草莓品种花青素代谢谱与抗炎活性的比较研究：基于LC-MS/MS代谢组学分析

《FOOD SCIENCE AND BIOTECHNOLOGY》：Comparative anthocyanin profiles and anti-inflammatory activities in strawberry cultivars (Fragaria x ananassa Duch)

本研究针对不同草莓品种花青素成分与抗炎活性差异不明确的问题，通过LC-MS/MS代谢组学技术比较五个草莓品种（Janghee、Jukhyang、Seolhyang、Maehyang、Merryqueen）的花青素富集组分。研究发现Jukhyang和Merryqueen的总花青素含量最高，通过多元统计分析将品种分为三组，并确定矢车菊素-3-O-葡萄糖苷（pelargonidin-3-O-glucoside）和花翠素-3-O-葡萄糖苷（cyanidin-3-O-glucoside）为特征代谢物。在LPS诱导的RAW 264.7巨噬细胞实验中，Jukhyang表现出最强的一氧化氮（NO）和诱导型一氧化氮合酶（iNOS）抑制活性。该研究为筛选高抗炎活性草莓品种提供了代谢学依据。

　　

草莓作为全球广受欢迎的水果，不仅因其鲜艳色泽和甜美口感备受青睐，更因其富含维生素C和多酚类物质而具有重要营养价值。近年来，随着消费者对功能性食品关注度的提升，草莓中的生物活性成分——特别是属于黄酮类化合物的花青素——已成为研究热点。花青素不仅赋予草莓诱人的红色调，更被证实具有抗氧化、抗炎等多种生理功能。然而，不同草莓品种间花青素组成存在显著差异，这种差异性是否会导致抗炎活性的区别，尚未得到系统研究。

为解决这一问题，研究人员在《FOOD SCIENCE AND BIOTECHNOLOGY》上发表论文，比较了五种韩国主栽草莓品种（Janghee、Jukhyang、Seolhyang、Maehyang、Merryqueen）的花青素代谢谱及其抗炎活性。通过高效分离纯化技术获得花青素富集组分，结合液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）非靶向代谢组学分析和细胞实验，揭示了品种间代谢物差异与抗炎效力的关联性。

关键技术方法包括：采用Amberlite XAD-7HP树脂纯化花青素组分；基于UPLC-HESI-Orbitrap-MS/MS平台进行代谢物鉴定；运用主成分分析（PCA）和层次聚类分析（HCA）等多元统计方法解析代谢组数据；通过MTT法评估细胞毒性，并利用LPS诱导的RAW 264.7巨噬细胞模型检测一氧化氮（NO）生成和诱导型一氧化氮合酶（iNOS）表达。所有实验均采用三个生物学重复。

提取率与总花青素含量

通过pH示差法测定发现，Jukhyang和Merryqueen品种的花青素富集组分总花青素含量最高，分别为73.37 mg C3OG/g和72.42 mg C3OG/g，而Seolhyang含量最低（49.09 mg C3OG/g）。提取率结果显示Merryqueen的得率最高（8.0 mg/g），表明品种间存在显著代谢物积累差异。

代谢组学比较分析

基于1075个代谢物的热图分析显示品种间代谢谱明显分离。PCA模型中前两个主成分累计贡献率达68.4%，将品种划分为三簇：Janghee独立成簇，Maehyang与Merryqueen聚为一组，Jukhyang与Seolhyang聚为另一组。HCA进一步将品种划分为CON组（Janghee）、Group 1（Jukhyang、Seolhyang）和Group 2（Maehyang、Merryqueen）。通过变量重要性投影（VIP）筛选出两组特征代谢物：Group 1以矢车菊素-3-O-葡萄糖苷（m/z 433.1132）及其乙酰化衍生物为主；Group 2以花翠素-3-O-葡萄糖苷（m/z 449.1078）和丙二酰化衍生物为标志。

特征代谢物定量分析

采用平行反应监测模式对关键代谢物进行绝对定量。结果显示Group 1中矢车菊素-3-O-葡萄糖苷在Jukhyang和Seolhyang含量相当（约170 mg/g），而Group 2的花翠素-3-O-葡萄糖苷在Merryqueen中含量最高（9.98 mg/g）。值得注意的是，Jukhyang的花翠素-3-O-葡萄糖苷含量（8.04 mg/g）显著高于Seolhyang（3.30 mg/g），这为其更强的抗炎活性提供了解释依据。

抗炎活性评价

MTT实验证实所有花青素组分在100 μg/mL浓度下对RAW 264.7细胞存活率无显著影响。在LPS诱导的炎症模型中，Jukhyang表现出最强的NO抑制能力（抑制率62%），而Seolhyang抑制效果最弱（36%）。Western blot分析进一步显示，Jukhyang处理组的iNOS蛋白表达量显著低于Seolhyang组。相关性分析表明花翠素-3-O-葡萄糖苷含量与iNOS抑制强度呈负相关（ρ = -0.829），提示该成分在抗炎效应中起关键作用。

本研究通过整合代谢组学与细胞功能验证，首次系统揭示了不同草莓品种花青素组成与抗炎活性的关联规律。研究发现Jukhyang品种因富含花翠素-3-O-葡萄糖苷而表现出最优抗炎效果，这为功能性草莓品种选育提供了理论依据。然而，研究仅聚焦于NO/iNOS通路，未来需拓展对前列腺素E₂（PGE₂）、环氧化酶-2（COX-2）等炎症标志物的检测，并结合体内实验进一步验证花青素的抗炎机制。该成果不仅为消费者选择高活性草莓品种提供指导，也为果蔬功能性成分的精准开发树立了新范式。