农产品营养活性成分检测技术的研究进展.pdf
《农产品营养活性成分检测技术的研究进展.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《农产品营养活性成分检测技术的研究进展.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、农产品质量与安全2023 年第 4 期农产品营养活性成分检测技术的研究进展陈淼淼1袁2王守英2司文帅2白冰2周昌艳2渊1.上海理工大学健康科学与工程学院袁 上海200093曰2.上海市农业科学院农产品质量标准与检测技术研究所袁 上海201400冤摘要院 营养活性成分存在于多种农产品中袁 开展营养活性成分研究目的是农产品高值化利用袁 挖掘其在农业尧 环境尧食品尧 医药以及生命科学等领域的潜在应用价值遥 本文总结了营养活性成分的种类和作用袁 介绍了营养活性成分检测中常用的提取和净化技术袁 对近年来营养活性成分检测技术及其应用进行了综述袁 并对当前领域存在的问题和未来的发展方向进行了总结遥关键词院
2、营养活性成分曰 农产品曰 样品前处理曰 检测技术基金项目院 上海农业科学院农产品质量标准与检测技术研究所雏鹰项目渊雏鹰 202212冤遥作者简介院 陈淼淼 渊1998冤袁 从事农产品营养活性成分检测研究遥 Email院 遥 周昌艳 渊1969冤袁研究员袁 从事农产品质量安全与风险评估研究遥 Email院 渊通讯作者冤遥食品的品质逐渐受到消费者的重视袁 并将其与生产系统尧 成分使用尧 食物来源 渊特定区域冤 以及产品真实性紧密联系起来遥 欧盟已将不同品牌定义为受 保护地理 标志 渊PGI冤尧 传统特色 保证渊TSG冤 和受保护原产地指定 渊PDO冤袁 以确保食品和农产品的质量和价格真实性袁 避免
3、以次充好和假冒伪劣遥 我国对食品和农产品品质的监管也愈加重视起来袁 在2016年袁 我国开始在农产品质量安全风险评估专项中设立了 野农产品特质性营养品质评价冶曰2020年又设立了 野农产品营养品质评价与分等分级冶 专项遥 对营养特征的关注主要是常量成分渊如碳水化合物尧 蛋白质和脂质冤 以及部分微量化合物遥微量化合物作为植物体内的次生代谢产物袁 对作物无毒袁 对人类和动物健康无害袁 在低浓度下具有系统活性袁 易于生物降解袁 也被称为植物源活性成分遥1891年袁KOSSEL提出次生代谢的概念袁指出次生代谢产物不是生命活动必需的物质袁 只出现在特定的物种尧 组织或器官中1遥 次生代谢产物的特点是种类
4、多尧 含量少遥 受温度尧 光照等生存环境的影响袁 植物体所产生的次生代谢产物含量会有很大差异遥 次生代谢产物主要分为3大类袁 分别是酚类化合物尧 含氮化合物和萜类化合物遥酚类化合物包括简单酚类尧 类黄酮类和醌类等遥 槲皮素尧 异黄酮尧 儿茶素和花青素等黄酮类化合物有益于肠道中有益菌群的生长袁 对有害菌群的生长有抑制作用2遥CHO等3通过RAW 264.7小鼠巨噬细胞验证了辣椒叶和果实中类黄酮具有体外抗氧化和抗炎作用遥KIM等4建立了小鼠体内帕金森病模型袁 发现柚皮苷可以预防多巴胺 渊DA冤 变性袁而DA变性与帕金森病有关遥LI和ZHANG5研究发现大豆异黄酮通过激活Nrf2介导的抗氧化反应袁可
5、改善缺血性心肌病遥 酚酸类化合物作为柑橘类主要的次生代谢产物袁 具有抗炎尧 抑菌尧 抗癌和抗氧化等生物活性6遥HU等7利用天然粗提取物中的酚类物质和类黄酮袁 成功生产了用于水消毒的全植物来源的纤维素海绵袁 可用作抗菌剂遥 含氮化合物包括生物碱尧 非蛋白氨基酸等遥 生物碱类具有抗炎尧镇痛尧 抗氧化尧 杀虫作用袁 还具有免疫抑制尧 抗增殖作用尧 抑制肿瘤的增长尧 抗HIV尧 神经保护等多种药理活性8遥MGBEAHURUIKE等9从胡椒中提取到丰富的生物碱袁 其对金黄色葡萄球菌和产气肠杆菌的生长有抑制作用遥 许多非蛋白氨基酸对人类健康有害袁 但还有一些具有生物活性的天然非蛋白氨基酸本身可作为药物使用
