基于广泛靶向代谢组学的壶瓶枣果实生物活性成分的研究

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壶瓶枣作为山西的一种特色枣资源,富含多种活性成分,掌握果实发育和贮藏过程中的活性成分含量和抗氧化活性变化规律、挖掘新型活性成分、明确新型活性成分测定与提取工艺以及寻求适宜的贮藏保护方式对合理开发利用这些活性成分具有重要意义。本研究以不同发育时期壶瓶枣枣果为试验材料,首先采用广泛靶向代谢组学技术对其不同发育时期的活性成分种类、差异活性成分及密切相关代谢途径进行了分析;其次基于代谢组结果,筛选出了5种新型活性成分(莪术二酮、肌醇、迷迭香酸、γ-氨基丁酸和D-氨基葡萄糖),并分别对其测定方法(高效制备液相法和UV法)和提取工艺(超声和超临界)进行了优化;最后分析了不同贮藏方式(商业贮藏模式、ClO2处理、鲜枣保鲜剂处理)对不同发育时期壶瓶枣贮藏期间10类活性成分(多糖、多酚、黄酮、核苷、三萜和5种新开发活性成分)的含量及抗氧化活性变化规律的影响。主要取得以下结果:(1)对壶瓶枣不同发育阶段活性成分种类及含量变化进行分析后发现:(1)壶瓶枣富含核苷和有机酸,且多数活性化合物含量随枣果实发育成熟而呈现先增加后减少趋势,部分核苷和碳水化合物除外;(2)不同活性化合物加工利用的理想时间:核苷为全红果,碳水化合物为全红果,有机酸为圈红果,氨基酸为半红果,脂质为白果,醇为圈红果,维生素与萜类为绿果;(3)首次发现壶瓶枣中含有莪术二酮、迷迭香酸、肌醇、γ-氨基丁酸和D-氨基葡萄糖等5种活性成分。(2)与壶瓶枣发育成熟期间活性化合物变化密切相关的代谢途径主要包括果糖和甘露糖代谢;嘌呤代谢;嘧啶代谢;嘌呤生物碱和酪氨酸代谢;丁酸代谢;烟酸和烟酰胺代谢;丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢;戊糖和葡糖醛酸盐转化;抗坏血酸和醛醇代谢;氨基糖和核苷酸糖代谢;苯丙烷类生物合成;精氨酸和脯氨酸代谢;亚油酸代谢;抗坏血酸和醛醇代谢;谷胱甘肽代谢和精氨酸生物合成。(3)建立了莪术二酮、迷迭香酸和肌醇苯甲酰氯衍生物的高效制备液相定性和定量检测分析方法。莪术二酮、迷迭香酸和肌醇苯甲酰氯衍生物的制备液相检测条件中上样量、固定相、流动相和流速等条件均相同,均分别为:上样量500μL;流动相(甲醇和水);固定相(AQC18 spherical,20-35 um,100(?),40 g)和流速10 mL/min。迷迭香酸和肌醇苯甲酰氯衍生物的洗脱程序为20%~80%甲醇线性洗脱30 min;莪术二酮的洗脱程序为20%~85%甲醇线性洗脱30 min。结合定性分析可确定莪术二酮的保留时间为4.27 min、7.92 min、9.36 min和11.09 min,共4处;迷迭香酸的保留时间为4.92 min和5.85 min;肌醇苯甲酰氯衍生物的保留时间为22.01 min。(4)显色条件优化和全波长扫描结果表明:(1)γ-氨基丁酸较优显色条件为pH 9.0硼酸-硼砂缓冲液600μL、6%苯酚溶液800μL和5%NaClO溶液1.6 mL;检测波长257nm。(2)D-氨基葡萄糖较优显色条件为2,4-戊二酮溶液1.5 mL和PDABA溶液6 mL;检测波长509 nm。(5)优化了5种活性成分的超声和超临界提取工艺,并对2种提取工艺的提取效率进行了对比分析,结果发现5种活性成分的较优提取工艺分别为:(1)莪术二酮超临界CO2萃取工艺:携带剂乙醇150 mL、萃取温度50℃、萃取时间2.5 h、萃取压力25MPa;(2)迷迭香酸超临界CO2萃取工艺:携带剂蒸馏水150 mL、萃取温度50℃、萃取时间2.5h、萃取压力25MPa;(3)D-氨基葡萄糖超临界CO2萃取工艺:携带剂甲醇150 mL、萃取温度50℃、萃取时间2.5 h、萃取压力25MPa;(4)肌醇超声提取工艺:50%乙醇、料液比1:15、超声温度50℃、超声时间20 min、超声功率35 W、超声频率40KHz;(5)γ-氨基丁酸超声提取工艺:100%甲醇、料液比1:10、超声温度50℃、超声时间30 min、超声功率30 W、超声频率40 KHz。(6)壶瓶枣不同发育时期5种活性成分含量分别为:(1)莪术二酮:绿果668.81μg/g、白果487.27μg/g、圈红果477.34μg/g、半红果427.48μg/g、全红果526.43μg/g;(2)迷迭香酸:绿果129.52μg/g、白果162.87μg/g、圈红果142.98μg/g、半红果111.87μg/g、全红果84.74μg/g;(3)肌醇含量:绿果554.73μg/g、白果574.26μg/g、圈红果543.46μg/g、半红果536.31μg/g、全红果581.96μg/g;(4)γ-氨基丁酸:绿果522.11μg/g、白果522.00μg/g、圈红果446.71μg/g、半红果422.11μg/g、全红果232.31μg/g;(5)D-氨基葡萄糖:绿果676.44μg/g、白果747.77μg/g、圈红果1055.84μg/g、半红果747.44μg/g、全红果683.31μg/g。(7)不同贮藏模式下,不同发育时期壶瓶枣活性成分含量及其抗氧化性变化规律表明:(1)γ-氨基丁酸和总黄酮随贮藏时间延长而呈现逐渐上升趋势,多糖、多酚、总黄酮、总三萜、核苷、莪术二酮、肌醇、迷迭香酸和D-氨基葡萄糖均随贮藏时间延长而呈现下降趋势;(2)其中以肌醇和核苷的抗氧化能力较弱,以莪术二酮、总黄酮、迷迭香酸和三萜类提取物的抗氧化能力较强,但贮藏期抗氧化力整体变化趋势与含量高低变化趋势相符;(3)各贮藏处理方式中以JP处理贮藏模式效果较优,且同商业模式相比,JP处理可使莪术二酮、γ-氨基丁酸、迷迭香酸、多糖、多酚、黄酮类、三萜类和核苷类活性化合物的有效开发利用期可延长30~45 d,活性成分含量下降不高于20%,另外,D-氨基葡萄糖宜现采现利用,肌醇在贮藏0~30 d内可有效开发利用。
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