《Food Science & Nutrition》：Comparative Phytochemical Profiles and Antioxidant Potential of Green and Variegated Morphotypes of Alternanthera bettzickiana Under Optimized Extraction Conditions
编辑推荐：
锦绣苋（Alternanthera bettzickiana）表现出显著的表型多样性，这导致已报道的植物化学特征和生物活性存在明显不一致性，因为大多数已发表研究未明确所检植物材料的形态型。与广泛用于烹饪的绿色形态型不同，花叶（红绿混合）形态型作为可食用蔬菜受到
锦绣苋（Alternanthera bettzickiana）表现出显著的表型多样性，这导致已报道的植物化学特征和生物活性存在明显不一致性，因为大多数已发表研究未明确所检植物材料的形态型。与广泛用于烹饪的绿色形态型不同，花叶（红绿混合）形态型作为可食用蔬菜受到的关注甚少。此外，尽管提取方案是决定生物活性化合物回收率的关键因素，但该物种尚未建立经验证的提取方案。因此，本研究旨在优化提取条件并比较两种形态型的酚类特征和抗氧化能力。采用基于Box–Behnken设计（BBD）的响应面法（RSM），优化后的提取条件为90%（v/v）乙醇水溶液、振荡温度50°C、孵育时间2 h、提取物浓度10 mg/mL。在此条件下，绿色形态型表现出更高的总酚含量（4.95 mg没食子酸当量/g干样重（DW）），而花叶形态型表现出更高的总黄酮含量（31.95 mg槲皮素当量/g DW）和总花青素含量（7.04 mg矢车菊素-3-O-葡萄糖苷当量/g DW）。液相色谱-电喷雾电离-串联质谱法鉴定出对香豆酸为两种形态型中的主要酚类化合物，其次为3,4-二羟基苯甲酸，而芦丁仅在绿色形态型中检出痕量。绿色形态型还表现出显著更高的铁离子还原抗氧化能力（FRAP）和氧自由基吸收能力（ORAC）活性，而2,2-二苯基-1-苦基肼（DPPH）自由基清除活性在两种形态型之间无显著差异。这些发现为未来将两种形态型作为功能性食品配料和营养保健品来源进行价值化利用奠定了科学基础。
**论文解读：锦绣苋绿色与花叶形态型植物化学特征及抗氧化潜力的系统比较**
**一、研究背景与问题**
锦绣苋（*Alternanthera bettzickiana*）隶属于苋科（Amaranthaceae），广泛分布于全球热带和亚热带地区，包括泰国。该物种在叶片形态和色素沉着方面表现出显著的表型多样性，已识别出红色、绿色和花叶（红绿混合）三个栽培品种。其中，绿色形态型在泰国被广泛用作食物来源，常用于新鲜沙拉、汤品和炒菜等烹饪制备；而花叶形态型因独特的叶片色素沉着而被视为观赏植物，其作为可食用蔬菜的认知和利用受到显著限制。
然而，现有研究存在若干关键问题。首先，已发表研究中使用的植物材料多为未明确形态型的样本，导致不同研究间植物化学特征和生物活性数据存在显著不一致。其次，此前仅有一项研究专门表征了绿色形态型，且采用的分光光度法总酚含量（TPC）测定易受非酚类还原性物质干扰，而高效液相色谱（HPLC）方法在灵敏度和特异性方面不如液相色谱-电喷雾电离-串联质谱（LC–ESI–MS/MS）等现代技术。第三，该物种的抗氧化活性评估仅采用基于单电子转移（SET）机制的FRAP和DPPH实验，缺乏基于氢原子转移（HAT）机制的评估，导致对其抗氧化潜力的认识不完整。第四，提取条件作为决定生物活性化合物回收率的关键因素，该物种尚未建立经系统优化和验证的提取方案。
**二、研究目的与实验设计**
本研究旨在系统优化锦绣苋的提取条件以最大化酚类化合物回收率和抗氧化活性，并在优化条件下对绿色和花叶两种形态型的酚类组成、含量及抗氧化能力进行全面比较。研究采用Box–Behnken设计（BBD）为基础的响应面法（RSM），对乙醇浓度、振荡温度、孵育时间和提取物浓度四个关键提取参数进行同时优化。研究刻意选择常规提取方法而非先进提取技术，主要目的是促进工业部门的可扩展性和实际应用性。
**三、主要技术方法**
研究人员采用以下关键技术方法：（1）样品采集与制备：2022年3月采集自泰国佛统府佛统县佛统分区（13°50′19.1″N, 100°03′29.0″E），绿色和花叶形态型的凭证标本分别保藏于玛希隆大学Sireeruckhachati自然学习公园植物标本馆，编号为PBM005783和PBM005782；新鲜叶片经冷冻干燥、粉碎并过40目筛。（2）单因素优化实验：分别考察乙醇浓度（0%–100% v/v）、振荡温度（30°C–90°C）、孵育时间（0.5–4 h）和提取物浓度（10–50 mg/mL）对TPC和FRAP活性的影响。（3）BBD响应面法优化：设置四因素三水平（?1、0、+1）共27个随机实验运行，建立二阶多项式模型。（4）酚类化合物定性与定量：采用LC-ESI-MS/MS对26种酚类标准品进行靶向分析，同时采用分光光度法测定TPC、总黄酮含量（TFC）和总花青素含量（TAC）。（5）抗氧化活性评估：采用DPPH自由基清除实验（SET机制）、FRAP实验（SET机制）和氧自由基吸收能力（ORAC）实验（HAT机制）三种互补方法。
