超越整体果实：细叶西番莲（Passiflora tenuifila Killip）的组分特异性化学与代谢组学分析

《Food Research International》：Beyond the whole fruit: fraction-specific chemical and metabolomic profiling of Passiflora tenuifila Killip

　　

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  P. tenuifila各组分显示出不同的化学和代谢组学特征。
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  种子的脂质、蛋白质、总酚含量（TPC）和ABTS抗氧化反应最高。
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  果皮强烈影响了整果的化学指纹。
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  NMR和UPLC揭示了各组分特有的初级代谢物和次级代谢物。
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  果皮和种子是功能性食品应用的有前景的组分。

引言

西番莲属在美洲具有高度多样性，巴西和哥伦比亚被认为是主要的多样性中心（Cerqueira-Silva等，2014；Fernandes等，2023）。尽管分布广泛，但商业生产和科学研究主要集中在Passiflora edulis（食用西番莲）上，许多本土物种仍作为营养、植物化学和技术资源缺乏探索。这种利用不足限制了巴西生物多样性向功能性配料、增值食品和可持续应用的转化。在巴西，涉及本土遗传资源的研究还受第13,123/2015号法律管辖，该法律规范了获取遗传遗产、相关的传统知识以及基于生物多样性的创新的利益分享（Brazil，2015）。

在西番莲属中，大多数植物化学和代谢组学研究都集中在Passiflora edulis及其相关西番果材料上，包括果汁、果皮、叶片和果皮。这些研究报告了糖类、有机酸、酚酸、黄烷酮C-糖苷和其他黄酮类衍生物作为该属的重要化学标记物（Farag等，2016；Ferreres等，2007；He等，2020；Md Nor等，2022；Siniawska & Wojdy?o，2023）。与Passiflora edulis的广泛信息相比，Passiflora tenuifila等本土物种的表征程度较低，尤其是关于果皮、果肉和种子如何分别对整果化学特征做出贡献的研究。

Passiflora tenuifila Killip，俗称大蒜西番果，是这些缺乏探索的巴西本土物种之一。先前的研究表明，P. tenuifila含有膳食纤维、酚类化合物、原花青素、类胡萝卜素、黄酮类衍生物，并具有抗氧化活性，支持其作为功能性食品基质的潜力（Holanda等，2019；Santos等，2021）。Vita Fruit（P. tenuifila BRS VT）的转录组数据也表明了与果实质量和功能特性相关的通路，进一步证实了其作为遗传和食品资源的重要价值（Cordeiro等，2024）。具体来说，Holanda等（2019年）通过光谱方法对大蒜西番果进行了表征，并报告了使用鱼藤酮诱导的大鼠模型对抗帕金森症的生物活性效果。后来，Holanda等（2020年）报告没有急性毒性，并观察到与黄酮类和酚酸相关的抗焦虑、镇静催眠和抗惊厥作用。Santos等（2021年）进一步确认P. tenuifila是原花青素、类胡萝卜素和膳食纤维的丰富来源。然而，这些研究主要评估了整果或混合基质，留下了关于果皮、果肉和种子如何分别对化学和功能特征做出贡献的空白。

这一空白具有重要意义，因为果实组织在化学和结构上各不相同。果肉通常与水、糖、有机酸和风味相关化合物有关，而果皮可能浓缩了膳食纤维、酚类、黄酮类、色素和保护性代谢物。种子通常含有脂质、蛋白质、酚类和储存相关化合物。因此，整果特征可能反映了不同组织的总和，而非均匀基质。在P. tenuifila中，确定各组分的贡献对于判断先前归因于整果的功能潜力是主要与果肉、果皮、种子还是它们的联合效应相关至关重要。

基于组分的分析方法对食品技术和可持续性也很重要。果皮、种子、果渣和其他果实副产品通常未被充分利用，尽管它们可能含有膳食纤维、酚类、色素、油脂、蛋白质和抗氧化化合物（Nirmal等，2023；Schieber等，2001a）。在食品科学中，这种逻辑与更广泛的生物炼制导向策略相一致，即对植物基原料进行表征、加工和优化，以提高资源利用效率、减少损失并生成更高价值的产品或配料（Viana, Rodrigues等，2026）。酚类化合物尤为重要，因为它们广泛存在于植物性食品中，并有助于抗氧化能力、颜色、感官特性和潜在的健康相关效应（Dai & Mumper，2010；Naczk & Shahidi，2006）。因此，对P. tenuifila等本土果实果皮、果肉和种子的表征可能有助于更合理地利用整果并指导功能性配料的发展。

代谢组学提供了一种通过将化学指纹而非孤立标记物进行比较来分析复杂食品基质的合适策略。代谢组学标准倡议强调，样品制备、分析条件、代谢物鉴定、预处理和统计处理直接影响生物学解释，并应清楚地报告（Sumner等，2007）。由于没有单一平台能完全描述植物和食品的代谢组，因此需要互补方法。核磁共振（NMR）具有可重复性，并且对于检测丰富的初级代谢物（包括糖、有机酸和氨基酸）很有用（Emwas等，2019；Moco，2022）。同时，超高效液相色谱-质谱联用（UPLC-MS）结合了高分辨率和灵敏度，能够对复杂生物基质进行全面代谢分析，特别适用于分析次级代谢物，如酚酸和黄酮类化合物，这些与抗氧化活性和生物效应相关（Lucci等，2017；Piovesana等，2020）。这些平台共同提高了化学覆盖率，支持了对组分特异性差异的更完整解释。

