《Legume Science》：Nutritional Composition, Phenolic Content, and Antioxidant Assessment of Mediterranean Lupinus Seeds
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本研究对四种地中海羽扇豆（Lupinus albus L., Lupinus luteus L., Lupinus cosentinii Guss., Lupinus gussoneanus J. Agardh）的营养组成、矿物质、酚类化合物及其体外抗氧化活性（DPPH, ABTS, FRAP）进行了系统表征与比较。结果表明，四种羽扇豆在营养价值和生物活性上存在显著的种间差异：L. luteus粗蛋白含量（35.45% DM）最高，是优良的蛋白质源；L. cosentinii粗纤维（20.77% DM）尤为丰富；L. albus的总能量值（4487.3 kcal kg-1DM）最高；L. gussoneanus的总多酚含量（8.41 mg GAE g-1DM）和ABTS抗氧化活性（21.93 μmol TE g-1DM）最为突出。研究同时发现抗氧化活性高度依赖于测定方法，总多酚含量与ABTS活性（r = 0.973， p < 0.001）呈强正相关。这些发现凸显了地中海羽扇豆作为功能性食品和动物饲料成分的营养与健康潜力，为促进农业可持续性和提升营养健康提供了科学依据。
研究背景与目的
随着对可持续植物蛋白源需求的日益增长，寻找大豆等常规作物的替代品变得至关重要。豆科植物羽扇豆属（Lupinus L.）因其高蛋白含量和优良的营养特性，成为提升食物与饲料安全性的战略性作物。尽管羽扇豆属包含超过300个物种，但仅有少数（如白羽扇豆Lupinus albus、窄叶羽扇豆Lupinus angustifolius、黄羽扇豆Lupinus luteus等）被驯化用于大规模农业。地中海地区是羽扇豆的多样性中心之一。除了宏量营养素外，羽扇豆籽粒还含有丰富的生物活性化合物，如多酚、生物碱和生物活性肽，具有抗菌、驱虫和抗氧化等健康益处。然而，目前缺乏对地中海羽扇豆物种生化与抗氧化谱系的全面比较分析。本研究旨在表征并比较四种地中海羽扇豆物种（L. albus L.， L. luteus L.， L. gussoneanus J. Agardh 和 L. cosentinii Guss.）种子的生化组成及体外抗氧化能力，以评估其作为功能性饲料成分的潜力，为可持续动物生产系统提供科学基础。
材料与方法
研究分析了四种羽扇豆的种子：来源于意大利的栽培种L. albus，以及采自突尼斯自然种群的三个野生种L. luteus， L. gussoneanus 和 L. cosentinii。种子经清洁和研磨后，进行以下分析：
营养特性分析：测定粗纤维含量、粗蛋白含量（凯氏定氮法，转换系数6.25）、总能量值（弹式热量计法）以及钙、磷、镁等宏量矿物质含量（采用电感耦合等离子体原子发射光谱法ICP-AES）。
酚类化合物分析：采用80%（v/v）甲醇提取种子粉末。总多酚含量（TPC）通过福林-酚法测定，结果以没食子酸当量表示（mg GAE g-1DM）。总黄酮含量（TFC）通过硝酸铝比色法测定，结果以儿茶素当量表示（mg CE g-1DM）。缩合单宁含量（CTC）采用香草醛-盐酸法测定，结果也以儿茶素当量表示（mg CE g-1DM）。
抗氧化活性评估：通过三种体外方法测定：DPPH自由基清除能力（以半数抑制浓度IC50的倒数1/IC50表示）；ABTS阳离子自由基清除能力（以Trolox当量表示，μmol TE g-1DM）；铁离子还原抗氧化能力（FRAP）测定（以Trolox当量表示，μmol TE g-1DM）。
统计分析：所有分析均进行三次重复。数据采用单因素方差分析和Tukey's HSD检验进行差异显著性分析（p < 0.05）。利用皮尔逊相关分析评估变量间关系，并通过主成分分析（PCA）可视化物种间在营养和抗氧化特性上的差异。
结果分析
营养特性的种间差异
研究揭示了四种羽扇豆在营养组成上存在显著差异（p < 0.05）。在粗纤维方面，L. cosentinii含量最高（20.77 ± 0.86% DM），表明其种子结构富含纤维。在粗蛋白方面，L. luteus显著高于其他物种，达到35.45 ± 0.24% DM，显示出作为优质有机氮源的潜力。在总能量方面，L. albus的总能量值最高，为4487.3 ± 23.24 kcal kg-1DM。矿物质分析显示，L. luteus的磷（0.9 ± 0.017% DM）和镁（0.29 ± 0.017% DM）含量最高。而钙含量则以L. gussoneanus最高（0.38 ± 0.017% DM）。
酚类化合物含量的种间差异
