《JOURNAL OF FOOD SCIENCE》：Centesimal Composition, Bioactive Compounds, and Antimicrobial Properties of White (Hylocereus undulatus) and Red (Hylocereus polyrhizus) Pitayas
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本研究通过对红肉（Hylocereus polyrhizus）与白肉（Hylocereus undulatus）火龙果果肉的组分、生物活性物质及其功能特性进行系统分析，揭示其作为天然生物活性成分源的潜力。结果表明，两种果肉富含酚类化合物，并表现出抗氧化、抗食源性致病菌（如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等）以及抑制群体感应（Quorum Sensing, QS）信号分子（如抑制Chromobacterium violaceum的紫色素violacein产生）的能力。红肉火龙果因含甜菜红素（betalains）而具有更强的抗氧化活性。该研究为火龙果在食品体系中的应用（如作为天然防腐剂或功能性配料）及基于QS抑制的微生物控制策略提供了科学依据，具有重要的食品科学与技术意义。
火龙果，又名“dragon fruit”，原产于中美洲和墨西哥，属于仙人掌科。根据果肉颜色，主要分为红肉火龙果（Hylocereus polyrhizus, RP）和白肉火龙果（Hylocereus undulatus, WP）。因其诱人的外观和潜在的健康益处，火龙果的经济价值和功能食品应用潜力日益受到关注。本研究旨在系统评估RP和WP火龙果果肉的基本组成、理化特性、生物活性化合物，并探究其粗提物的抗氧化、抗菌及抗群体感应（Quorum Sensing, QS）活性。
1. 火龙果果肉的基本组成与理化特性
研究首先对两种火龙果果肉的近似组成和理化性质进行了分析。结果显示，两种果肉均具有高水分含量（RP: 85.47%；WP: 88.31%）和低蛋白质水平，其中RP的蛋白质含量（1.23%）显著高于WP（0.62%）。两者的灰分含量（RP: 0.78%；WP: 0.70%）和可滴定酸度（均为0.26%，以柠檬酸计）无显著差异。pH值方面，RP为5.75，WP为5.12，均高于4.5，属于低酸水果，这意味着它们容易受到微生物侵染。这些理化参数是评估水果贮藏稳定性和制定保鲜策略的重要依据。
2. 生物活性化合物与抗氧化能力评估
生物活性成分分析是本研究的核心。研究发现，RP火龙果提取物的总酚含量（4.69 mg GAE/g）显著高于WP（4.36 mg GAE/g），属于中等酚类含量水果。酚类化合物是植物中重要的次级代谢产物，具有抗氧化等多种生物活性。
抗氧化能力的评估采用了三种互补的方法：DPPH•自由基清除法、ABTS•+自由基清除法和β-胡萝卜素/亚油酸法。有趣的是，不同方法的结果存在差异：在DPPH•实验中，WP表现出更强的自由基清除能力（EC50为 19,692.21 g fruit/g DPPH）；而在ABTS•+实验（RP: 19.66 mM Trolox/g; WP: 0.18 mM Trolox/g）和β-胡萝卜素/亚油酸实验中（RP保护率35.52%；WP保护率28.48%），RP则显示出更高的抗氧化活性。这种差异可能与不同方法所针对的抗氧化机制以及提取物中化合物的极性、反应动力学有关。综合来看，RP的总体抗氧化能力更优，这可能与其特有的色素成分有关。
RP火龙果的红色主要归因于甜菜红素（betalains）的存在，本研究测得其含量为3.15 mg/100 g（以甜菜苷当量计）。通过液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）进一步分析，在RP中鉴定出7种甜菜红素，包括2种甜菜黄素（betaxanthins）和5种甜菜苷（betacyanins）。其中，叶甜菜苷（phyllocactin）是含量最高的化合物（0.864 mg/mL提取物），其次是甜菜苷（betanin, 0.495 mg/mL）以及4′-O-丙二酰基甜菜苷（4′-O-malonyl-betanin）和异叶甜菜苷（isophyllocactin）。甜菜红素不仅是天然色素，还具有抗氧化、抗炎、抗癌和抗糖尿病等潜在健康益处。
