科研 | Food Chem. ：不同加工方式对荸荠中黄酮和苯丙烷类化合物的影响（国人佳作）
编译：一个矫情的农民，编辑：Tracy、江舜尧。
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在中药中，荸荠（Chinese water chestnut，CWC）已被用于治疗咳嗽，咽炎和高血压，鲜切（去皮）的CWC亦由于其独特的口味而非常受欢迎。CWC皮富含类黄酮和多酚，并具有很强的抗氧化剂和丙烯酰胺形成活性，因此基于其具有抗微生物和抗氧化剂功能的代谢产物，它也是一种健康食品。传统处理CWC的过程涉及到剥皮，不仅困难，而且浪费了营养和时间。本研究比较了带皮蒸（WPC）、带皮煮（WPS）、剥皮蒸（PS）和剥皮煮（PC）不同方法处理的CWC中化合物的变化。目前尚未有研究不同加工方法产生的代谢物差异，本研究采取了这种新颖的角度对处理后的CWC中代谢物进行光谱的检测、鉴定和定量，此外我们也采用了液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）的方法，它能够通过数据库比较检测代谢产物的快速，高灵敏度的方法，并用于鉴定和定量代谢产物，尤其是类黄酮、有机酸等。在作者的研究中，WPS和WPC处理后的CWC呈黄色(图1A)，对这些样品中化合物的UPLC-MS/MS分析表明，处理后黄酮类化合物、苯丙类化合物、有机酸及其衍生物的含量增加。
论文ID
实验设计
实验结果
1. 五种CWC的不同处理方式
CWC是在同一时间和地点收集的。其加工方法为：鲜切(FF)、带皮蒸（WPC）、带皮煮（WPS）、剥皮蒸（PS）和剥皮煮（PC）。
2. 代谢组分析
在MRM模式下，用LC-MS对5个CWC样品中的化合物进行了评价。鉴定/注释了454种代谢物(96种有机酸及其衍生物、17种碳水化合物、57种苯丙酸酯、4种花色苷、123种类胡萝卜素，34种生物碱，14种萜烯，19种维生素及其衍生物，83种氨基酸及其衍生物，2种原花色素，5个类固醇）(图1B)。
图1 A.不同处理后CWC的颜色。B. 五种处理的可视化热图。将各代谢物的含量归一化为完整的连锁层次聚类。每个处理用一列表示，每个代谢物用一行表示。红色表示高丰度，而相对丰度较低的代谢物用绿色表示。
我们选择在WPC和WPS样品中检测到的18种黄酮类化合物并对其进行定量，但在FF、PC和PS处理组样品中未检测出这18种黄酮类化合物：4种黄烷酮、10种黄酮、3种黄酮醇和1种异黄酮（表1、图2），进一步比较也发现相对其它处理组有32种黄酮类化合物在WPS和WPC样品中明显增加。
表1 在WPS和WPC中鉴定的类黄酮和苯丙烷代谢物列表
图2 在WPC和WPS样品中检测和定量的18种黄酮类化合物
在WPC和WPS样品中，我们测试了总共57种苯丙烷类化合物，并对其中6种进行检测和定量发现他们不在FF、PC和PS样本中。5组样品的进一步比较显示，在WPS和WPC样品中，有16种苯丙烷类物质明显增加，而除甘油邻己糖苷外，山柰酚和木犀草素是主要的类黄酮，他们的含量均比FF样品中的高，此外，类胡萝卜素、苯丙烷、有机酸及其衍生物的含量也在带皮处理后含量增加。这些结果表明，黄酮类和苯丙烷类化合物可以从果皮转移到CWC的果肉中（图3）。
图3 在WPC和WPS样品中检测并定量分析的6中苯丙烷类化合物
3. 基于PCA的差异代谢物分析
主成分分析通常能够通过几个主成分揭示多个变量之间的关系，或者从原始变量中派生出几个主成分，从而尽可能多地保留关于原始变量的信息。苯丙烷和类黄酮的HCA结果显示与PC和PS中相比，在WPS和WPC中检出的苯丙烷和类黄酮含量更高，所有样品的PCA图（图4A）表明各组样品中的代谢物均存在显著差异，FF样本可以与其他组样本区分明显，WPS样品与WPC样品重叠，表明WPC和WPS样品中的代谢产物相似。
3.1 通过PLS-DA分析差异代谢物
PLS-DA比其他统计方法对低相关性变量更敏感，用于识别不同加工方法的潜在标记物。因此我们对于FF和WPS之间以及FF和WPC之间的比较，观察到PLS-DA模型具有较高的可预测性（Q2）和拟合强度（R 2X，R2Y）（图4D-E）；而WPS和WPC也能够被明显分开（图4I）。
图4 不同处理方法处理的CWC样品中黄酮类化合物、苯丙烷类化合物等次生代谢物PCA和PLS-DA的相对差异
A：所有样品主成分分析图（PCA）；B-E：PC、PS、WPC和WPS样品相对于FF的PLS-DA图；F-G：PS和WPS样品与PC的PLS-DA图；H-I：PS和WPS样品与PC的PLS-DA图。
3.2 FF、PS、PC、WPC和WPS样本之间的代谢途径差异
这五种方法处理的样品中不同的代谢物被映射到KEGG数据库能够获得详细的途径信息。KEGG分类结果表明，比较组中不同的类黄酮代谢产物与黄酮、黄酮醇生物合成、类黄酮生物合成、异黄酮生物合成、代谢途径、苯丙烷类生物合成和次生代谢产物生物合成有关。
讨论
在本研究中，我们使用广泛靶向的代谢组学对五种不同方法处理的CWC样品中的代谢物进行分析。CWC共检测并注释了454种代谢物，包括96种有机酸及其衍生物、17种碳水化合物、57种苯丙酸酯、4种花色苷、123种类胡萝卜素，34种生物碱，14种萜烯，19种维生素及其衍生物，83种氨基酸及其衍生物，2种原花色素，5个类固醇。
CWC因其风味独特，是一种重要的食品，深受消费者的喜爱。此外，它是一种健康食品，因为它的代谢物，特别是抗菌和抗氧化化合物。就我们所知，不同加工方法产生的代谢物还没有被研究过，我们的研究集中在五种CWC加工方法所产生的代谢多样性，尤其是苯丙类和类黄酮，以了解其颜色变化和营养价值的差异。我们用主成分分析法对五种不同处理方法的黄酮类和苯丙烷类化合物进行了定性鉴别，在WPC和WPS样品中检测并定量分析了18种黄酮类化合物和6种苯丙烷类化合物，而在FF、PC和PS样品中未进行定量分析。在WPC和WPS样品中，除甘油邻己糖苷外，山柰酚和木犀草素是主要的类黄酮，且这三种化合物在WPC和WPS样品中的含量均高于FF样品。这项研究加深了我们对加工影响CWC肉色和营养价值的代谢物差异的理解。