四种羽扇豆的酚类组成也存在高度显著差异（p < 0.01）。L. gussoneanus的总多酚含量（8.41 ± 0.6 mg GAE g-1DM）最高，预示着其较强的抗氧化潜力。总黄酮含量在L. gussoneanus， L. luteus和L. cosentinii之间较为接近（约0.45 mg CE g-1DM），而L. albus的含量（0.30 ± 0.007 mg CE g-1DM）显著较低。与此形成对比的是，缩合单宁含量以L. albus最高（0.97 ± 0.018 mg CE g-1DM）。
抗氧化活性的种间差异
DPPH测定结果显示，L. albus的抗氧化活性最高（1.18 ± 0.148 μmol TE g-1DM，即IC50最低），而L. cosentinii最低（0.29 ± 0.065 μmol TE g-1DM）。ABTS测定揭示了更大幅度的差异，L. gussoneanus展现出极其突出的抗氧化活性（21.93 ± 0.82 μmol TE g-1DM），远高于其他物种。FRAP测定则表明，L. albus的还原能力最强（2.73 ± 1.33 μmol TE g-1DM），而L. luteus最弱（1 ± 0.003 μmol TE g-1DM）。这些结果凸显了抗氧化活性对测定方法的依赖性。
相关性分析与主成分分析
皮尔逊相关分析揭示了一系列重要关系。粗纤维含量与总能量值呈显著负相关（r = -0.754； p = 0.005），表明高纤维可能降低能量贡献化合物的可利用性。粗蛋白含量与DPPH抗氧化活性呈显著负相关（r = -0.760； p = 0.004）。镁含量与粗蛋白（r = 0.784； p = 0.003）和磷含量（r = 0.888； p < 0.001）呈强正相关。总多酚含量与钙含量高度正相关（r = 0.892； p < 0.001），但与磷含量呈负相关（r = -0.612； p = 0.034）。最值得注意的是，ABTS活性与总多酚含量呈极强的正相关（r = 0.973； p < 0.001），也与钙含量高度相关（r = 0.921； p < 0.001）。总黄酮含量与FRAP（r = -0.784； p = 0.003）和DPPH（r = -0.718； p = 0.009）活性呈负相关，表明黄酮类对总体抗氧化能力的贡献可能是高度方法依赖性的。缩合单宁与FRAP活性呈强正相关。
主成分分析（PCA）将数据变异压缩到两个主成分，解释了总变异的84.31%。PCA清晰地展示了四种物种在营养-抗氧化特性空间中的分化：L. gussoneanus在图中与高总多酚、高ABTS活性以及高钙含量紧密关联，凸显了其突出的抗氧化特征。L. luteus则与高粗蛋白、高磷和高镁含量聚集，反映了其优异的营养品质。L. albus与高缩合单宁、高DPPH/FRAP活性以及高总能量值相关联。L. cosentinii处于中间位置，与高粗纤维和中等黄酮含量相关。
讨论与结论
本研究的讨论部分对上述发现进行了深入阐释。L. cosentinii的高粗纤维含量可能限制其在单胃动物饲料中的消化率和能量可利用性。相比之下，L. albus和L. luteus较低的纤维含量使其更适合用于单胃动物日粮。L. luteus的蛋白质含量使其成为替代大豆蛋白的极具潜力的候选者，其富含的磷和镁对支持牲畜的代谢功能和骨骼发育至关重要。野生物种普遍较高的钙含量可能是其对原生生境土壤的适应性结果，也增加了其在反刍动物专用饲料中的价值。
在生物活性方面，L. gussoneanus的高总多酚含量和卓越的ABTS活性，表明其在缓解人和动物氧化应激方面具有重要的功能应用前景。而L. albus的高缩合单宁含量则需要谨慎对待，因为单宁在提供抗菌和抗氧化益处的同时，也可能影响蛋白质的消化率，可能需要通过加工或与其他成分混合来优化营养效果。
抗氧化活性测定结果的巨大差异，强调了采用多种方法评估羽扇豆生物活性的必要性。ABTS活性与总多酚的强相关性，反映了该方法对亲水性抗氧化剂（如酚酸）的敏感性。DPPH与FRAP结果的相关性，则表明它们对还原性抗氧化剂有重叠的敏感性。研究表明，依赖单一测定方法可能会低估抗氧化反应的多样性。
总之，本研究证实了四种地中海羽扇豆物种在营养和生物活性成分上存在显著的种间差异，为针对不同的膳食需求或功能特性进行物种选择提供了依据。L. luteus是优质蛋白质来源，L. albus提供高能量，而L. gussoneanus和L. cosentinii则展现出独特的抗氧化潜力。抗氧化活性的方法依赖性，突显了采用多种测定方法以准确捕捉羽扇豆提取物复杂氧化还原谱的重要性。这些发现支持将羽扇豆作为传统蛋白质来源的可持续替代品纳入饲养系统。未来的工作应优先考虑农艺优化、提高营养素生物利用度的加工策略，以及健康益处的体内验证。结合基因组学、代谢组学和动物试验的多学科方法，对于充分发挥羽扇豆在人类和动物营养中作为功能成分的潜力至关重要。
