近日，食品與生物工程學院聯合中國農業科學院油料作物研究所在食品領域TOP期刊《Food Chemistry: X》（IF: 6.5）上發表了題為“Comprehensive  analysis of phenolic profile, their antioxidant activities, and  physicochemical characteristics of rapeseed oil under various microwave  and storage conditions”的研究性論文。西華大學食品與生物工程學院張瑤和向知賢為本文的共同第一作者，中國農業科學院油料作物研究所油料品質化學與加工利用創新團隊魏芳研究員和西華大學食品與生物工程學院糧食、油脂與植物蛋白團隊袁永俊教授為本文的通訊作者。

創新點

研究背景

菜籽油作為我國居民膳食中的重要食用油，其消費量位居國內前列，全球產量僅次于棕櫚油和大豆油，位列世界第三。菜籽油主要來源于十字花科蕓薹屬植物油菜的種子，通過傳統熱炒壓榨工藝制得，不僅保留了油菜籽豐富的營養成分，還具有獨特的風味特征。在中國南方，特別是四川、湖南、湖北、云南和貴州等省份，菜籽油因其獨特的風味而廣受消費者喜愛。從營養學角度來看，菜籽油最顯著的特點是富含不飽和脂肪酸，其中油酸（C18:1）含量高達50%-70%，亞油酸（C18:2）占15%-30%，亞麻酸（C18:3）占5%-14%。其理想的脂肪酸組成，特別是亞油酸與亞麻酸保持約2:1的平衡比例，使其具有優異的消化吸收特性，生物利用率接近99%。除脂肪酸外，菜籽油中還含有多種具有生理活性的微量營養成分，包括酚類化合物、生育酚、角鯊烯、植物甾醇和類胡蘿卜素等。研究表明，菜籽油中的酚類化合物具有多種生物活性，包括抗氧化、抗炎、提高血漿抗氧化能力、降低氧化低密度脂蛋白水平以及心血管保護作用。此外，部分研究還表明其可能具有抗癌和抗菌等生理功能。這些發現為菜籽油在功能性食品領域的應用提供了重要的科學依據。

研究內容

本研究采用基于液相色譜-串聯質譜（LC-MS/MS）的靶向代謝組學技術，建立了菜籽油中酚類化合物的準確定性定量分析方法。該方法基于LC-MS/MS技術的高選擇性、高靈敏度和準確定量能力，成功建立并驗證了可同時定性定量檢測24種酚類化合物的分析方法。通過方法學驗證表明，該方法具有良好的線性關系（R2＞0.99）、靈敏度（LOD為0.01-2.87 μg/kg，LOQ為0.05-9.56 μg/kg）和精密度（日內RSD為0.64-15.99%，日間RSD為1.30-19.34%），能夠滿足菜籽油中痕量酚類化合物的檢測要求。通過該方法共鑒定和定量了菜籽油中的24種酚類化合物，包括11種游離黃酮、5種游離酚酸、3種共軛酚酸、2種游離酚醛、1種游離酚醇、1種共軛黃酮和1種芪類化合物。通過代謝組學分析方法，本研究系統分析了不同微波預處理條件（微波功率70-700W）和儲存時間（0-25天）對菜籽油酚類組成的影響。同時，結合化學計量學分析，考察了菜籽油在加工和儲存過程中抗氧化能力（DPPH、ABTS和FRAP）、色澤參數（L*、a*、b*）、總酚含量、氧化指標（酸價、過氧化值、碘值、丙二醛含量）以及脂肪酸組成的變化規律。通過多元統計分析揭示了酚類成分與上述品質指標之間的相關性，建立了酚類代謝譜與油脂品質的關聯模型，為闡明加工和儲存條件對菜籽油品質的影響機制提供了科學依據。

Fig. 1. A:  Types and numbers of phenolic compounds detected in RO. B: Contents of  different phenolic compounds in RO. Results were expressed as mean  values of  three repetitions, and different letters in bar chart represent  significant differences (p <0.05).

