《Food Bioscience》:Insights into the thermal processing of Saltbush (
Atriplex nummularia): Untargeted metabolomics and nutritional profiling
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摘要老人盐木(OM)是一种盐生植物,具有作为功能食品的潜力;然而,不同烹饪方式对其植物化学物质组成和营养品质的影响仍不明确。本研究评估了烹饪方式(煮沸、烤制、蒸制和炒制)对老人盐木叶片次生代谢物、营养成分和抗氧化活性的影响。非靶向代谢组学推测注释了90种代谢物,包括萜类化合物
摘要
老人盐木(OM)是一种盐生植物,具有作为功能食品的潜力;然而,不同烹饪方式对其植物化学物质组成和营养品质的影响仍不明确。本研究评估了烹饪方式(煮沸、烤制、蒸制和炒制)对老人盐木叶片次生代谢物、营养成分和抗氧化活性的影响。非靶向代谢组学推测注释了90种代谢物,包括萜类化合物、多酚类、脂质、核苷、碳水化合物衍生物、氨基酸衍生物和叶绿素衍生物。烤制导致超过50%的差异调控代谢物上调,并伴有相对较小的黄酮类损失;炒制表现出最高的膳食纤维含量(48.76 g/100 g干重 [DW]),同时植酸显著降低(37.79% DW)。煮沸显示出最高的蛋白质含量(21.77 g/100 g DW)和最小的类胡萝卜素损失,包括顺式β-胡萝卜素(143.77 mg/100 g DW)、反式β-胡萝卜素(959.65 mg/100 g DW)和叶黄素(121.02 mg/100 g DW)。在各种方法中,蒸制和烤制有效显示出较高的矿物质水平,如铁(60.93和64.04 mg/kg DW)和锌(33.73和38.51 mg/kg DW),以及更高的FRAP和ABTS容量(104.87和103.32 μmol Fe2+/g DW,42.70和46.79 μmol Trolox当量/g DW)。烤制和炒制上调嘌呤;煮沸下调嘌呤。盐木叶片的代谢组学指纹图谱为了解不同烹饪方式的影响提供了见解。
引言
预计到2050年,全球人口将超过90亿,推动需要增加约70%的食物产量(FAO, 2009)。气候变化和土壤盐渍化通过降低作物产量和减少作物质量对农业产生重大影响。在此背景下,盐生植物('喜盐'植物)因其能在盐碱条件下茁壮成长,同时提供营养和生态效益而受到越来越多的关注。除其韧性外,盐生植物还有助于土壤固化和环境可持续性,使其成为解决全球粮食安全挑战的有前途的作物(Sun et al., 2025)。
在这些植物中,圆叶藜(老人盐木)属于苋科,因其丰富的营养概况而成为功能性食品的候选者。该植物含有高水平的膳食纤维、蛋白质、矿物质(特别是Na+和K+)以及多种植物化学物质,包括多酚和类胡萝卜素。其叶片传统上既生食也熟食,表现出显著的营养密度,一份200克的供应可提供近一半的推荐膳食纤维摄入量(Srivarathan et al., 2023),而蛋白质含量可超过25 g/100 g干重(Wright et al., 2002)。此外,其天然的高矿物质含量表明可能作为食盐替代品或电解质来源的应用潜力。植物化学物质研究报告了生育酚(Fancote et al., 2013)、类胡萝卜素(Melo, Souza, & Cunha, 2017)和酚酸如没食子酸、氯原酸和阿魏酸(Ali, Cottrell, & Dunshea, 2022)的存在,强化了其作为功能性食品的潜力。