6、遥 例如袁 左旋多巴是多巴胺的前体袁 已经作为上市药物用于治疗帕金森综农产品质量与安全2023 年第 4 期合征10遥 萜类化合物多存在于种子植物中袁ALSALHI等11通过加氢蒸馏从芳香姜根茎中获得精油袁 经分析主要成分为对甲氧基肉桂酸乙酯袁 其对蚊子具有杀虫特性1112袁 也可作为拒食剂尧 生长抑制剂和抗产卵剂13来影响害虫的生长和发育袁 是植物杀虫剂的理想成分遥为了精准定位农产品中的营养特征和关键组分袁 针对不同结构的化合物袁 已经开发了众多检测分析方法遥 然而不同农产品的物理性状尧 生物组分有所差异袁 对高效快速的前处理技术开发提出了较高的挑战遥 本文对农产品营养活性成分检测中常用的前
7、处理技术及检测技术进行综述袁 并对这一领域当前存在的问题尧 挑战和未来的发展进行阐述袁 以期为该领域的研究工作提供参考袁 为我国农产品质量监管的相关标准和法规的制定与完善提供支持遥一尧 前处理技术渊一冤 提取常用的提取技术主要包括索氏提取尧 超声波提取尧 固相萃取尧 酶辅助萃取尧 微波辅助萃取尧 超临界流体萃取尧 超声波辅助萃取等遥 其中袁 超声波辅助萃取是利用超声波的空化作用所产生的巨大压力加速破坏细胞结构并且释放细胞内的化合物袁 因此节省了大量时间遥 超声波辅助萃取的优势在于操作简单尧 有机溶剂消耗少尧 污染小和提取耗时短袁 被公认为绿色萃取技术袁 适用于提取对温度敏感的化合物遥 比如袁
8、钟伟等14用70甲醇溶液超声处理30 min提取大麦中的黄酮类化合物遥刘碧琴等15用70甲醇溶液40超声提取茶叶中的游离型酚酸袁 超声时长为30 min曰 宿书芳等16用0.01 mol/L盐酸水溶液超声30 min提取蜂蜜中的内源性酚酸和黄酮类物质遥 提高超声辅助萃取效率可以从萃取时间尧 功率尧 固液比尧 温度尧 溶剂和频率等方面考虑遥生物体内的部分代谢物极性强尧 挥发性低袁 前处理过程中需要进行化学衍生化袁 常用的衍生化方法包括硅烷化尧 甲酯化尧 烷基化尧 酰基化等袁 多用于气相色谱技术的前处理过程遥 比如袁CHEN等17用柠檬酸三钠柠檬酸缓冲溶液 渊pH 10.0冤 和异硫氰酸苯酯乙腈溶
9、液同时提取和衍生化儿茶酚胺袁孵育10 min曰ZHOU等18用乙醇提取袁30 mL氯仿和10 mL正丁醇衍生化提取洋葱中的多糖曰 陈荣珠等19以异硫氰酸苯酯进行柱前衍生化袁 用乙腈提取五指毛桃中16种游离氨基酸袁 衍生化时长为1h曰 韩雪等20选择渊双三甲基硅烷基冤三氟乙酰胺渊含1的三甲基氯硅烷冤 为衍生化试剂衍生化30 min袁利用乙酸乙酯萃取红枣中的酚酸类化合物遥 衍生化让测量结果更加灵敏尧 准确袁 但却费时遥酚类化合物可分为3类袁 分别是游离酚尧 可溶性酯化酚和不溶性结合酚遥 有研究表明袁 平均24的总酚类化合物主要由果实基质中的结合酚类化合物贡献21遥 然而袁 到目前为止袁 大多数研究
10、都忽略了可溶性和不溶性结合的酚类化合物袁 因此对农产品中酚类化合物的含量及其生物活性的测定低于实际值遥 酚类化合物的这一特性也对提取处理提出了更高要求遥 游离酚的提取流程院 首先用70甲醇进行溶剂萃取袁 将萃取物中甲醇蒸发并用4mol/L盐酸溶液调节pH至2.0袁 然后多次用乙酸乙酯进行液液萃取分离游离酚袁 蒸发乙酸乙酯袁 再溶于质谱级甲醇中袁 并标记为游离酚22遥 酯化酚是酚酯键断裂的结果遥 酯化酚的提取流程院 在惰性气体中袁 用2 mol/L氢氧化钠溶液处理剩余水解产物袁然后重复游离酚提取的调节pH尧 液液萃取和浓缩步骤22遥 结合酚的提取流程院 用70甲醇提取后的残余物在氮气中用2 mo