此外，研究还鉴定出四种黄酮类化合物，其中槲皮素-3-芸香糖苷（quercetin 3-rutinoside）是主要的黄酮醇，在RP和WP中均有检出，含量为10.61 μg/mL。
3. 抗菌活性评估
研究评估了两种火龙果粗提物对五种常见食源性致病菌的抑制潜力（Inhibition Potential, IP），包括大肠杆菌（Escherichia coli）、单核细胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）、铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）、沙门氏菌（Salmonella spp.）和金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）。结果显示，两种提取物对所有测试菌株均表现出温和的抗菌活性。其中，RP提取物对铜绿假单胞菌的抑制效果最明显（IP=2.0，即在最高浓度下使其菌落数降低2个对数周期），而WP提取物对金黄色葡萄球菌的抑制效果最佳（IP=2.4）。酚类化合物被认为是产生抗菌作用的主要物质，其可能通过破坏细胞膜通透性、抑制酶系统或影响遗传物质等机制发挥作用。RP提取物普遍具有更高的IP值，这可能与其含有的甜菜红素的额外抗菌特性有关。
4. 抗群体感应活性评估
群体感应是细菌依赖种群密度进行通信，协调群体行为的系统，调控着包括毒力因子产生、生物膜形成等多种表型。抑制QS是一种有前景的、不直接杀死细菌却能削弱其致病性的抗毒力策略。本研究在亚抑制浓度下评估了火龙果提取物的抗QS活性。
首先，以紫色色杆菌（Chromobacterium violaceum）为模型，评估提取物对其QS调控的紫色素violacein产生的抑制。在固体培养基上，RP和WP提取物均能形成清晰的抑菌圈（直径分别为27 mm和28 mm），圈内细菌正常生长但无色素产生，表明抑制了QS而非细菌生长。在液体培养基中，两种提取物在最高浓度下分别抑制了87%和89%的violacein产生。这明确证实了火龙果提取物具有干扰细菌QS通路的潜力。
其次，研究评估了提取物对嗜水气单胞菌（Aeromonas hydrophila）、粘质沙雷氏菌（Serratia marcescens）和蜂房哈夫尼菌（Hafnia alvei）群集运动（swarming motility）的影响。群集运动是另一种QS调控的表型，与细菌的扩散和感染传播相关。然而，在测试的亚抑制浓度下，两种火龙果提取物均未对这三种细菌的群集运动产生显著抑制作用。
最后，研究考察了提取物对生物膜形成的影-响。生物膜是细菌附着在表面形成的结构化菌群，被胞外聚合物包裹，难以清除，是食品工业中面临的严峻挑战。结果显示，火龙果提取物仅能抑制粘质沙雷氏菌的生物膜形成，但对嗜水气单胞菌和蜂房哈夫尼菌的生物膜形成反而有刺激作用。这可能与不同细菌的QS系统复杂性、提取物中特定成分的浓度效应，或提取物在培养基中溶解度有限（高浓度下出现沉淀）有关。尽管在本研究条件下对生物膜的抑制效果有限，但结合其他植物提取物的研究，提示未来可通过提高浓度、将提取物与其他抗菌化合物（如其他酚类或抗生素）联用等策略，可能产生协同增效的抗生物膜效果。
5. 结论与展望
本研究系统揭示，红肉与白肉火龙果果肉是生物活性化合物的宝贵来源，尤其富含酚类化合物。红肉火龙果因含有甜菜红素而具备额外的营养与功能特性。两者提取物均展现出不同程度的抗氧化、抗菌（针对多种食源性病原体）以及显著的抗QS活性（有效抑制紫色色杆菌的violacein产生）。
这些发现凸显了火龙果在食品系统中作为天然配料的应用潜力，例如开发具有抗氧化功能的食品，或作为基于QS抑制的新型微生物控制策略的天然成分。虽然提取物在本研究条件下对细菌群集运动和生物膜形成的抑制效果不显著，但这为进一步研究指明了方向。未来的工作可聚焦于优化提取工艺、探索提取物与其他天然或合成抗菌剂的协同作用，并开发其在食品级应用中的具体形式，如用于果蔬保鲜的可食性涂膜或活性包装材料，从而为天然、安全的食品保藏技术开发提供新思路。
