《Food Chemistry: X》：Identification of potential flavonoids strongly correlated with bitterness and astringency in quinoa seedling vegetables via metabolomics and electronic tongue
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藜麦（Chenopodium quinoa Willd.）幼苗是一种营养密集型的叶菜类蔬菜，但其固有的苦味和涩味限制了消费者的接受度。这些感官属性背后的化学基础在很大程度上仍不清楚。本研究利用电子舌分析结合全面的代谢组学，对四种不同种皮颜色的藜麦品种进行了评估
藜麦（Chenopodium quinoa Willd.）幼苗是一种营养密集型的叶菜类蔬菜，但其固有的苦味和涩味限制了消费者的接受度。这些感官属性背后的化学基础在很大程度上仍不清楚。本研究利用电子舌分析结合全面的代谢组学，对四种不同种皮颜色的藜麦品种进行了评估。在所检测到的风味属性中，苦味和涩味在四个确定的藜麦苗菜品种中最为突出。同时，在四个品种中共鉴定出2060种代谢物，差异代谢物主要富集于黄酮类化合物。相关性分析揭示了黄酮类化合物与藜麦苗菜的苦涩感官性状之间存在显著关联，表明其可能与不良味觉感知有关。在这些黄酮类化合物中，槲皮素（quercetin）和山奈酚（kaempferol）糖苷衍生物与苦涩感官属性的相关性最强。本研究加深了对风味相关代谢物的认识，并为培育低苦味藜麦品种提供了相关性参考。
论文解读：基于代谢组学与电子舌技术鉴定藜麦苗菜中与苦味和涩味强相关的潜在黄酮类化合物
研究背景与科学问题
藜麦（Chenopodium quinoa Willd.）作为一种起源于安第斯地区的假谷物，因其均衡的氨基酸组成、无麸质特性及丰富的植物化学成分而被誉为功能性食品。近年来，藜麦幼苗作为新型叶菜备受关注，其蛋白质、膳食纤维、矿物质及必需氨基酸含量甚至高于藜麦籽粒，且富含酚类、黄酮类和类胡萝卜素等生物活性物质，具有抗氧化、抗菌、降血糖等多种健康功效。然而，藜麦苗菜固有的苦味和涩味严重影响了消费者的接受度，成为制约其大规模种植和市场推广的关键瓶颈。
尽管已有研究表明藜麦籽粒的苦涩味主要源于皂苷，但关于藜麦苗菜苦涩味的化学物质基础尚不明确。现有证据指出，苦味主要由生物碱、萜类、氨基酸衍生物和黄酮类化合物引起，而涩味则多与多酚（包括黄酮类、酚酸和单宁）相关。由于藜麦苗菜与籽粒在代谢物谱上存在差异，亟需系统解析其苦涩味的物质基础，为定向选育低苦涩味品种提供理论依据。
研究目的与技术方法
为筛选与藜麦苗菜苦涩风味相关的代谢物质，研究人员选取了四种种皮颜色（白色、黄色、红色、黑色）不同但苗期形态指标（株高、鲜重、干重）相近的藜麦品种，材料由云南农业大学独立选育，种植于该校现代农业教研基地智能温室。研究采用电子舌（INSENT SA402B型）进行味觉轮廓分析，结合广泛靶向代谢组学（UPLC-ESI-MS/MS，超高效液相色谱-电喷雾电离-串联质谱法）对代谢物进行全面定性和相对定量。通过主成分分析（PCA，Principal Component Analysis）、正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA，Orthogonal Partial Least Squares Discriminant Analysis）及Pearson相关性分析，系统比较了四种藜麦苗菜间的代谢差异及其与苦涩强度的内在联系。
研究结果
3.1 表型分析