11、l/L氢氧化钠溶液处理3次袁 每次2 h袁 然后同样调节pH尧 乙酸乙酯提取尧旋转蒸发和甲醇回收22遥 为了减少酚类化合物的氧化或降解袁 整个过程尽可能在惰性气体或真空下操作遥 部分涉及农产品营养活性成分检测研究的文献所采用的提取条件见表1遥渊二冤 净化净化过程一般会采用固相萃取渊SPE冤柱渊见表1冤遥 茶叶样品基质较为复杂袁 刘碧琴等15比较了HLB SPE柱 和MAX SPE柱的净化效果袁 结果表明袁 净化后23种酚酸化合物的绝对基 质 效 应 分 别 为84.9 108.2和83.6 110.8袁 虽然基质效应在使用两种SPE柱净化后都有明显降低袁 但是使用HLB柱时操作相对简单袁而使用
12、MAX柱时需要调节pH袁 因此选择使用HLB SPE柱净化遥 由于净化过程会带来一定的损失袁 要根据样品的特征选择合适的净化材料遥 任园宇等27用甲酸甲醇 渊595袁冤 提取了玉米幼 苗 中6种 酚 酸 化 合 物 袁 用丙 基 乙 二 胺渊PSA冤尧C18官能团和石墨化炭黑 渊GCB袁 约3匙冤净化材料纯化后袁 采用三重四极杆高效液相色谱质谱串联方法进行检测袁 检出限为1534滋g/kg袁定量限为100250滋g/kg遥 大部分前处理方法没有净化过程袁 因为净化在除去杂质干扰的同时袁 也可能吸附目标物袁 尤其是涉及多种类多靶标的营养活性成分分析时遥农产品质量与安全2023 年第 4 期二尧
13、检测技术目前袁 农产品营养活性成分分析研究中常用的检测技术包括分光光度法尧 核磁共振 渊NMR冤 法尧高效液相色谱渊HPLC冤法尧 液相色谱质谱联用法尧气相色谱质谱联用渊GCMS冤法和毛细管电泳法渊CE冤 等遥 各主要检测技术的优缺点和适用范围见表23436遥渊一冤 分光光度法分光光度法依赖于代谢物分子和离子对不同波长的光的吸收程度进行区分袁可以用于农产品中营养活性成分的定性和定量分析袁 适用于对某一类化合物总含量的测定袁 但是不能区分结构类似的化合物遥 紫外分光光度计可应用于直接测定基质中某一类代谢物含量袁 也可以对样品进行显色反应后通过比色法测定遥 以黄酮为例袁黄酮本身的结构是以2苯基色原
14、酮为基本母核结构袁2个芳香环与其相连的羟基形成2个共轭体系袁 紫外光在测量范围内有最大吸收波长可得到吸光度袁 计算出总黄酮的含量37遥 但对复杂基质的提取液来说袁 此方法杂质干扰大袁 容易出现较大误差遥 除了总黄酮含量的测定袁 为了更准确地测定10种中草药的抗氧化能力袁 魏东伟等38用蒸馏水提取中草药中的多酚袁 使用紫外可见光分光光度表 1农产品营养活性成分检测研究中所采用的提取条件及净化材料化合物种类渊数量冤基质提取溶剂净化材料参考文献黄酮渊15冤类黄酮渊13冤尧香豆素和呋喃香豆素渊8冤尧类柠檬苦素渊2冤和酚酸渊3冤酚酸渊23冤内源性酚酸和黄酮渊18冤酚酸渊4冤多酚渊6冤和生物碱渊2冤酚酸渊
15、9冤酚酸渊6冤酚酸渊23冤类黄酮渊40冤尧香豆素渊27冤尧酚酸渊9冤尧生物碱渊7冤和类柠檬苦素渊3冤酚类渊50冤酚类渊113冤酚类和氨基酸渊38冤黄酮醇糖苷类渊9冤槲皮素及其糖苷 渊6冤尧 异槲皮素及其糖苷渊4冤和山奈素及其糖苷渊3冤大麦柠檬茶叶蜂蜜玉米幼苗叶片番茄植物油玉米幼苗花椰菜和西兰花柠檬水果万寿菊酸榄豆果实茶叶洋葱70甲醇甲醇70甲醇0.01 mol/L 盐酸水溶液70乙醇渊用磷酸调节 pH 至 3.1 左右冤80甲醇水渊多酚冤曰80乙醇水渊生物碱冤正己烷甲酸甲醇渊595袁:冤80甲醇渊含有 1抗坏血酸冤甲醇70乙醇水甲醇和二氯甲烷二氯甲烷渊外果皮冤曰甲醇渊种子冤80甲醇水80甲醇水