近红外成分分析和抗氧化活性测定通过连接化学指纹与食品相关特性来补充代谢组学数据。水分、蛋白质、脂质、灰分和碳水化合物描述了营养基质，而总酚含量和抗氧化测定提供了关于氧化还原活性化合物的证据，尽管它们不应被解释为体内效应的直接衡量（Dai & Mumper，2010；Prior等，2005）。化学计量工具，包括主成分分析和层次聚类，对于解释多平台数据集、揭示样品的自然分组以及识别与组分特异性模式相关的变量至关重要。然而，模型解释取决于数据预处理，因为中心化、缩放和转换会影响以不同尺度测量的变量的相对权重（van den Berg等，2006）。自动缩放对于平衡变量的贡献和最小化高丰度信号的占主导地位非常有用，但结果必须根据每个变量的分析平台和生物学意义来解释（van den Berg等，2006；Worley & Powers，2013）。代谢物鉴定也是非靶向食品代谢组学中的一个关键步骤，尤其是在整合多个分析平台时（Moco等，2007）。

尽管取得了进展，但尚无研究将近红外成分分析、总酚含量、抗氧化潜力、基于¹H NMR和UPLC-MS的代谢组学以及化学计量分析相结合来比较P. tenuifila的整果、果皮、果肉和种子。这限制了科学解释和技术应用，因为尚不清楚哪些组分对先前与整果相关的代谢物和生物活性类别贡献最大。因此，本研究旨在采用综合分析和化学计量学方法，表征和比较P. tenuifila整果及其果皮、果肉和种子组分的营养、抗氧化和代谢组学特征。核心假设是各组分的化学特征不同，并以不同的方式对整果的整体特征做出贡献。通过识别这些组分特异性模式，本工作为大蒜西番果的价值提升以及其组分作为功能性配料和高价值食品应用来源的合理利用提供了科学依据。

章节摘要

化学品和试剂

超纯水来自Milli-Q水纯化系统（Millipore，Bedford, MA，美国）。LC-MS级甲酸和乙腈购自Merck（Darmstadt，德国）。蔗糖、柠檬酸、芥子酸、阿魏酸和槲皮素分析标准品购自Sigma-Aldrich（St. Louis, MO，美国）。重水（D?O，99.9%）、乙二胺四乙酸（EDTA）和3-三甲基硅基丙酸钠-d?（TMSP-d?）用于NMR样品制备及

P. tenuifila各组的近红外成分、酚类含量和抗氧化活性

整果及其组分的近红外成分、总酚含量（TPC）和通过ABTS和DPPH测定法测量的抗氧化活性见表S5和图4。所有变量均受到果实组分的显著影响，ANOVA的p值和FDR校正后的q值均<0.001，表明整果、果皮、果肉和种子之间存在明显的组成差异。这种组分特异性模式可能反映了不同的结构和

结论

本研究表明，Passiflora tenuifila整果不是化学均匀基质。其营养、体外抗氧化和代谢组学特征是由具有不同化学作用的组分共同贡献的结果。种子表现出最强的营养和抗氧化相关综合特征，结合了更高的脂质和蛋白质含量、更强的TPC和ABTS响应、更低的DPPH值，以及一个与抗氧化相关化合物相关的次级代谢物模式。

CRediT作者贡献声明

Diogo Henrique Maximo Portela：撰写—审阅与编辑，撰写—原稿，可视化，调查研究，形式分析，数据管理，概念设计。José Diogo da Rocha Viana：撰写—审阅与编辑，撰写—原稿，验证，调查研究，形式分析，数据管理，概念设计。Dayse Karine Rodrigues Holanda：可视化，验证，调查研究，形式分析，数据管理，概念设计。Ana Maria Costa：指导，资源，

资助

本研究由以下资助机构通过以下赠款资助：塞阿拉科学与技术创新发展基金会——FUNCAP [UNI-00210-00259.01.00/23]和巴西国家科学技术发展委员会——CNPq [UNIVERSAL 403674/2023–9]。作者还感谢FUNCAP授予José Diogo da Rocha Viana的博士后奖学金 [FPD N° 88887.857033/2023–00]以及CNPq授予Kirley Marques Canuto的研究生产力奖学金 [资助编号

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文报告的已知竞争经济利益或个人关系。

Diogo Henrique Maximo Portela|José Diogo da Rocha Viana|Dayse Karine Rodrigues Holanda|Ana Maria Costa|Rita de Cassia Alves Pereira|Paulo Riceli Vasconcelos Ribeiro|Lorena Mara Alexandre Silva|Kirley Marques Canuto|Nedio Jair Wurlitzer