尽管具有这些特性,老人盐木在人类饮食中的利用仍然有限。澳大利亚原住民历史上在烹饪或浸泡后食用盐木(Cumpston, 2020),这表明加工是其食用的重要环节。然而,关于家庭烹饪方式如何影响其代谢物组成和营养功能性的关键知识缺口仍然存在。这一缺口特别相关,因为热处理已知会引起复杂的生化转化,从而影响植物食品的营养价值和生物活性。烹饪通过浸出、氧化、异构化和美拉德反应等机制改变植物组织,从而改变营养和植物化学物质的组成和生物利用度(Mehmood & Zeb, 2020)。这些变化的程度和方向强烈依赖于所涉及的热传递机制。例如,煮沸促进亲水化合物的浸出,而蒸制通过间接传热最小化此类损失(Andersson et al., 2022)。相比之下,烤制等干热方法引起脱水和复杂反应,包括美拉德反应,导致显著的代谢物转化(Jiménez-Mendoza et al., 2025; ?en & G?kmen, 2022)。虽然传统分析方法可以量化特定营养素,但它们不足以捕捉这些热量引起的生化变化的全谱。非靶向代谢组学提供了一个强大的平台,可以全面分析小分子谱并揭示系统性代谢反应。尽管代谢组学在食品科学中已广泛应用,但其在盐生植物以及具体了解老人盐木对家庭烹饪代谢反应方面的应用仍未被探索。
本研究首次应用UHPLC–高分辨质谱基的非靶向代谢组学系统调查常见家庭烹饪方式对老人盐木的影响。此外,本研究将代谢组学分析与营养和功能性分析相结合,以检查烹饪方法与观察到的组成变化之间的关联。因此,本研究的目的是:i)表征生食和熟食老人盐木的代谢组学概况;ii)量化烹饪对营养、抗营养和功能性(抗氧化)特性的影响;iii)将代谢物转化与营养结果联系起来。这种综合方法为了解如何通过优化加工策略来提高盐生植物食品的功能价值提供了新的见解。
各节片段
植物和化学试剂
共从澳大利亚昆士兰州布里斯班Ropeley的Native Oz Bushfood Farm(27° 37 S, 152° 16 E)购买了5公斤老人盐木叶片,时间为2025年4月。将新鲜收获的细叶和嫩枝进行分拣,在流动水下冲洗,并用纸巾干燥。不同的烹饪实验进行了三次重复,每次试验使用70克样品,保留三份原材料作为对照组。所有化学试剂均购自Sigma-Aldrich
非靶向代谢物分析
本分析通过使用mzCloud进行谱库匹配,推测注释了90种代谢物(补充表2,图2A),包括40种萜类化合物、19种多酚、8种脂质、5种核苷、5种碳水化合物衍生物、4种氨基酸衍生物、3种叶绿素衍生物和6种其他代谢物。这些类别在老人盐木中此前已被报道,特别是多酚、黄酮类和单宁(Ali, Cottrell, & Dunshea, 2022)。需要注意的是,这些注释是
结论
本研究表明,家庭烹饪方式显著影响老人盐木的代谢组学和营养概况,尽管这些变化背后的具体生化机制仍需进一步研究。煮沸与最高的基于干重的蛋白质值以及最小的类胡萝卜素水平表观降低相关,而炒制与较高的膳食纤维值和降低的植酸水平相关。烤制
CRediT作者贡献声明
Laura Grünberg:撰写 – 初稿,形式分析。Yanlin Sun:撰写 – 初稿,方法学,调查,形式分析,数据管理。Chidinma Ezeofor:方法学,形式分析。Michael E. Netzel:监督。Yasmina Sultanbawa:撰写 – 审阅和编辑,资金获取。Dharini Sivakumar:撰写 – 审阅和编辑,监督,方法学
竞争性利益声明
? 作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系可能影响本论文报告的工作。
致谢
本工作由[澳大利亚研究理事会(ARC)独特澳大利亚食品工业转型培训中心(ITTC)]资助,资助编号为[IC180100045]。第一作者,一名博士研究生,获得了CSC奖学金。
Yanlin Sun | Laura Grünberg | Michael E. Netzel | Chidinma Ezeofor | Dharini Sivakumar | Yasmina Sultanbawa
澳大利亚昆士兰大学室内普里农业与食品创新联盟,独特澳大利亚食品ARC工业转型培训中心,昆士兰州室内普里,邮编4068,澳大利亚