16、HLB SPE 柱HLB 柱PSA尧C18和 GCB二醇基固相萃取柱PSA尧C18和 GCB咱14暂咱23暂咱15暂咱16暂咱24暂咱25暂咱26暂咱27暂咱28暂咱29暂咱30暂咱13暂咱31暂咱32暂咱33暂表 2营养活性成分主要检测技术比较检测技术优点缺点适用检测范围分光光度法核磁共振法高效液相色谱法液相色谱质谱联用法气相色谱质谱联用法毛细管电泳法操作简单袁成本低袁分析速度快及高选择性速度快袁无损袁高通量袁无需复杂的预处理袁高重复性和再现性可区分结构类似的单一黄酮类尧酚酸类尧维生素类化合物降低了基质干扰袁样品用量少袁可检测代谢物覆盖面广袁分析时间短尧灵敏度高且重复性好特异性强袁高重复性的
17、保留时间高效率和分辨率袁高通量袁成本低袁能在不衍生化的情况下分析极性强的化合物溶剂要求较高袁需空白对照袁定性准确性差袁易受杂质干扰仅限于检测最丰富的代谢物渊逸1滋mol/L冤袁灵敏度不高袁成本高复杂的样品预处理/衍生化过程袁运行时间长袁定性误差大离子抑制作用袁 无法离子化就无法检测代谢物袁无法分离异构体袁不适用于易挥发的成分样品前处理要求高袁 需去除蛋白与杂质袁且需要衍生化中性分子不分离总黄酮尧总酚酸尧总生物碱袁评估抗氧化能力农产品中脂肪尧多元醇类尧有机酸尧糖类等高丰度极性营养代谢物黄酮类尧酚酸类尧维生素类等低丰度尧非极性或半极性代谢物酚类尧氨基酸类和多糖等挥发性物质和极性较低的化合物水性样品
18、的极性分析农产品质量与安全2023 年第 4 期计运用FRAP铁离子还原法比较了中草药的总抗氧化能力袁 利用DPPH自由基清除法比较了中草药的自由基清除能力袁 还用FC福林酚法测定了中草药的总酚含量袁 得出虎杖的抗氧化能力最强遥 为了测量不同产地和不同部位白喉乌头总生物碱的含量袁阿不力米提 窑 玉麦尔和库尔班江 窑 巴拉提8利用无水乙醇超声提取生物碱袁 采用紫外可见分光光度计测得生物碱最大吸收波长在231 nm处袁 并测得总生物碱平均加样回收率达到99.886袁 表明该方法能较为准确地测定白喉乌头中总生物碱含量遥渊二冤 核磁共振法核磁共振是基于原子核磁性的一种物理现象袁 是快速无损分析检测样品
19、的一种技术袁1H谱尧13C谱是应用较广泛的核磁共振波谱遥 营养活性成分作为植物体内的次生代谢产物袁其代谢通路分析与分子网络的构建是代谢组学分析的重要环节袁 代谢组学分析可以弥合基因型和表型之间的差距遥NMR技术在对生物样品中代谢物的鉴别及定量分析方面应用广泛袁 如安莉等39采用基于NMR的代谢组学方法对4个不同品种草莓进行代谢物及潜在差异代谢物的鉴别和聚类分析袁 发现草莓提取液中初级代谢物包含氨基酸类尧 有机酸类和糖类等袁 通过主成分分析法 渊PCA冤 评价草莓整体分布和正交偏最小二乘判别分析 渊OPLSDA冤4个草莓品种的差异性袁 共鉴别出7个潜在的差异代谢物袁 为NMR技术在草莓品种识别和
20、鉴定方面的应用提供了依据曰LIN等35基于NMR波谱对我国4个主要产区的甜橙进行分析袁 共鉴定和定量了62种物质 渊包括各种糖类尧 氨基酸尧 有机酸尧 醇类尧 酮类和其他化合物冤袁 结合各种多变量统计分析 咱包括PCA尧 偏最小二乘法判别分析 渊PLSDA冤 和OPLSDA暂袁 成功实现了对4种不同地理来源甜橙的分类遥NMR技术虽然灵敏度不如其他技术高袁 但对样品测量结果有很高的重复性袁 误差较小袁 前处理方式简便快捷袁 适用于有机酸尧 糖类等农产品代谢成分的检测分析遥NMR和质谱 渊MS冤 都是常见的获取代谢组学数据的分析工具袁 当NMR与MS联用时可以有效提高分析的灵敏度袁 最大限度地扩大
