、BL、RL）能够增加生育酚、类
- •
在光谱LED照射下，CB和TB表现出种间及种内的变异。
- •
通过GC–MS分析，发现光谱LED照射下的芽苗和微绿蔬菜中含有41种代谢物，而微绿蔬菜中有43种。
- •
RL和BL处理提升了两种植物的抗氧化物质、脂肪酸以及次生代谢产物的含量。
- •
单色LED（WL、BL、RL）能够增加生育酚、类固醇、萜类等物质的含量。
- •
LED照明提升了西喜马拉雅荞麦作为超级食物的价值。
引言
功能性食品因富含多种生物活性成分，有助于维持健康并降低慢性疾病风险，因此逐渐被视为现代营养体系中的重要组成部分（Rouphael等人，2021年）。在这一不断发展的领域中，荞麦芽苗和微绿蔬菜作为一种创新的食材备受关注，它们含有丰富的多酚类物质，如芦丁、紫云英素、儿茶素、异木犀草素、绿原酸、木犀草素和槲皮素，同时还含有无麸质蛋白质，这些成分共同决定了它们的营养价值（Li & Zhang，2001年；Raina等人，2025年）。此外，它们还是矿物质、必需脂肪酸、氨基酸和维生素的良好来源（Kou等人，2013年；Qiao等人，2024年；Yan等人，2022年）。因此，食用以荞麦为原料制成的食品有助于降低患高血压、癌症、肥胖症、心血管疾病、炎症和糖尿病等非传染性疾病的几率，这也进一步凸显了将其纳入日常饮食的重要性（Huda等人，2021年；Morales等人，2021年）。
荞麦是一种未被充分利用的假谷物，却是全球许多地区传统饮食中的重要组成部分（Kumari & Chaudhary，2020年）。目前，全球荞麦种植主要以两种品种为主：普通荞麦 Moench和鞑靼荞麦 Gaertn.，这两种品种在农艺适应性和抗逆性方面存在差异（Li?oiu等人，2025年）。普通荞麦在亚洲、美洲、澳大利亚、加拿大、欧洲和南非都有种植，而鞑靼荞麦则更能耐受恶劣的气候条件，主要种植在不丹、尼泊尔、中国西南部以及喜马拉雅山脉的西北部和东部地区（Kumari & Chaudhary，2020年；Seo等人，2015年）。值得注意的是，生长在气候条件较为恶劣的印度-西喜马拉雅地区的荞麦具有丰富的植物营养素，不过环境因素，尤其是光照条件，对其整体代谢组的影响机制目前尚不完全清楚。
光作为一种重要的调控信号，能够影响多种代谢途径，进而促进生物活性化合物的生物合成、修饰及积累（Alrifai等人，2019年）。随着发光二极管技术的进步，人们可以精确控制光的质量、强度和持续时间，这使得其在可控环境中研究光调控过程成为可能（Lee等人，2014年；Liu等人，2022年；Loi等人，2020年；Vrkic等人，2024年）。LED系统因其能够发出窄谱波长的光，同时具备高能效、低热输出和较长使用寿命等优点，因此在温室、垂直农场、培养室以及采后储存等领域得到了广泛应用，有助于促进植物生长并增加特定代谢产物的积累（Bantis等人，2018年；Liu等人，2016年；Loi等人，2020年）。
蓝光和红光共同作用往往能带来最佳的植物生长表现和代谢效率，其中蓝光可以调节气孔功能，提升二氧化碳同化能力，而红光则能提高光合作用效率（Brazaityte等人，2021年；Dou等人，2017年）。例如，已有研究表明，使用特定光谱的LED可以显著影响十字花科植物的初级代谢，从而改变抗坏血酸、腺嘌呤核苷（ATP、ADP、AMP）、葡糖异硫氰酸酯、葡萄糖芸香苷等物质的含量（Castillejo等人，2021年；Sathasivam等人，2023年）。此外，蓝光和红光还能促进荞麦和苋菜芽苗的次级代谢，使多酚类化合物的含量显著上升（Cho等人，2008年；Jeon等人，2015年；Lee等人，2014年；Nam等人，2018年；Seo等人，2015年）。在之前的研究中，我们还发现光谱LED照射会引发西喜马拉雅荞麦芽苗的形态生理变化，并改变其离子分布状况（Johnson等人，2026年）。尽管取得了这些进展，但关于LED光谱调控如何在不同植物物种和不同发育阶段影响抗氧化能力和代谢重编程的机制，仍存在诸多未知之处。这一问题在那些未被充分研究的喜马拉雅地区作物中尤为突出，尽管这类作物具有很高的营养价值和功能潜力，但在不同光谱条件下的表现却鲜有研究。目前关于荞麦的研究大多集中在商业栽培品种上，尤其侧重于发芽阶段的研究，而同样具有高营养价值和功能价值的荞麦微绿蔬菜则相对较少被研究。此外，目前还缺乏将特定波长响应与物种及发育阶段相关的抗氧化能力及初级/次级代谢调控机制相结合的研究。因此，填补这些空白对于揭示西喜马拉雅荞麦作为高营养、富含抗氧化物质的超级食物的巨大潜力至关重要。
基于此，本研究旨在系统分析光谱LED照明对西喜马拉雅荞麦芽苗和微绿蔬菜的不同影响，具体方法包括：（i）测定次级代谢产物（总多酚和黄酮类物质）及其对应的抗氧化活性；（ii）通过非靶向GC–MS分析技术研究代谢组的变化情况；（iii）运用多元统计分析方法探讨种间及种内的变异规律。
章节摘要
化学试剂
1,1-二苯基-2-苦基肼（DPPH）、氯化铝（AlCl?）、儿茶素、福林-西奥卡尔泰乌试剂（FCR）、氯化铁（FeCl?）、碳酸钠（Na?CO?）、亚硝酸钠（NaNO?）、氰化铁钾（K?[Fe (CN)?]）、氢氧化钠（NaOH）以及三氯乙酸（TCA）均购自印度新德里的Central Drug House, Pvt. Ltd.公司。抗坏血酸、没食子酸和甲醇则购自马哈拉施特拉州的Hi-Media Lab Pvt. Ltd.公司。N-甲基-N-（三甲基硅基）三氟乙酰胺（MSTFA），
结果与讨论
本研究中发现，光谱LED照明显著提升了两种荞麦芽苗和微绿蔬菜的抗氧化能力，并改变了其代谢组特征，从而大大增强了它们的营养价值和功能特性。
结论
研究表明，在光谱LED照明条件下，植物的抗氧化能力和代谢物分布（初级/次级代谢物）存在明显的物种及发育阶段差异，这一结论得到了HCA、PCA和PLS-DA等多元统计分析方法的支持。进一步的代谢途径分析显示，与脂肪酸、生育酚、萜类物质以及类固醇生物合成相关的多个代谢途径都受到了显著影响。
CRediT作者贡献说明
Marry Albright Johnson：撰写原文初稿、数据可视化、软件应用、实验研究、正式数据分析、数据整理。Sveta Thakur：文章审阅与编辑、实验验证、研究指导、方法设计、概念构思。
资金支持
本研究作者未从任何机构获得用于开展这项研究的资金或资助。
利益冲突声明
作者声明自己不存在任何可能影响本研究所报告结果的已知利益冲突或个人关系。
致谢
我们衷心感谢印度新德里的NSFDC和UGC所提供的资金支持，这些支持为本文研究的顺利完成起到了至关重要的作用。
Marry Albright Johnson|Sveta Thakur
