《Journal of Agriculture and Food Research》：Comprehensive metabolomic profiling of
Myrica rubra leaves across different tree ages: Insights into antioxidant components and pathways
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本研究旨在解析树龄对杨梅叶抗氧化成分的影响。研究者结合化学分析与广泛靶向代谢组学，对不同树龄（年轻至500年古树）杨梅叶进行系统性研究。结果显示，多酚与黄酮类物质含量随树龄显著增加，并协同提升其抗氧化活性，其中500年古树叶活性最强。代谢组学分析鉴定出3152种代谢物，萜类、黄酮及酚酸是主要成分，并筛选出与抗氧化活性正相关的“亚类1”代谢物。研究首次在杨梅叶中鉴定出picfeltarraenin X与isothankunic acid。成果为杨梅叶的高值化利用提供了科学依据。
在追求健康与天然产品的时代，寻找高效、安全的天然抗氧化剂已成为科学界和产业界的热点。过度产生的活性氧物种（ROS）会对细胞组分造成氧化损伤，这是衰老及多种慢性疾病发生的关键因素。因此，开发能够有效对抗氧化应激的天然抗氧化剂，具有巨大的应用潜力。相较于人工合成的抗氧化剂（如BHA、BHT），天然来源的抗氧化剂因其来源广泛、生物相容性高及安全性好而备受青睐，在食品、化妆品等行业中扮演着抑制酸败、保持色泽风味、增强产品稳定性等重要角色。这与中国倡导的“大食物观”——即多元化、高值化开发包括非果部位在内的食物资源——不谋而合。中国拥有丰富的独特生物资源，许多传统植物（尤其是其叶片、果皮、种子等非果部分）富含多酚、黄酮、萜类等生物活性物质。对这些农业副产物的高效利用，蕴藏着巨大的经济与生态价值。
杨梅（Myrica rubraSieb. et Zucc.）是中国南方一种重要的经济果树。杨梅叶作为其重要组成部分，在传统医学中历史悠久，如今因其独特的生物活性成分而受到关注。初步研究揭示，杨梅叶的抗氧化能力随着树龄的增加而显著增强。然而，这种与年龄相关的抗氧化能力提升背后的机制是什么？哪些关键代谢物在起作用？这些科学问题尚不清晰，也阻碍了将杨梅叶作为天然抗氧化剂来源进行针对性开发的进程。
为了解决上述知识空白，一项系统性的研究在《Journal of Agriculture and Food Research》上发表。研究人员瞄准了不同树龄杨梅叶的化学组成，旨在阐明其与抗氧化活性之间的关系。为此，他们采取了一套组合研究策略。首先，研究团队于2024年5月采集了不同树龄的杨梅叶样本，分为四个年龄组：树龄小于100年的成熟树组，以及约300年、400年和500年的古树组。每个样本均是从单棵树的东、西、南、北四个方向采集叶片混合而成，构成独立的生物学重复。基于这些样本，研究者结合了化学分析与广泛靶向代谢组学（Widely targeted metabolomics）这一前沿技术。这种混合策略融合了非靶向代谢组学的广泛覆盖能力和靶向分析的精确定量优势，非常适合全面检测和定量分析不同树龄杨梅叶中多样化的代谢物。
研究结果揭示了树龄与杨梅叶化学成分及抗氧化功能之间的深刻联系。3.1. 杨梅叶多酚/黄酮含量及抗氧化活性随树龄的变化：化学分析表明，杨梅叶中总多酚和总黄酮的含量随着树龄的增加而显著提升，其中500年树龄组的多酚含量达到最高（17.59±2.3 mg/g，干重）。与此同步，DPPH（1,1-二苯基-2-三硝基苯肼）和ABTS（2， 2’-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)）自由基清除能力也随着树龄增强，500年树龄组的抗氧化活性最强，这与此前研究中多酚、黄酮含量与抗氧化活性呈正相关的结论一致。
3.2. 不同树龄杨梅叶的代谢物类型：通过广泛靶向代谢组学，研究人员一共鉴定出3152种代谢物，并按相对丰度排序。主要类别包括萜类（占比20.43%）、黄酮类（20.11%）、酚酸（9.90%）、生物碱（7.30%）等，其中前三类合计占比超过50%。这凸显了杨梅叶作为生物活性化合物来源的巨大潜力。
