发芽重塑白羽扇豆 (Lupinus albus L.) 中可溶性与不溶性结合酚类组分，并促进游离异黄酮的积累

《Food Bioscience》：Germination reshapes soluble and insoluble-bound phenolic fractions in white lupin ( Lupinus albus L.) and promotes the accumulation of free isoflavonoids

　　

摘要

发芽是一个简单过程，可以提升豆类的功能品质。本研究首次评估了发芽如何改变白羽扇豆（Lupinus albus L.）中可溶性游离、酯化、醚化及不溶性结合酚类组分的特性。研究定量测定了总酚和总黄酮含量，采用FRAP、ORAC、DPPH和ABTS法评估了抗氧化活性，并通过HPLC-DAD测定了酚类谱。发芽使总酚显著增加13倍（从32增至407 mg GAE/100 g dw），总黄酮增加7.6倍（从8增至61 mg QE/100 g dw），其分布主要向游离组分偏移，发芽苗中游离组分占总酚的93%和总黄酮的89%。HPLC-DAD分析显示，咖啡酸强烈积累（从99.4增至8901.2 μg/100 g dw），异黄酮类化合物也在发芽苗中大量富集，其中黄豆苷为优势化合物（达到386109.8 μg/100 g dw，主要在游离库中），而在种子中不可检测。总ORAC抗氧化活性增加37倍（从677增至25364 μmol TE/100 g dw），主要由游离组分驱动，不过不溶性结合酚类也根据检测方法的差异对抗氧化活性有所贡献。这些发现支持将发芽作为一种食品加工策略来增强白羽扇豆的功能潜力，特别是通过提高体外抗氧化活性和促进游离异黄酮类的积累，同时突出了按组分解析酚类分析的重要性。

引言

酚类化合物是一个庞大而多样的次生代谢产物家族，广泛分布于水果、蔬菜、谷物和谷类作物中（de la Rosa等，2019年）。由于其抗氧化特性和化学多样性，膳食酚类化合物作为有助于植物性食品功能品质的生物活性物质而被广泛研究（de la Rosa等，2019年；Zeb，2020年）。植物性食品中的主要酚类化合物为黄酮类化合物和酚酸类化合物（de la Rosa等，2019年）。这两类化合物可以以可溶性酚类的形式存在（游离或结合，包括酯化和醚化形式），主要位于液泡中，也可以以不溶性结合（IB）酚类的形式存在。IB酚类通过共价键或非共价方式与植物细胞壁的结构成分结合，如半纤维素、纤维素、果胶和结构蛋白（Shahidi & Hossain，2023年）。由于IB酚类残留在提取残渣中，无法通过常规溶剂提取回收。然而，它们可以通过酸、碱和/或酶水解释放（Shahidi & Hossain，2023年；Zhang等，2020年）。

可溶性酚类化合物已被广泛研究，因为它们是从粗提取物中获得的，无需进一步分级和/或水解。然而，食品基质中存在的大量IB酚类却很大程度上被忽视（Shahidi & Hossain，2023年）。这些IB酚类，主要是酚酸类和黄酮类化合物，可能对植物性食品基质的体外抗氧化活性和功能特性有显著贡献。例如，murtilla（Ugni molinae）果渣和calafate（Berberis microphylla）副产品中的IB酚类组分在化学检测中表现出抗氧化活性，并保护了Caco-2细胞免受氧化应激（Ospina-Posada等，2024年；Concepción-Alvarez等，2025年）。谷物、豆类和种子被描述为IB酚类的重要来源，该组分对它们的抗氧化活性有显著贡献（Rasera等，2024年；Shahidi & Hossain，2023年）。阿魏酸是谷物中最广泛分布的IB酚酸，如小麦、水稻、玉米、大麦和粟类，尽管根据谷物种类不同，也报道了包括对香豆酸和紫丁香酸在内的其他酚酸。阿魏酸在谷物IB组分中的广泛存在与其在细胞壁中的结构作用有关，它以酯键形式与阿拉伯木聚糖相连，可能参与细胞壁聚合物之间的交联。在扁豆和豆类等豆类中，IB酚类包括酚酸类和黄酮类，如儿茶素。阿魏酸也在其他种子的IB组分中被鉴定出来，包括奇亚籽和芥菜籽（Shahidi & Hossain，2023年）。已经在不同豆类种子中鉴定和/或定量分析了不同组的酚类化合物，包括扁豆（Alshikh等，2015年）、豌豆（Gan等，2017a年）、豆类（Wang等，2016年）、鹰嘴豆（de Camargo等，2022年）和大豆（Peng等，2017年），考虑的是整粒种子、种皮或子叶（Brandolini等，2022年；Czubinski等，2021年；de Camargo等，2017年；Estivi等，2022年）。综合而言，这些研究表明，IB酚类广泛存在于多种植物性食品基质中，并且可能是其抗氧化潜力中一个相关但常被忽视的贡献因素。

谷物和豆类种子的发芽是一种通过激活细胞代谢和酶水解来增加酚类含量并增强抗氧化活性的过程。这一过程可以重塑可溶性和IB酚类组分的浓度和分布，但其酚类谱的变化在不同研究中仍不清晰且不一致（Gunathunga等，2024年；Shahidi & Hossain，2023年）。大多数研究表明，发芽苗中总酚含量上升，主要由可溶性酚类引起（Aisyah等，2016年；Barakat等，2022年；Due?as等，2009年）。然而，文献报道了根据基质不同，发芽对酚类形式的影响存在差异。一些研究描述了可溶性酚类的下降，而其他研究则显示出可变的甚至非线性的模式，随着发芽过程的推进，酚类先下降后上升（或相反），特别是在比较可溶性与不溶性结合组分时（Shahidi & Hossain，2023年）。此外，可溶性与不溶性结合酚类之间的相对平衡——以及每种组分对抗氧化活性的贡献——在很大程度上取决于物种/品种和发芽条件。这种变异性推动了众多关于发芽谷物和豆类的研究，以确定发芽是否能增强营养/功能价值并支持其作为膳食抗氧化剂的使用（Benincasa等，2019年；Rasera等，2020年；Rico等，2021年）。

