《Global Transitions》：Comprehensive analysis of the chemical composition of seeds from five Russian cultivars of flax
(Linum Usitatissimum): Search for correlations with cyclic peptide content
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本研究针对不同俄罗斯亚麻品种中环肽（CPs）与种子化学成分关系不明的问题，系统分析了五个品种（Biryuza、Fliz、RFN、Y-117、Nilin）籽粒的生化组成及冷榨油中CPs的分布。研究发现所有品种均含有相同的11种CPs（6种非氧化型、5种甲硫氨酸氧化型），并通过相关性分析首次揭示氧化型肽CLC/CLE与α-亚麻酸（C18:3）、α-生育酚含量呈正相关，而非氧化型肽CLA/CLB/CLP与铜铁含量及株高显著关联。该研究为定向选育高功能成分亚麻品种提供了理论依据，对功能食品开发具有重要意义。
亚麻（Linum usitatissimum）作为一种古老的油料作物，其种子不仅是优质植物蛋白和油脂的来源，更因其富含多种生物活性成分而备受关注。近年来，一类名为环肽（Cyclic Peptides, CPs）的小分子化合物在亚麻籽中被发现，其展现出包括降血糖、抗炎、抗氧化、抗癌在内的多种生理活性，成为功能性食品和药物开发的研究热点。然而，尽管已有研究对亚麻籽的整体成分进行了分析，但关于不同品种亚麻籽中特定环肽的含量如何与种子的基础化学成分（如脂肪酸、微量元素、抗氧化物质等）相关联，仍是一个未被深入探索的领域。尤其对于俄罗斯本土广泛种植的亚麻品种，其环肽组成及其与种子性状的关联数据更是空白。理解这些关联，不仅有助于揭示环肽在植物体内的生物学功能，更能为通过育种手段定向培育富含特定功能环肽的亚麻新品种提供关键线索。
为了填补这一知识空白，由V.A. Sarkisyan、R.V. Sobolev等研究人员组成的团队，在《Global Transitions》上发表了一项研究，对五个俄罗斯亚麻栽培种（Biryuza, Fliz, RFN, Y-117, Nilin）的种子进行了全面的化学成分分析，并首次系统鉴定了其冷榨油中的环肽组成，进而深入探索了二者之间的统计学关联。
研究人员为开展此项研究，主要应用了以下关键技术方法：首先，对亚麻籽进行了系统的化学成分分析，包括采用凯氏定氮法测定蛋白质含量，采用氯仿-甲醇混合液提取并称重法测定脂肪含量，利用原子吸收光谱法测定铁、铜、锌等多价金属元素含量，并通过高效液相色谱法（HPLC）测定α-、γ-、δ-生育酚含量。其次，通过冷压法从种子中提取油脂，并采用70%乙醇溶液进行液-液萃取，从油脂中富集环肽。最后，利用高效液相色谱-二极管阵列检测-质谱联用技术（HPLC-DAD-MS）对提取的环肽进行定性和半定量分析，并通过主成分分析、相关性分析等统计方法探究环肽含量与种子化学成分之间的关联。所有亚麻品种样本均来源于俄罗斯克拉斯诺达尔地区2023年采收的品种。
3.1 所研究种子和油的特征
研究人员首先对五个亚麻品种的种子基本性状和化学成分进行了详细表征。结果显示，种子含水量在6.0%至7.3%之间，适宜压榨；蛋白质含量在21.5%至25.4%之间，脂肪含量在43.3%至51.0%之间。品种间在株高、千粒重等形态指标上也存在差异，例如Nilin品种的植株最高（85厘米）。通过色差分析发现，Y-117品种的种子颜色（黄色）与其他四个棕色种子品种有显著区别，但其压榨后获得的油脂在颜色参数上并无显著差异，表明种子颜色对油脂色泽影响有限。对油脂的进一步分析发现，总生育酚含量（TTC）在208.0至261.0 μg/g之间，其中Y-117品种的γ-生育酚和总生育酚含量最高。总多酚含量（TPC）和DPPH自由基清除活性也以Y-117品种为优。此外，种子中多价金属元素含量因品种而异，例如Y-117的铁、锌含量最高，而Nilin的铜、锰、钴含量最高。
