项目文章 | 南昌大学陈明舜组应用黄酮酚靶向代谢组学对不同种黑桑椹价值进行评估

2022-10-25 03:42:37, 多层组学定制服务上海欧易生物医学科技有限公司

前言

桑葚作为一种高营养价值的水果，含有丰富的天然酚类化合物，具有抗氧化，抗高血脂和抗癌功能特性。但不同桑树品种酚类化合物的化学成分和含量有差异，本研究对13种黑桑的多酚含量、总可溶性固形物、可滴定酸度、总酚含量、总黄酮含量和总花青素含量进行测定，探讨不同成分对不同种黑桑功能的影响。筛选出来酚类化合物和抗氧化活性较好的品种，有利于进行后续的商业栽培推广。

2022年4月，南昌大学食品科学与技术国家重点实验室陈明舜课题组在Foods发表了题为“Evaluation of Different Black Mulberry Fruits (Morus nigra L.) Based on Phenolic Compounds and Antioxidant Activity”的研究成果，通过黄酮酚靶向代谢组学技术，对在广东地区种植的13种不同的黑桑椹的酚类化合物和抗氧化活性进行检测评估，以选择对健康有益最佳品种，可用于商业推广栽培。

基本信息

中文标题：基于酚类化合物和抗氧化活性的不同黑桑椹评价

研究对象：黑桑葚

发表期刊：Foods

影响因子：5.561

发表时间：2022年4月

运用组学方法：黄酮酚靶向代谢组学

研究思路

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研究结果

1.总可溶性固体和可滴定酸度

总可溶性固体（TSS）和可滴定酸度（TA）分别与水果中可溶性糖和有机酸的水平有关，含量多少会影响新鲜水果感官质量和市场销售量。不同栽培品种的TSS和TA的含量有很大差异（表1）。广东地区桑葚果实的TSS含量与中国浙江地区的桑葚果实（6.2~16.00 °Brix）一致，低于在西班牙种植的桑葚果实（12.00-25.80 °Brix）。TA的水平在5.82 mg CA/g FW和48.49 mg CA/g FW之间。样品M-8的TA值最高（48.49 mg/g FW），与中国新疆地区种植的黑桑品种瑶桑的值（47.10 mg/g FW）相似，M-3 TA值最低（5.82 mg CA/g FW）。

2. 总酚含量、总黄酮含量和总花青素含量

样品M-2、M-4和M-10含有较高的总酚含量（TPC）、总黄酮含量（TFC）和总花青素含量（TAC）值，明显高于中国镇江地区栽培的桑葚（1.59-2.46 mg GAE/g DW、0.41-1.50 mg RE/g DW、0.19-1.93 mg CE/g DW）。样品M-2、M-4、M-6和M-10的TPC、TFC和TAC比样品M-3的高数倍。较高TPC、TFC和TAC值的栽培品种或可更适合作为天然酚类化合物的丰富来源，此外，本研究采用的桑树栽培品种是在相同的生长环境下采集的，说明TPC、TFC和TAC含量的差异可能受到遗传变异的影响。

表1 | 桑树样品的总可溶性固形物（TSS）、可滴定酸度（TA）、总酚类含量（TPC）、总黄酮类含量（TFC）和总花青素含量（TAC）

3.单个多酚类化合物的鉴定和定量

在桑树栽培品种中鉴定了55种不同的酚类化合物，其中15种化合物（化合物12、15、19、21、22、24、27、37、38、39、41、43、44、47和53）是首次在桑树中报道（表2）。46个酚类化合物通过酚类化合物标准品的校准曲线进行量化（表3）。酚类化合物的分布在不同品种中差异较大，单个酚类化合物的总含量在292.16 mg/kg DW和1672.21 mg/kg DW之间。样品 M-2、M-4和M-10的单个酚类化合物含量最高，而M-3的单个酚类化合物含量最低，与TPC结果一致。

