基于1H-NMR的代谢组学研究：不同椰子品种冻干椰子（Cocos nucifera L.）水中的挥发性化合物的生物活性及其特性分析

《Food and Bioproducts Processing》：1H-NMR-based Metabolomics, Biological Activities and Characterisation of Volatile Compounds in Lyophilised Coconut ( Cocos nucifera L.) Water from Different Coconut Cultivars

椰子水冷冻干燥过程中代谢物差异及挥发性成分分析显示，马来西亚黄色矮生品种（MYD）具有最高的自由基清除活性和体外抗衰老特性，其相关化合物如表没食子儿茶素没食子酸酯、甘氨酸等与抗氧化活性高度相关。挥发性成分主要分为酯类、烷烃、醇类等八类。

　　

哈尼·哈菲扎·哈利姆（Hani Hafeeza Halim）、阿齐扎·阿卜杜勒·哈米德（Azizah Abdul Hamid）、法里达·阿巴斯（Faridah Abas）、纳扎米德·萨里（Nazamid Saari）、艾哈迈德·梅迪亚尼（Ahmed Mediani）、阿明·伊斯梅尔（Amin Ismail）、莫哈末·萨布里·帕克·德克（Mohd Sabri Pak Dek）、万·凯鲁尔·阿努尔·万·阿里（Wan Khairul Anuar Wan Ali）和艾哈迈德·哈尼夫·贾法尔（Ahmad Haniff Jaafar）

马来西亚普特拉大学（Universiti Putra Malaysia）食品科学与技术学院（Faculty of Food Science and Technology）食品科学系（Department of Food Science），地址：43400 UPM Serdang, Selangor, Malaysia

摘要

冻干工艺有助于去除水分，同时保留生物活性化合物，使椰子水（Coconut Water, CW）更适合商业化。然而，关于冻干椰子水的生物和化学特性差异知之甚少。此外，由于不同马来西亚椰子品种之间的差异，很难找到高价值的生物活性化合物。缺乏可比较的化学和功能数据阻碍了冻干椰子水（Lyophilised Coconut Water, LCW）作为标准化、具有商业可行性的营养保健品和功能性食品成分的发展。因此，本研究旨在表征马来西亚四种常见椰子品种的冻干椰子水中的代谢物和挥发性化合物的差异。通过质子核磁共振（¹H-NMR）结合多元数据分析（MVDA）来检测代谢物，并将其与功能特性相关联。研究结果表明，马来黄矮种（Malayan Yellow Dwarf, MYD）具有最高的自由基清除能力和体外抗衰老特性。偏最小二乘法（PLS）生物图显示，MYD中含有多种具有抗氧化和抗衰老活性的代谢物，如表儿茶素（epicatechin）、缬氨酸（valine）、甲硫氨酸（methionine）、抗坏血酸（ascorbic acid）、甘氨酸（glycine）和儿茶素（catechin）。HS-SPME-GC-MS分析表明，冻干椰子水中的挥发性化合物主要包括酯类（esters）、烷烃（alkanes）、醇类（alcohols）、酮类（ketones）、醛类（aldehydes）、异氰酸酯（isocyanates）、羧酸（carboxylic acids）和酚类（phenols）。综上所述，MYD品种的冻干椰子水具有作为天然促益成分的潜力，具有自由基清除和体外抗衰老特性，为未来健康产品成分的开发带来了希望。

章节摘录

引言

马来西亚预计到2030年将进入老龄化社会，据预测届时15%的人口年龄将在60岁及以上（马来西亚统计局，2025年数据）。皮肤老化受到活性氧（ROS）的影响，活性氧会降解胶原蛋白并积累弹性蛋白。虽然活性氧对生物功能是必需的，但过量会导致细胞损伤，从而引发多种退行性疾病（Hussin等人，2019年）。与年轻人一样，老年人也需要补充抗氧化剂来保护身体健康。

材料

本研究在马来西亚普特拉大学食品科学与技术学院的功能食品实验室（Functional Food Laboratory）进行。使用的化学试剂包括2,2-二苯基-1-吡啶基肼（2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl, DPPH）、抗坏血酸（ascorbic acid）、三氯化铁（ferric chloride, FeCl₃.6H₂O）、2,4,6-三(2-吡啶基)-S-三嗪（2,4,6-tri(2-pyridyl)-S-triazine, TPTZ）、2,20-偶氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）（2,20-azino-bis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid, ABTS）、过硫酸钾（potassium persulfate）、Trolox、人白细胞来源的弹性酶冻干粉（elastase from human leukocytes lyophilised powder）、N-甲氧基琥珀酰-Ala-Ala-Pro-Val-p-硝基苯胺（N-methoxysuccinyl-Ala-Ala-Pro-Val-p-nitroanilide）以及纯度至少为99%的TES缓冲液（TES buffer）。

不同椰子品种冻干椰子水的物理特性和促益成分

本节比较了不同椰子品种（PDN、MYD、MTG、MW）冻干椰子水的物理性质和促益成分，具体见表1。表1显示，PDN和MTG的椰子水体积最大，而MYD的椰子水体积最小。然而，冻干后的汁液产量中，MTG和MW的产量最低，PDN和MYD的产量较高。这可能是因为MTG和MW品种的椰子水浓度较低。

结论

本研究评估了不同椰子品种（PDN、MYD、MTG、MW）冻干椰子水的体外促益特性、抗氧化能力和抗衰老潜力。钾含量使冻干椰子水成为理想的天然补水饮料，优于市售等渗饮料。进一步的研究表明，MYD品种具有最显著的抗氧化（DPPH、NO、ORAC清除）和体外抗衰老特性。

作者贡献声明

艾哈迈德·哈尼夫·贾法尔（Ahmad Haniff bin Jaafar）：撰写、审稿与编辑、项目监督、概念构思。万·凯鲁尔·阿努尔·万·阿里（Wan Khairul Anuar Wan Ali）：资源获取、实验实施。艾哈迈德·梅迪亚尼（Ahmed Mediani）：撰写、审稿与编辑、软件使用、数据管理。纳扎米德·萨里（Nazamid Saari）：项目监督、概念构思。莫哈末·萨布里·帕克·德克（Mohd Sabri Pak Dek）：资源获取、方法设计。阿明·伊斯梅尔（Amin Ismail）：项目监督、概念构思。法里达·阿巴斯（Faridah Abas）：撰写、审稿与编辑、项目监督、软件使用。阿齐扎·阿卜杜勒·哈米德（Azizah Abdul Hamid）：撰写、审稿与编辑、项目监督。

未引用参考文献

Antolovich等人，2002年；Boo，2022年；Gonzaga，2009年；Kadum等人，2021年；Suluvoy和Berlin Grace，2017年；Thring等人，2009年；Zolkeflee等人，2021年；Zulueta等人，2009年。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了马来西亚普特拉大学（Universiti Putra Malaysia）的“Geran Putra”资助（项目编号：9595、500、9688、500）。同时，我们也感谢已故的Haji Ahmad Ngalim先生以及MARDI Bagan Datuk的工作人员在椰子采样方面所提供的帮助。