《Food Chemistry: X》：Processing effects on metabolites and volatiles in turnip (
Brassica rapa L.) products: a targeted metabolomics study
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芜菁富含酚类物质、皂苷和硫代葡萄糖苷，但不同加工形式如何重塑其营养成分、香气特征和代谢物谱仍不清楚。本研究旨在系统比较生芜菁（LL）与四种加工产品（口服液KF、粉剂FM、糖浆TJ和片剂PJ），并识别与加工相关的成分和香气差异。研究整合了顶空固相微萃取-气相色谱
芜菁富含酚类物质、皂苷和硫代葡萄糖苷，但不同加工形式如何重塑其营养成分、香气特征和代谢物谱仍不清楚。本研究旨在系统比较生芜菁（LL）与四种加工产品（口服液KF、粉剂FM、糖浆TJ和片剂PJ），并识别与加工相关的成分和香气差异。研究整合了顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用（HS-SPME-GC–MS）、感官评价、抗氧化测定和基于超高效液相色谱-四极杆静电场轨道阱质谱（UPLC-Q Exactive/MS）的靶向代谢组学分析。FM表现出最高的总糖含量（413.4 mg/g DW），而KF具有最高的可溶性糖含量（211.98 mg/g DW）和抗氧化能力。PJ表现出最高的总酚（3.62 mg GAE/g DW）和黄酮含量（2.58 mg RE/g DW），保留了相对较高的皂苷含量（1.82 mg/g DW），并显示出可检测多酚代谢物的最大多样性。FM富集二氢月桂烯醇（513.31 μg/L），KF以植醇（77.15 μg/L）为特征，TJ含有土臭素（161.29 μg/L），PJ富含壬醛（691.17 μg/L）和乙酸苯乙酯（208.27 μg/L）。这些发现为根据芜菁来源产品所需的成分和香气属性选择加工策略提供了综合依据。
**研究背景与意义**
芜菁（Brassica rapa L.）是十字花科药食两用植物，原产于中东，现广泛栽培于欧洲、亚洲和美洲，在中国主要种植于新疆，其中柯坪县因适宜的生长条件被称为"芜菁之乡"。芜菁肉质根富含酚类物质、皂苷和硫代葡萄糖苷等生物活性成分，传统医学认为其具有养肝补肾、助消化、止咳平喘等功效。然而，热干燥、发酵和浓缩等加工方式可能显著影响热敏性营养成分和次级代谢物的稳定性。已有研究多集中于单一加工方式、单一产品类型或有限的质量相关化合物，缺乏在同一分析框架内对多种加工芜菁产品的直接比较，对挥发性与非挥发性代谢物的整合分析尤为不足。为此，研究人员系统比较了生芜菁（LL）与口服液（KF）、粉剂（FM）、糖浆（TJ）和片剂（PJ）四种加工产品在营养成分、抗氧化能力、香气特征和靶向多酚代谢物谱方面的差异，为根据目标成分和香气属性选择加工策略提供综合依据。该研究论文发表在《Food Chemistry: X》。
**主要技术方法**
研究采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用（HS-SPME-GC–MS）对挥发性有机化合物进行定性与半定量分析；采用超高效液相色谱-四极杆静电场轨道阱质谱（UPLC-Q Exactive/MS）靶向代谢组学技术定量检测多酚代谢物；结合感官评价、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）/2,2'-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸（ABTS）/铜离子还原能力（CUPRAC）/铁离子还原能力（FRAP）四种抗氧化测定、高效液相色谱（HPLC）可溶性糖分析和氨基酸自动分析等方法系统测定品质指标。样本采自新疆维吾尔自治区柯坪县。
**主要研究结果**
**3.1 芜菁产品的糖类组成**
采用苯酚-硫酸法和HPLC分析表明，FM总糖含量最高（413.4 mg/g DW），KF可溶性糖含量最高（211.98 mg/g DW）。LL以果糖和蔗糖为主，KF以葡萄糖为主，TJ以蔗糖为主，PJ以麦芽糖为主，FM检出少量乳糖。加工方式通过脱水、溶解和热反应等途径选择性调节糖类组成。
**3.2 加工方式对芜菁营养价值的影响**
氨基酸分析显示，FM谷氨酸和天冬氨酸含量较高，PJ富含丙氨酸、甘氨酸和苏氨酸等甜味氨基酸。四种抗氧化测定中KF均表现最高（DPPH 88.02 mg/g、ABTS 96.50 mg/g、CUPRAC 94.61 mg/g、FRAP 38.63 mg/g）。PJ总酚（3.62 mg GAE/g DW）和黄酮（2.58 mg RE/g DW）含量最高；LL皂苷含量最高（3.61 mg/g DW），PJ次之（1.82 mg/g DW）。加工方式对活性成分含量具有显著调节作用。
**3.3 加工方式对芜菁挥发性化合物的影响**
HS-SPME-GC–MS共鉴定63种挥发性化合物，包括24种醇、16种酯、11种醛、5种酸、2种酮和5种其他化合物。FM富集二氢月桂烯醇（513.31 μg/L），KF以植醇（77.15 μg/L）为特征，TJ含土臭素（161.29 μg/L），PJ富含壬醛（691.17 μg/L）和乙酸苯乙酯（208.27 μg/L）。香气活性值（OAV）分析显示，TJ的土臭素OAV高达768,053.80，PJ的异戊酸乙酯OAV为14,387.15，KF的2-辛酮OAV为1435.36。Pearson相关分析和Mantel检验显示，多种醛类、醇类和酯类与呈味氨基酸显著相关（r≥0.9，p<0.01）。感官评价显示，LL和FM青香和花香评分较高，KF和TJ土香和辛辣评分较高，PJ总体香气和甜味强度最高。
**3.4 不同加工方式芜菁的靶向代谢物谱**
靶向代谢组学分析显示，主成分分析（PCA）中PC1和PC2分别解释80.4%和12.0%的方差，加工产品与LL明显分离。PJ检出38种多酚化合物且含3种独有代谢物，FM检出23种，略低于LL的24种。K-means聚类将代谢物分为6个亚类，不同加工方式与多酚亚类选择性富集相关。变量重要性投影（VIP）和火山图分析鉴定出羟基肉桂酸、芥酸、没食子酸和山柰酚-3-O-葡萄糖苷为主要判别代谢物，FM和PJ的酚酸含量显著升高，KF和TJ则富集黄酮类化合物。
**讨论与结论**
讨论部分指出，加工方式通过浓缩、溶解、热反应、酶促反应和基质效应等途径选择性重塑芜菁产品的化学成分谱。热加工促进土臭素释放和Maillard反应产物形成，片剂制备工艺有利于酚酸和酯类积累。研究结论认为，加工方式与芜菁产品在糖类、氨基酸、酚类、黄酮、皂苷、挥发性化合物和多酚谱方面存在显著差异：FM适合需要浓缩碳水化合物和青香-花香风味的场景，KF适合优先考虑可溶性糖和抗氧化能力的场景，PJ适合以酚类丰富度和果甜香为目标的场景。未来研究应纳入标准品验证、更大规模感官小组、香气重组实验、生物可及性模型和通路水平分析，以阐明加工相关机制及其功能意义。