為了系統闡明微波功率和儲存時間對菜籽油酚類代謝譜的影響，我們進行了層次聚類分析，并將結果可視化為熱圖（圖2A）。根據響應模式，該分析揭示了三種不同的酚類化合物簇。簇I主要與700 W微波預處理的樣品有關，含有包括二氫白藜蘆醇、沒食子酸和黃芩素在內的化合物。以新鮮油樣為特征的簇II富含芹菜素、香葉木素和羥基酪醇。第三組主要由560-700 W處理的樣品組成，其特征是槲皮素、芥子酸、芥子堿和芥子酸甲酯。熱圖分析表明，微波功率對菜籽油酚類代謝譜的影響大于儲存時間。如圖2B所示，隨著微波功率的增加，菜籽油的總酚含量顯著增加（p<0.05），這可能是由于微波誘導結合態酚降解，隨后游離態酚釋放到油基質中。特定的酚類物質，如芥子堿、芥子酸甲酯、松柏醛和槲皮素，與微波功率呈強正相關，而芹菜素呈負相關。相比之下，黃芩素、香葉木素和木犀草素等化合物與微波功率沒有顯著相關性（p>0.05），表明酚類化合物在微波處理下的穩定性存在差異。 

Fig. 2. A:  Hierarchical clustering heatmap analysis of phenolic compounds in RO  under various microwave power and storage time. B: Effects of microwave  power  on the total phenol content of RO. C: Effects of storage time on the  total phenol content of RO. Results in bar charts were expressed as mean  values of three rep etitions, and different letters on bars represent significant  differences (p < 0.05).

儲存時間也會影響菜籽油的酚類化合物水平，不同化合物之間觀察到明顯的降解。值得注意的是，芥子堿、芥子酸、槲皮素和綠原酸在儲存過程中表現出逐漸下降的趨勢，這可能是由于它們參與了抗氧化過程和氧化降解。這一趨勢與之前的研究一致。相比之下，二氫白藜蘆醇的濃度隨著儲存時間的延長而增加，這可能是由于白藜蘆醇代謝造成的。有趣的是，香草醛和柚皮素等化合物在較低微波功率（70-350 W）下與儲存時間呈正相關，但在較高功率（560-700 W）下呈負相關。此外，黃芩素、沒食子酸和黃芪等酚類化合物與微波功率或儲存時間均無顯著相關性。經過700 W微波預處理后，菜籽油的總酚含量比未處理組增加了7倍以上。隨著儲存時間的延長，菜籽油的總酚含量逐漸降低（圖2C）。在加速氧化25天后，0、350和700 W微波預處理的菜籽油的總酚含量分別降低了79.58%、71.96%和27.46%?？梢钥闯觯?/span>700 W微波預處理的菜籽油中的總酚含量最高，隨著儲存時間的延長，酚的損失最小。

Fig. 3. A:  PCA score plot of phenolic compounds in RO under various microwave  power and storage time. B: PLS-DA score plot of phenolic compounds in RO  under  various microwave powers. C: Permutation test plot. D: VIP score plot of  phenolic compounds in RO under various microwave powers. E: Metabolic  pathway analysis  of phenolic compounds in RO samples. F: Pathway enrichment analysis of  phenolic compounds in RO samples.

Fig. 4.  Changes  in physicochemical characteristics of RO under various microwave power  and storage time. A-C represent changes in the radical scavenging ac tivities of DPPH  , and FRAP, respectively. D F represent changes in lightness (L*), redness (a*), and yellowness (b*)  of RO, respectively. G: Effects of  microwave power on the oil yield of RO. H: Effects of microwave power  and storage time on TPC of RO. Results were expressed as mean values of  three repetitions,  and different letters in bar chart represent significant differences (p  < 0.05). I-L represent changes in the AV, PV, IV, and MDA content of  RO, respectively.