21、代谢组覆盖范围袁 解决了NMR中干扰过多等问题40遥GARC魱A等41使用常见质谱和NMR袁 通过生物引导 渊味觉感官分析冤 在树番茄中分离出一种使水果发苦的非挥发性化合物袁 其结构鉴定为迷迭香酸袁 并用外标法定量得到含量为 渊46.17依1.20冤mg/100 g干果遥渊三冤 高效液相色谱法高效液相色谱法是经典色谱法的一个重要改进袁 克服了经典色谱法分离效果不好尧 分离速度慢等缺点袁 其以液体为流动相袁 采用高压把流动相泵入到有固定相的色谱柱袁各成分在色谱柱内完成分离后袁 进入检测器进行检测袁 进而进行定性和定量分析遥 杨海宁等42建立了基于HPLC法同时测定生附子中3种生物碱含量的方法袁
22、该方法下新乌头碱尧 次乌头碱尧 乌头碱线性范围为0.10810.520滋g袁 平均加样回收率范围为96.67103.90曰 周亚萍等24采用HPLC法袁 在最优条件下袁 测得玉米幼苗干旱胁迫后咖啡酸尧 绿原酸尧 香豆酸尧 没食子酸4种酚酸化合物的浓度变化曰 王强等26建立了固相萃取HPLC检测植物油中9种微量酚酸类化合物的方法袁9种酚酸类化合物回收率在91.35103.21之间遥HPLC法适用于区分结构类似的单类化合物袁 例如黄酮类尧 酚酸类尧 维生素类等袁 是化学尧 医学尧 工业尧 农学尧 商检和法检等学科领域中重要的分析技术方法遥渊四冤 液相色谱原质谱联用法液相色谱质谱联用法的应用既提高了
23、复杂基质的分离效果袁 又因为质谱技术的高分辨率和高灵敏度使复杂基质中代谢产物的筛查尧 分析和鉴定更加精准遥 例如袁DEVRNJA等13利用超高效液相色谱 渊UPLC冤 结合Orbitrap质谱仪鉴定了113种酚类物质曰 任园宇等27建立了三重四极杆高效液相色谱质谱串联渊HPLCMS冤 方法用于同时测定玉米幼苗中6种酚酸化合物袁 在最优条件下袁 采用多反应监测模式可在5 min内精准测定6种酚酸类化合物袁 且在0.053 ng/mL浓度范围内线性良好袁 相关系数均大于0.99曰 庞雯辉等29利用前期实验室构建的92种生物活性成分质谱数据库袁 建立了超高效液相色谱四极杆飞行时间高分辨质谱 渊UPL
24、CQTOFHRMS冤 方法用于同时筛查和鉴定6种柠檬不同部位 渊果皮尧 果肉与果汁冤 中的黄酮类尧 酚类和生物碱等多种生物活性物质袁 给筛查不同品种柠檬的代谢物的差异尧 育种的选择和功能性食品开发提供了参考曰PRAKASH等30利用超高效液相色谱电喷雾电离高分辨率质谱渊UPLCESIHRMS/MS冤 鉴定水果提取物中的游离尧 酯化和结合酚类化合物遥 液相色谱串联质谱法具有样品用量少尧重复性好和可检测代谢物覆盖面广等优势袁 适合于果蔬和中药中特征代谢产物的筛查与鉴定遥渊五冤 气相色谱-质谱联用法气相色谱分离是色谱柱经过升温袁 各组分根据化合物的沸点的高低尧 极性的大小及吸附性质的不同而达到分离的
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 农产品 营养 活性 成分 检测 技术 研究进展
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,个别因单元格分列造成显示页码不一将协商解决,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。