3.1.2 脂肪酸组成
对油脂脂肪酸组成的分析是本研究的关键一环。所有品种的油脂均富含多不饱和脂肪酸（PUFA，64.86-71.90%），其中α-亚麻酸（C18:3, ω-3）的含量差异尤为显著，从36.70%（Y-117）到55.28%（RFN）不等。饱和脂肪酸（SFA）和单不饱和脂肪酸（MUFA）含量在不同品种间相对稳定。计算氧化值（COX）和过氧化值（PV）的测定表明，尽管亚麻籽油整体易氧化，但品种间存在差异，Nilin品种的COX值最低（11.1）。
3.3 氧化稳定性
通过加速氧化实验（90°C）测定油脂的诱导期，评估其氧化稳定性。结果发现，Y-117和Nilin品种的油脂具有更长的诱导期（分别为6.5小时和6.0小时），表明其氧化稳定性更好。氧化稳定性与COX值呈强正相关（R2 = 0.81），说明脂肪酸组成，尤其是ω-3多不饱和脂肪酸的含量，是影响油脂氧化稳定性的主要因素之一。
3.4 环肽提取与3.5 环肽鉴定
研究采用70%乙醇溶液从冷榨油中提取环肽，该方法食品安全性高，避免了使用乙腈或甲醇等有机溶剂。通过HPLC-DAD-MS技术，在所有五个品种的油脂中均鉴定出11种相同的环肽，包括6种非氧化形式（CLA, CLB, CLL, CLM, CLO, CLP）和5种甲硫氨酸氧化形式（CLG, CLC, CLE, CLD, CLN）。定性分析通过特征波长（214, 244, 280 nm）和质谱碎片离子验证。半定量分析（基于峰面积）显示，CLA和CLB肽的相对含量在所有品种中均较高。
3.6 相关性搜索
本研究最核心的发现来自于相关性分析。层次聚类分析将11种环肽清晰地分为两大簇：氧化型肽（CLE, CLC）和非氧化型肽簇（后者又细分为CLL-CLM, CLO-CLA, CLB-CLP三组，其含量呈强正相关，提示其生物合成路径可能受相似基因调控）。进一步分析环肽含量与种子化学成分的关系发现：
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氧化型肽CLC和CLE的含量与种子中α-亚麻酸（C18:3）、α-生育酚、蛋白质含量以及颜色参数a*（红度）呈正相关。
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非氧化型肽CLA、CLO、CLB和CLP则与种子中的铜、铁含量以及植株高度呈正相关。
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肽CLL和CLM与总多酚含量、DPPH自由基清除活性以及油脂的氧化稳定性（诱导期）密切相关。
偏相关分析进一步表明，在排除铁、铜等影响因素后，CLL和CLM与氧化稳定性的正相关性依然显著，但当排除总多酚和α-亚麻酸的影响后，相关性减弱，提示这些肽的抗氧化作用可能与多酚和脂肪酸体系存在协同或关联。
本研究通过对五个俄罗斯亚麻品种的系统分析，首次报道了其冷榨油中环肽的组成，并揭示了环肽含量与种子化学成分之间存在显著的品种特异性关联。这些关联表明，不同的环肽可能在其生物合成、积累或功能上扮演着不同的角色。例如，氧化型肽与高不饱和脂肪酸含量的正相关可能暗示其在抵抗油脂氧化应激中的作用；而非氧化型肽与金属离子的关联则支持了其潜在的金属螯合能力，有助于减缓金属离子催化的氧化反应。这些发现不仅深化了对亚麻籽中环肽生物学功能的理解，更重要的是为未来通过育种手段，根据目标化学成分（如高ω-3脂肪酸、高抗氧化活性）来间接选育富含特定功能环肽的亚麻新品种提供了宝贵的科学依据和筛选指标。尽管研究样本存在地域和年份限制，但其揭示的相关性模式为后续在更广泛遗传背景和环境条件下验证这些关系，以及深入探究环肽生物合成的分子机制指明了方向。