Fig. 5. Correlation  network diagram between phenolic compounds and physicochemical  properties of RO. The red diamonds, purple hexagons, orange squares, and   blue circles represent the color, antioxidant activities, oxidation  indicators, and phenolic compounds of RO, respectively. Lines connected  these variables, with red  lines indicating positive correlations and green lines indicating  negative correlations. The line thickness is proportional to the  correlation strength, where thicker  lines represent stronger associations.

相關性分析（圖5）表明，菜籽油中的關鍵酚類化合物之間存在很強的正相關關系（p<0.01），包括芥子堿、芥子酸、芥子酸甲酯、松柏醛、香草醛、異鼠李素、紫云英苷和山奈酚。值得注意的是，顏色參數與酚類含量表現出明顯的相關性：菜籽油的亮度和黃度與大多數酚類化合物呈顯著負相關（r<0.7），如槲皮素、橙皮素、木犀草素、桑色素、綠原酸和羥基酪醇。相比之下，紅度與總酚含量、抗氧化能力和大多數酚類化合物呈強正相關（r>0.8），包括芥子堿、芥子酸甲酯、芥子酸、異鼠李素、紫云英苷、山奈酚、香草醛和松柏醛。這些發現表明，菜籽油中較高的酚含量與更深的紅度和增強的抗氧化活性有關。相反，隨著氧化的進行，酚類化合物會發生降解，導致紅度值減小，亮度和黃度增加，抗氧化能力降低?？偟膩碚f，這些發現強調了菜籽油的視覺特征、植物化學成分和功能特性之間的復雜相互作用，為質量評估和加工優化提供了寶貴的見解。相關性分析顯示，通過抗氧化能力測定，菜籽油提取物的抗氧化能力與多種酚類化合物之間存在很強的正相關關系（r>0.9），包括芥子酸、芥子酸甲酯、芥子堿、香草醛、異鼠李素、松柏醛、山奈酚、紫云英苷和柚皮素。這些結果表明，這些酚類化合物對菜籽油的抗氧化潛力做出了重大貢獻，這與之前許多研究報告的酚類含量與抗氧化活性之間存在類似的正相關關系相一致。

結論

本研究開發并驗證了一種高精度的靶向代謝組學方法，通過該方法在菜籽油中鑒定和定量了24種酚類化合物?；瘜W計量學分析表明，微波功率對菜籽油中酚類代謝譜的影響比儲存時間更大。具體而言，較高的微波功率和較短的儲存時間與較高的酚含量有關。700 W微波預處理的菜籽油中總酚含量最高，隨著儲存時間的延長，酚的損失最小。芥子酸被認為是區分不同微波功率處理的菜籽油樣品的關鍵標記物。此外，黃酮和黃酮醇生物合成、黃酮生物合成和苯丙烷類生物合成途徑與菜籽油中的酚類化合物顯著相關（p<0.01）。通過系統研究不同微波預處理和儲存時間后菜籽油的抗氧化能力、顏色、總酚含量、氧化程度和脂肪酸組成的變化。結果發現，微波功率越高，菜籽油樣品的抗氧化能力、紅度、總酚含量和酸價越高，亮度、黃度、過氧化值和丙二醛含量越低。儲存時間越長，酸價、過氧化值和丙二醛含量越高，碘價和總酚含量越低。相關性分析顯示，酚類物質與菜籽油的抗氧化活性、顏色和氧化程度之間存在很強的相關性。具體來說，菜籽油的亮度和黃度與大多數酚類化合物呈顯著負相關，而紅度與總酚含量、抗氧化能力和大多數酚類化合物呈顯著正相關。總體而言，這些發現加深了我們對菜籽油酚類組成、抗氧化活性、顏色和氧化穩定性之間復雜關系的理解，為影響菜籽油質量和穩定性的因素提供了有價值的見解。未來的研究將系統探究酚類化合物特征與菜籽油關鍵質量參數之間的直接聯系，包括抗氧化能力、營養價值和氧化穩定性。