3.3. 不同年龄杨梅叶差异代谢物的筛选：为了找出与树龄显著相关的代谢物，研究者进行了多元统计分析。主成分分析（Principal Component Analysis， PCA）显示，不同树龄组的样品在代谢物组成上能够清晰分离。进一步的偏最小二乘法判别分析（Orthogonal Projections to Latent Structures-Discriminant Analysis, OPLS-DA）模型也成功区分了各年龄组，证实了树龄是重塑杨梅叶次生代谢谱的主要因素。火山图和维恩图分析显示，与年轻对照组相比，300年、400年和500年组分别鉴定出607、864和707个差异积累代谢物（Differentially Accumulated Metabolites， DAMs），且上调的代谢物数量随树龄增加而增多，表明存在显著的代谢重编程。
3.4. 不同树龄杨梅叶中的差异代谢物：通过K-means聚类分析，所有差异表达代谢物被归纳为九种积累模式，其中亚类1（Subclass 1）的232种代谢物含量随树龄稳步上升。进一步分析发现，亚类1中的代谢物主要属于酚酸、黄酮和萜类，且这三类化合物的积累趋势与DPPH和ABTS清除率呈显著正相关。这表明，这三类化合物是驱动杨梅叶抗氧化能力随树龄提升的关键物质。研究还具体指出了亚类1中的一些代表性化合物，如酚酸类的甲基咖啡酸酯（Methyl caffeate）、黄酮类的槲皮素（Quercetin）衍生物，以及萜类中的picfeltarraenin X和isothankunic acid等，其中后两者是首次在杨梅叶中被报道。
3.5. 与树龄相关的差异代谢通路注释及富集分析：基于对代谢通路的注释和富集分析，研究人员发现，在萜类化合物中，齐墩果烷型（oleanane-type, MetMap174）和乌苏烷型（ursane-type, MetMap175）三萜的合成途径被显著富集。在这些途径中，熊果酸（ursolic acid）、锯齿石竹酸（serratagenic acid）等多种三萜酸类物质的含量均随树龄增加而上升。这些化合物已被广泛证实具有显著的抗氧化和抗炎活性，这从分子层面解释了古树杨梅叶提取物抗氧化能力更强的原因。
综合以上结果，研究得出的结论非常明确：树龄显著影响了杨梅叶次生代谢物的积累及其抗氧化活性。随着树龄增长，叶片中总多酚和黄酮类物质含量显著增加，DPPH和ABTS自由基清除能力也随之同步增强，表明古树（400-500年）叶片提取物具有更优越的抗氧化性能。代谢组学分析鉴定出大量代谢物，其中萜类、黄酮类和酚酸是主要成分。通过多元统计分析筛选出的、与树龄和抗氧化活性正相关的“亚类1”代谢物，主要就由这三类化合物构成。值得注意的是，研究首次在杨梅叶中报告了picfeltarraenin X和isothankunic acid的存在。通路分析进一步指出，熊果酸、锯齿石竹酸等三萜类物质随树龄积累，可能与古树叶抗氧化能力的增强密切相关。
这项研究的结论与讨论部分强调了其重要意义。首先，它从代谢组学的角度揭示了树龄调控杨梅叶抗氧化成分的分子机制，即通过促进关键次生代谢物（主要是萜类、黄酮和酚酸）的积累来增强抗氧化能力。这不仅深化了我们对植物年龄与次生代谢关系，特别是木本植物长期适应性机制的理解，也为“大食物观”下农业副产物的高值化利用提供了具体的科学范例。研究首次在杨梅叶中发现的新化合物，扩展了其生物活性成分的资源库。更重要的是，该研究为基于树龄筛选和开发高效天然抗氧化剂提供了直接的理论依据。例如，在功能性食品或天然防腐剂的开发中，可以优先考虑利用高龄杨梅树的叶片资源，以获得更强效的原料。当然，研究也指出了自身的局限性，如部分代谢物因缺乏标准品无法准确定量，约15.6%的检测特征被归类为“其他”而未能详细鉴定。未来的研究可以聚焦于获取关键化合物的标准品进行绝对定量，并整合转录组学、活性导向分离等技术，更系统地阐明关键生物活性化合物的功效贡献与协同机制，为杨梅叶的医药应用奠定更全面可靠的科学基础。