2024年全球豆类产量达到约6.02亿吨，种植面积约2.7亿公顷，以大豆、普通干豆和花生为主。同年，全球羽扇豆种植面积接近100万公顷（约1.5百万吨），智利豆类总产量约为13.5万吨，来自约3.5万公顷的种植面积，其中羽扇豆占产量和收获面积的最大份额（联合国粮农组织，2026年）。白羽扇豆（Lupinus albus L.），主要是低生物碱（"甜"）品种，是智利种植的主要物种，其用途正从动物饲料扩展到人类食品和功能性产品，以整粒种子或面粉形式融入多种配方中消费（Estivi等，2023年；Mera，2016年）。

发芽是一种经济且环保的生物加工过程，可以改善谷物和豆类的营养和功能特性（Gunathunga等，2024年）。在豆类（如羽扇豆）中，发芽调节酚类代谢，包括黄酮类亚类如异黄酮类的变化（Aisyah等，2016年；Due?as等，2009年）。此外，发芽期间的代谢激活和细胞壁重塑可能在可溶性和不溶性结合库之间重新分配酚类化合物，改变它们对抗氧化活性的相对贡献。据我们所知，文献中关于L. angustifolius发芽期间酚类变化和抗氧化活性的信息有限，且同时考虑了游离和不溶性结合酚类（Guzmán-Ortiz等，2024年）。然而，该研究仅描述了两种酚类组分，缺乏与其他可溶性形式（如酯化和醚化）比较的基础。此外，具有重要农业意义的羽扇豆物种之间的比较证据仍然有限。综合而言，这些差距支持了对羽扇豆发芽过程中可溶性（游离、酯化、醚化）和IB酚类组分进行更全面的按组分解析评估，鉴于它们对该食品基质与抗氧化相关的功能特性的潜在贡献。相应地，本研究旨在评估发芽对白羽扇豆（Lupinus albus L.）中可溶性和不溶性结合酚类的酚类谱和抗氧化活性的影响，以更好地理解其成分变化及其作为植物性食品配料的潜力。

分节片段

化学品

试剂购自Merck（德国达姆施塔特）。包括Folin-Ciocalteu酚试剂（FCR）、碳酸钠（Na?CO?）、氯化铝（AlCl?）、2,4,6-三(2-吡啶基)-S-三嗪（TPTZ）、三氯化铁（FeCl?）、醋酸钠、冰醋酸、荧光素、2,2'-偶氮双(2-甲基丙腈胺)二盐酸盐（AAPH）、磷酸二钠、磷酸一钠、2,2-二苯基-1--picryl肼基（DPPH）、2,2'-偶氮-双(3-乙基苯并噻唑-6-磺酸)（ABTS）、钾……

羽扇豆种子和发芽苗中的总酚和总黄酮含量

种子和发芽苗各组分中的总酚含量（TPC）和总黄酮含量（TFC）见表1。发芽使总TPC从31 ± 3增至407 ± 32 mg GAE/100 g dw，总TFC从8 ± 1增至61 ± 9 mg QE/100 g dw。

在种子中，各组分TPC范围为0.7至20 mg GAE/100 g dw，而在发芽苗中则为3.2至376 mg GAE/100 g dw。游离组分是两种基质中主要的酚类形式，占种子总TPC的65%，在发芽苗中为93%。在讨论……

讨论

本研究首次对L. albus种子和发芽苗中四个组分的酚类谱进行了全面表征，包括可溶性游离、可溶性酯化/醚化以及IB库。通过纳入这些鲜少探索的组分，我们的方法为酚类化合物在食品基质中的多样性和分配提供了更完整的视角，从而加强了与发芽相关的成分变化及其与抗氧化相关的功能特性的解读……

结论

发芽对白羽扇豆（Lupinus albus L.）的酚类谱产生了积极影响，增加了总酚、黄酮类和抗氧化活性，同时将这些化合物在游离、可溶性结合和IB组分之间重新分配。未发芽种子的组分间分配较为均衡，而发芽使谱图主要向游离库偏移，使其成为大多数检测方法中总酚、黄酮类和抗氧化活性的主要贡献者。在……

CRediT作者贡献声明

Angélica Reyes-Jara：撰写——审阅与编辑，资源，方法论。Andrés R. Schwember：撰写——审阅与编辑，资源。Adriano Costa de Camargo：撰写——审阅与编辑，监督，项目管理，经费获取，概念化。Raquel Bridi：撰写——审阅与编辑，监督，项目管理，经费获取，概念化。Camila Ojeda-Flores：撰写——原始草稿，调查研究，形式化分析，数据整理。Gonzalo Ticchione-Sáez：

未引用参考文献

联合国粮农组织，2026年；Karama?等，2018年。

数据可用性

数据将在请求下提供。

利益冲突声明

作者声明没有已知的可能影响本文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。

竞争利益声明

? 作者声明没有已知的可能影响本文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。

致谢

本研究获得了来自智利国家研发机构（ANID）FONDECYT常规项目（#1240627）和博士奖学金（#21221587）的经费支持。

Camila Ojeda-Flores | Gonzalo Ticchione-Sáez | Alina Concepción-Alvarez | Angélica Reyes-Jara | Andrés R. Schwember | Adriano Costa de Camargo | Raquel Bridi

智利大学化学与药学院药理学与毒理学系，圣地亚哥 8380000，智利