适温热风干燥改善高粱种子色泽保持：与脂质和类黄酮特征的相关性

《Food Chemistry: X》：Moderate-temperature hot-air drying improves color retention in sorghum seeds: Associations with lipid and flavonoid profiles

　　

采后干燥影响高粱种子色泽，但与色泽保持相关的生理和代谢特征尚不清楚。研究人员采用比色法、生理学、生物化学和非靶向代谢组学分析，比较了自然晒干（Dn）、40°C热风干燥（D40）和60°C热风干燥（D60）。D40的色泽保持最佳，而Dn引起的色泽劣变最严重，D60脱水最快。在最终含水量下，D40的丙二醛（MDA）含量比Dn低38.42%，超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性分别比Dn高3.84、3.48和3.46倍；D40还表现出最高的类胡萝卜素含量。代谢组学和相关性分析揭示了D40与Dn之间不同的脂质和类黄酮相关特征。磷脂酰胆碱与ΔL呈正相关，与MDA呈负相关，而9(10)-EpOME和无色花翠素与MDA呈负相关。总之，D40条件下较好的色泽保持与较低的脂质过氧化、较高的抗氧化酶活性以及独特的脂质和类黄酮相关代谢特征相一致。

论文解读文章：

高粱（Sorghum bicolor）作为世界第五大谷类作物，在非洲及中国、美国、墨西哥、印度等地广泛种植，中国高粱生产主要受酿酒业需求驱动。籽粒色泽是高粱重要的视觉品质属性，与酚类色素及酶促褐变密切相关。新鲜收获的高粱种子含水量通常远高于约13%的安全储存水平，必须及时干燥以防止微生物腐败和品质劣变。自然晒干因成本低、操作简单而被广泛采用，但其易受环境光照、相对湿度和气流等条件影响，干燥过程缓慢且不均匀，可能导致种子长时间处于高水分状态，从而加剧酶促褐变和脂质过氧化。机械热风干燥则提供更稳定的可控条件，但过高温度可能促进热氧化降解并破坏色素。已有研究多关注单一品质参数，对干燥方式影响色泽的生理和代谢基础缺乏系统了解。因此，该研究综合色度学、生理生化分析和LC-MS非靶向代谢组学，旨在阐明不同干燥条件下高粱种子色泽变化的生理和代谢特征。

研究人员以贵州省贵阳市贵州大学试验站收获的“红缨子”高粱种子为材料，初始含水量为26.4%±0.5%。将种子分为三组，分别进行自然晒干（Dn）、40°C热风干燥（D40）和60°C热风干燥（D60），干燥至含水量约12.7%。在新鲜种子（F）、水分含量19.6%（中期）和12.7%（最终）三个阶段取样，用于生化指标和代谢组学分析。主要技术方法包括：色差仪测定CIELAB色空间参数（L*、a*、b*）并计算ΔE、ΔC、ΔH等；分光光度法测定类黄酮、原花青素、总酚、类胡萝卜素含量及丙二醛（MDA）含量和超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、多酚氧化酶（PPO）活性；UPLC-QE HF质谱联用进行非靶向代谢组学分析，结合PCA、OPLS-DA和KEGG通路富集；Pearson相关分析考察关键差异代谢物与品质指标的关系。

结果部分：

**3.1 干燥过程中种子含水量和色泽特性的动态变化。** D60干燥速率最高，6.5小时达到目标含水量；D40需20小时；Dn需约30小时，且干燥曲线在10–25小时出现平台期。D40处理种子外观与新鲜种子最为接近，保留明显红色调；D60和Dn种子颜色变暗。最终水分下，D40的ΔE为0.60，D60为1.20，均属小色差；Dn的ΔE达5.14，属极显著色差，表明D40色泽保持最佳。

**3.2 干燥过程中生物活性物质、抗氧化防御和氧化应激指标的变化。** 在19.6%含水量时，D60的PPO活性（37.68 U/g FW）显著高于Dn和D40，同时总酚含量最低。在12.7%含水量时，Dn的类黄酮和原花青素含量最高（分别为6.02和64.54 mg/g FW），D40最低（5.29和54.63 mg/g FW）；但D40的类胡萝卜素含量最高，MDA含量最低（17.33 nmol/g FW），比Dn低38.42%；D40的SOD、POD和CAT活性分别达704.99、141.12和10.24 U/g FW，分别为Dn的3.84、3.48和3.46倍。Dn的MDA含量最高（28.14 nmol/g FW），抗氧化酶活性最低。

**3.3 代谢组学分析。** 共检测到5034个代谢物。PCA显示F、Dn、D40三组明显分离。Dn vs F比较有649个差异代谢物（上调264个、下调385个），D40 vs F有219个（上调177个、下调42个），Dn vs D40有363个（上调135个、下调228个）。KEGG富集显示Dn vs F和D40 vs F均显著富集亚油酸代谢、苯丙氨酸/酪氨酸/色氨酸生物合成和甘油磷脂代谢；Dn vs D40另富集类黄酮生物合成通路。关键差异代谢物分析显示，D40中磷脂酰胆碱（PC）、磷脂酰乙醇胺（PE）、1-酰基-sn-甘油-3-磷酸胆碱相对丰度高于Dn，而胆碱磷酸低于Dn；亚油酸氧化衍生物9(10)-EpOME、9(S)-HODE、12,13-DHOME、12,13-epoxy-9-hydroxy-10-octadecenoate和9,12,13-TriHOME均呈D40高于Dn的趋势；类黄酮代谢物中，无色花翠素和松属素-3-O-乙酸酯在D40更高，而(+)-没食子儿茶素在Dn更高。

**3.4 关键差异代谢物与品质指标的相关性分析。** PC与ΔL呈强正相关（r=0.992，p<0.001），与MDA负相关（r=?0.940）；胆碱磷酸与ΔE负相关（r=?0.952），与MDA正相关（r=0.933）；9(10)-EpOME与MDA负相关（r=?0.928），与ΔB正相关（r=0.921）；无色花翠素与ΔL正相关（r=0.905），与MDA负相关（r=?0.849）；(+)-没食子儿茶素与ΔL负相关（r=?0.831）。9,12,13-TriHOME和松属素-3-O-乙酸酯与15项品质指标无显著相关。

讨论部分指出，D40处理下较好的色泽保持伴随着较低的MDA积累和较高的抗氧化酶活性，但总类黄酮和原花青素含量高并未对应良好色泽，提示类黄酮组成比总量更为关键。D40中较高的PC和PE相对丰度可能反映了较低的膜脂氧化损伤，而胆碱磷酸升高与Dn的氧化应激状态相关。D40中亚油酸氧化产物如9(10)-EpOME等丰度较高，但与MDA负相关，表明这些特定氧化产物可能通过特定途径形成，而非单纯反映总体脂质过氧化增加。类黄酮代谢物的相反积累模式进一步支持组分差异对色泽变化的重要作用。

研究结论为：在该研究条件下，40°C热风干燥在脱水效率和色泽保持之间取得了有利平衡，其较好的色泽保持与较低的MDA积累、较高的抗氧化酶活性维持以及独特的脂质和类黄酮相关代谢特征相一致。这些发现为优化采后干燥策略以维持高粱籽粒色泽品质提供了生理和代谢组学依据。