**四、主要研究结果**
**4.1 单因素优化结果**
单因素实验结果表明，提取物浓度10 mg/mL时TPC和FRAP活性最高，随浓度增加两者均逐渐下降；振荡温度30°C–50°C范围内获得最佳FRAP活性，超过50°C后TPC和FRAP活性均持续下降；孵育时间0.5 h内TPC和FRAP活性即达到最大值，随后随时间延长逐渐下降；80%（v/v）乙醇水溶液为最佳溶剂浓度，低于或高于此值均导致较低响应值。
**4.2 响应面优化结果**
BBD实验的TPC值范围为3.69–6.68 mg GAE/g DW，TFC值范围为0–27.59 mg QE/g DW，FRAP活性范围为7.79–34.09 μmol TE/g DW。方差分析显示，TPC模型回归不显著（p = 0.2409）且失拟项显著（p = 0.0215），模型拟合不佳；TFC模型虽显著（p < 0.0001）但失拟项高度显著（p < 0.0001），不适用于优化；FRAP模型表现出优秀拟合（p < 0.0001，R2 = 0.9948，失拟项p = 0.4421），是最可靠的优化模型。乙醇浓度和提取物浓度是影响FRAP活性的主导因素，二者交互作用也显著（p = 0.0009）。优化条件为89.8%（v/v）乙醇、47.6°C、2 h和10.5 mg/mL，经实际调整后确定为90%（v/v）乙醇、50°C、2 h和10 mg/mL。在此条件下预测FRAP值为34.91 μmol TE/g DW，实验验证值为37.38 μmol TE/g DW，预测误差约7.08%，验证了模型可靠性。
**4.3 酚类特征与含量比较**
在优化条件下，LC-ESI-MS/MS分析鉴定出对香豆酸为两种形态型中的主要酚类化合物（187.99–196.84 μg/g提取物），其次为3,4-二羟基苯甲酸（130.06–137.44 μg/g提取物），两者在花叶形态型中含量略高；芦丁仅在绿色形态型中检出痕量（1.98 μg/g提取物）。分光光度法测定显示，绿色形态型的TPC显著高于花叶形态型（4.95 vs. 4.02 mg GAE/g DW），但花叶形态型的TFC（31.95 vs. 25.78 mg QE/g DW）和TAC（7.04 vs. 未检出 mg C3GE/g DW）显著更高，后者与其叶片红色色素沉着特征一致。
**4.4 抗氧化活性比较**
三种抗氧化实验结果显示，DPPH自由基清除活性在两种形态型间无显著差异（13.75 vs. 13.40 μmol TE/g DW）；绿色形态型的FRAP活性显著高于花叶形态型（37.38 vs. 32.41 μmol TE/g DW，1.2倍）；ORAC活性差异更为显著，绿色形态型为花叶形态型的1.4倍（235.33 vs. 173.62 μmol TE/g DW）。
**五、讨论与结论**
研究人员指出，BBD-RSM模型的可靠性具有实验依赖性，FRAP模型可作为提取优化的稳健替代响应变量，而比色法（Folin–Ciocalteu和氯化铝法）可能易受基质特异性干扰。乙醇浓度是最重要的提取参数，90%（v/v）乙醇水溶液的中等极性适合酚类抗氧化剂的溶解，且乙醇可灭活多酚氧化酶。提取物浓度的影响符合传质原理，较低固液比增加界面接触面积。50°C是提取效率与热降解之间的最佳平衡点。孵育时间影响最小，2 h足以实现目标化合物的近完全溶解。
两种形态型间的酚类含量差异可能归因于：LC-ESI-MS/MS仅能定量具有标准品的化合物；Folin–Ciocalteu试剂对非酚类还原性物质的非选择性干扰（绿色形态型可能含有更多抗坏血酸、可溶性糖和光合作用相关蛋白）；遗传决定的苯丙烷和类黄酮生物合成途径差异；以及单一标准化提取方案可能未对两种形态型同等有效地最大化酚类产出。
值得注意的是，尽管花叶形态型TFC和TAC更高，但其FRAP和ORAC活性却低于绿色形态型，表明该物种的抗氧化能力并非简单地取决于总黄酮或花青素含量，而是取决于具体化合物的结构特征，如羟基化、糖基化和缀合程度。两种形态型中主要酚类化合物（对香豆酸和3,4-二羟基苯甲酸）的HAT抗氧化机制与ORAC实验的机制一致性，可能解释了ORAC值在形态型间的显著差异。
本研究首次在优化提取条件下系统比较了锦绣苋绿色和花叶形态型的生物活性化合物及抗氧化潜力，建立了可重复的方法学基础。绿色形态型较高的TPC、FRAP和ORAC活性与其既有烹饪用途相符，适合作为抗氧化剂丰富提取物或干叶粉用于食品强化；花叶形态型尽管目前烹饪利用有限，但其相当或更优的TFC和TAC，以及花青素的专一检出，使其在天然着色剂和花青素类营养保健品开发方面具有潜力。研究局限性包括：提取优化仅以绿色形态型为模型系统；单因素（OFAT）方法未考虑参数间交互作用；LC-ESI-MS/MS定量仅限于有标准品的化合物；植物材料采自单一地点和时间。未来研究应开展花叶形态型的独立优化实验、采用Plackett–Burman筛选设计、非靶向代谢组学方法，并结合多收获时间、多地点或受控生长条件，以明确遗传与环境的相对贡献。