表2 | 不同桑葚样品中酚类化合物的鉴定

表3 | 不同品种桑树样品中酚类化合物含量（mg/kg DW）

4.抗氧化能力

不同样品间抗氧化能力差异显著(P < 0.05)。用DPPH、ABTS和FRAP测定桑椹的抗氧化能力分别为28.48-100.11 mg VCE/g DW、13.49-73.06 mg VCE/g DW和10.05-48.35 mg VCE/g DW。样品M-2和M-10的抗氧化活性高于其他品种，样品M-3、M-5和M-12的抗氧化活性最低。

图1 | DPPH、ABTS和FRAP测定法测量不同桑树样品的抗氧化活性

TPC、TFC、TAC 与抗氧化活性之间存在显著相关性（P < 0.05），但结果中一些具有相似TPC、TFC和 TAC的样品没有表现出相似的抗氧化活性。可能除了多酚之外，其他非酚类化合物（包括氨基酸、酶和有机酸）也影响抗氧化活性。

表4 | 总酚含量、总黄酮含量、总花青素含量与抗氧化活性的相关性

5.主成分分析和聚类分析

为探讨不同桑树品种多变量之间的趋势和关系，将PCA应用于TSS、TA、TPC、TFC、TAC、DPPH、ABTS和FRAP，并对单个酚类化合物进行量化。PC1与各酚类化合物TA、TPC、TFC、TAC、DPPH、ABTS和FRAP的含量呈正相关。PC2与TSS、反式肉桂酸、芦丁、芥子酸、fraxin、delphinidin-3-O-glucoside和prunin的变量呈正相关。品种M-2、M-4和M-10显示出较高的PC1正值，含有较高的植物化学成分（TPC、TFC、TAC和多酚）和抗氧化活性，以及较低的TSS。品种M-1、M-6、M-7和M-9的PC1和PC2值相似，以高TA为特征。品种M-3、M-5、M-8、M-11、M-12和M-1的PC1值为负，TSS含量高，植物化学成分和抗氧化活性低。在所有定量酚类化合物中，圣草酚和木犀草素可被认为对抗氧化活性的影响最大。

图2 | 桑树样品的PC分数图；桑树样品的载荷图

根据TSS、TA、TPC、TFC、TAC、ABTS、DPPH、FRAP和单个酚类化合物的含量，将所有桑树品种分为三个组。第一组由M-2、M-4和M-10组成，表现出低水平的TSS、中等TA和高TPC、TFC、TAC、单个多酚含量和抗氧化活性。第二组由M-1、M-6、M-7和M-9组成，具有高TA和中等TPC、TFC、TAC、单个多酚含量和抗氧化活性。第三组包括M-3、M-5、M-8、M-11、M-12和M-13，TSS值较高，TA值中等，TPC、TFC、TAC值较低，个别多酚含量和抗氧化剂含量较低。不同的黑桑品种可以通过化学特性完全区分。

图3 | 桑树样品的层次聚类分析

研究结论

该研究运用黄酮酚类靶向代谢组学研究方法对13种不同黑桑葚的酚类化合物和抗氧化能力进行了比较和表征。不同桑椹品种的TSS、TA、TPC、TFC、TAC和抗氧化活性差异较大，TPC、TFC和TAC与其抗氧化活性呈一定程度的正相关。品种M-2、M-4和M-10具有高TPC、TFC和TAC、强抗氧化活性以及高水平的圣草酚和木犀草素的特点，可推荐用于商业化栽培。该研究结果有助于选择富含酚类化合物的桑树品种作为膳食补充剂，食品天然抗氧化剂以及功能性食品。

小鹿推荐

为了有效提高桑树品种的营养价值和功能，该研究应用黄酮酚靶向代谢组学结合其他指标的检测，筛选出了更富含酚类化合物的品种，可用于未来的推广种植。

目前鹿明生物黄酮酚类物质Kit包采用AB SCIEX-QTRAP-6500+液质联用平台，共包含13大类、130种黄酮酚类物质，进行绝对定性+绝对定量分析。有助于植物次生代谢领域的高质量检测服务。