四种藜麦苗菜在植株形态、株高（17–23 cm）、鲜重（4.5–5.5 g）和干重（0.45–0.57 g）上均无显著差异，表明其苗期核心形态特征基本一致，排除了生长差异对后续代谢分析的干扰。
3.2 电子舌分析
电子舌雷达图显示，九种味觉属性中苦味和涩味最为突出，甜味贡献微弱。进一步柱状图比较发现，白籽组（Group W）苦味和涩味强度最高，红籽组（Group R）最低，各组间差异均达到显著水平（P < 0.05）。
3.3 生理参数分析
四种藜麦苗菜的总酚和黄酮含量趋势与苦涩强度一致：白籽组最高，红籽组最低。其中，白籽组总酚含量为5.89 ± 0.16 mg/g，黄酮含量为11.21 ± 0.40 mg/g；红籽组分别为5.05 ± 0.17 mg/g和4.79 ± 0.30 mg/g。而生物碱和皂苷含量变化趋势与苦涩强度不一致，例如黄籽组（Group Y）皂苷含量最高（3.68 ± 0.18 mg/g），但其苦涩强度并非最高，提示皂苷可能并非藜麦苗菜苦涩味的主要贡献者。
3.4 代谢组学分析
共鉴定出2060种代谢物，涵盖242种氨基酸及其衍生物、277种酚酸、497种黄酮、299种生物碱、373种萜类等。黄酮类占比最高（19.07%）。PCA得分图显示，红籽组与其他三组沿第一主成分（PC1，解释43.12%方差）明显分离，表明其代谢谱具有独特性。
3.5 差异代谢物筛选
以红籽组为参照，分别与黑籽组（Group B）、黄籽组和白籽组进行两两比较，共筛选出536、576和615种差异代谢物（VIP > 1, |log?FC| ≥ 1, FDR校正 P < 0.05）。所有比较中下调代谢物数量均多于上调代谢物。差异代谢物主要富集于黄酮类、生物碱和萜类。韦恩图分析显示，132种核心差异代谢物在三组比较中共同存在，其中黄酮类占比最高。
3.6 代谢通路分析
KEGG富集分析表明，黄酮生物合成（Flavonoid biosynthesis）以及黄酮和黄酮醇生物合成（Flavone and flavonol biosynthesis）是所有比较组中最显著富集的通路，且均呈现一致的下调趋势。进一步的通路映射图揭示，关键差异集中在两条分支通路：槲皮素苷元生物合成和山奈酚苷元生物合成。其中，柚皮素查尔酮（naringenin chalcone）和柚皮素（naringenin）作为上游前体均呈下调趋势，而紫云英苷（astragalin）和白麻苷（baimaside）等下游产物也表现出一致的下调模式。
讨论与结论
讨论部分指出，本研究中总酚和黄酮的含量趋势与苦涩强度一致，而生物碱和皂苷则不然，且藜麦苗菜中皂苷苷元（尤其是大黄素甲醚衍生物）含量远低于籽粒，因此皂苷不太可能是藜麦苗菜苦涩味的主要原因。综合代谢组学数据，黄酮类化合物在所有差异代谢物中占比最高，且与苦涩感官指标呈显著正相关，因此被推测为潜在的苦涩味关键代谢物。
研究进一步强调，柚皮素本身虽无苦味，但其作为黄酮和黄酮醇生物合成的上游前体，其含量变化可间接反映下游苦味活性化合物的积累。槲皮素和山奈酚已被证实能激活人苦味受体hTAS2R14和hTAS2R39，而其糖苷衍生物（如紫云英苷）也被验证为苦味和涩味活性成分。值得注意的是，本研究中槲皮素和山奈酚苷元含量在各组间无显著差异，而其糖苷衍生物差异显著，提示糖基化修饰可能在调节苦涩强度中发挥重要作用。
结论部分翻译：本研究结合电子舌检测和广泛靶向代谢组学，探索了与四种藜麦苗菜品种苦涩味相关的化学因素。相关性分析表明，黄酮类化合物，尤其是槲皮素和山奈酚糖苷，与苦涩感官信号表现出强烈的统计学关联，并被推测为与这些不良味觉特性相关的潜在候选代谢物。上述相关性结果丰富了对藜麦苗菜苦涩风味潜在化学因素的认识。黄酮类化合物与不良风味特征之间的显著统计学关联，为其与感官特性的可能相关性提供了初步线索，同时也为培育低苦涩味的藜麦苗菜品种提供了基础参考。该论文发表于《Food Chemistry: X》。
