论果品营养学1

1、论果品营养学1论文导读:：在此我们首次正式提出果品营养学;的概念并对其进行系统介绍。论果品营养学【1】。论文关键词：果品营养学，论述在人类农耕文明起源之前, 水果是我们祖先最主要的食物之一。 水分、糖类、矿物质、膳食纤维、脂肪、蛋白质和维生素被现代营养学家称为人类健康所必需的七种营养和健康物质【1】。现代研究说明，新鲜的水果不仅含有上述营养和健康物质，而且还有酚类、萜类等各种对人体生命活动非常有益的生物活性成分【2】。 营养、健康、食品平安是21世纪人类社会关注的焦点问题。 粮食作物为全世界根本的食品平安(food security)提供了能量保障， 而水果蔬菜那么是人类营养健康平安(food

2、 safety)的根本物质保证。 目前, 因营养不良包括微量营养素缺乏、营养失衡和营养过剩等问题严重影响着世界三分之一以上人口的健康和生活质量【3】。 水果因含有大量有益于人体健康的营养和生物活性物质，而具有平衡膳食结构、调节人体机能、维持机体良好代谢等一系列成效，是解决上述问题的根本物质保障【3】。 为了充分利用我国丰富的果树资源，科学系统地开展果品营养和健康物质的研究论述，在此我们首次正式提出果品营养学;的概念并对其进行系统介绍，供学界同仁商榷。1果品营养学的概念及其重要性1.1 果品营养学的概念果品营养学是我们在传统的食品营养学和果实品质概念根底上提出的一个新的学科名称，这里的果品是指水

3、果及其加工品。我们建议果品营养学可简单地定义为研究果品营养与健康价值的一门科学，是食品营养学的一个分支学科。 据要研究目标。果品营养学的研究将使现代果实品质的概念更清晰。果树生理学 (fruit trees physiology) 是研究果树生命活动规律和果树生产的生理学原理的一门科学。 从广义上讲，果树的根本生理活动以及因栽培管理而引起的生理活动的变化都将影响果实中营养和生物活性物质积累和分布的变化， 从而改变果实的营养和健康价值。 传统的果树矿质元素代谢生理研究与果实营养和生物活性物研究有直接的关系。随着果树生理学的开展，在分子生理的水平对果实中重要生物活性成分的代谢、合成途径进行调控的研

4、究也有报道论文的格式。 但果树生理学探讨的是果树生命活动自身的生理学规律以及这些规律与有关物质变化间的关系，如何通过栽培、遗传、化学和基因工程的手段提高果实中营养和生物活性物质的含量，并对其加以科学利用不是果树生理学的研究内容。天然产物化学 (naturalproducts chemistry) 是以各类生物为研究对象，以有机化学为根底，以化学和物理方法为手段，研究生物二次代谢产物的提取、别离、结构、功能、生物合成、化学合成与修饰及其用途的一门科学。 天然产物化学的研究目的是希望从各类生物中获得医治严重危害人类健康疾病的防治药物、医用及农用抗菌素、开发高效低毒农药以及植物生长激素和其他具有经济

5、价值的物质。 天然产物化学的研究对象是全部生物有机体， 它的研究不涉及果品中营养和生物活性物质的分布、有关物质含量的遗传、环境调控等内容。中医药学 (traditionalChinese medicine and pharmacy) 是中医学与中药学的合称，其中与果品营养学直接有关的是中药学。 中药学是研究包括果品在内的中药的来源和采集、中药性能及炮制原理以及中药治疗疾病机理等问题的科学。 果品中的生物活性物质作为中药重要来源之一，在中医药学的研究中具有重要的意义。在现有文献中论述，已有果实营养和生物活性物质用于抑制肿瘤细胞生长，预防并治疗糖尿病、心血管疾病等人类重大疾病的研究报道。 深入系统

6、地研究果品中营养和生物活性物质及其营养、治疗、健康和保健价值，对实现果品的药学利用具有重要意义。但目前中药学对果品营养和生物活性物质的研究更多地是侧重于果品中生物活性物质的医学价值，对有关物质在果品中的来源、含量及其遗传和环境调控没有研究。 新的果品营养学研究将为中药学科学利用果品防病和治病提供科学的信息。综合上述， 目前有关学科虽然对果品中的营养和生物活性物质有大量的研究报道， 但现有研究受学科本身概念的限制，明显存在研究目标不明、概念不清、内容重复、方法不一、缺乏系统性等一系列问题。 随着现代食品营养学、果树栽培学、果树分子生理学、天然产物化学和中医药学等学科的开展和相互渗透，果品营养和活

7、性物质及其科学利用已经成为上述各学科共同关注的一个重要研究领域。 果品营养学学科的建立和开展将为相关学科的开展提供新的动力和研究热点问题，是多学科交叉融合开展的结果。3果品营养学的研究对象和主要研究内容3.1 研究对象根据果品营养学的定义， 水果及其加工品中的全部营养和生物活性物质是果品营养学的研究对象，包括全部的氨基酸、蛋白质、维生素、矿物质、膳食纤维等营养成分和酚类化合物、萜类化合物等生物活性物质。 其中酚类化合物包括简单酚类、酚酸、香豆素、类黄酮、单宁、木质素等，萜类化合物包括单萜、倍半萜、二萜、三萜、四萜等【2】。 在这些研究对象中, 建议把具有医学、健康和保健价值的生物活性物质作为果

8、品营养学的主要研究内容。因果实水分、糖类、有机酸等物质与现有的果实品质研究密切相关，我们建议不将其纳入果品营养学研究的范畴。3.2 主要研究内容营养和生物活性物质的种类、含量是决定果实的营养、健康和医学价值的关键因素， 而弄清有关物质在果实中的分布那么是实现果品科学利用的前提。有关研究内容应包括: 1鲜果及其加工品中营养和生物活性物质的种类及其含量论述，包括的氨基酸、蛋白质、维生素、矿质元素、膳食纤维、酚类化合物、萜类化合物等营养和生物活性物质的种类和含量的分析，同时还有未知或新的活性物质的发现等问题。2营养和生物活性物质在果品中的分布情况。以柑橘为例，其果实不同部位所含营养和生物活性物质的种

9、类和含量均不同。柑橘果实的可食局部含蛋白质、氨基酸、脂肪、核黄素、尼克酸、维生素、粗纤维、矿物质等营养和生物活性成分，果皮含纤维素、木质素、香精油、天然色素、果胶、黄酮苷及其半合成衍生物甲基橙皮苷、二氢查尔酮和食用纤维素粉等物质，种子那么富含油脂、蛋白质和矿质元素等。这些信息是柑橘果实科学综合利用必须的。 3不同种类品种、同一品种不同生长发育期果实中营养和生物活性物质种类和含量的变化问题。4同品种不同产地、同一产地不同的栽培措施对果实中营养和生物活性物质种类和含量变化的影响。5不同的贮藏保鲜和加工措施对果品中营养和活性成分含量的影响。代谢是物质的合成与分解过程，它决定一种物质的积累。生物合成途

10、径那么是完成物质代谢的生物机器。弄清营养和生物活性物质的代谢与生物合成途径可以为实现其遗传和环境调控提供科学指导论文的格式。 由于物质代谢和生物合成途径在植物中具有普遍规律, 果实中的营养和生物活性物质的代谢和生物合成途径大多不需要重复研究。因此，该局部的研究可集中在：1果实中重要、特殊或新的营养和生物活性物质的代谢与生物合成途径研究。2营养和生物活性物质的代谢与生物合成途径中一些特殊中间产物的理化特性、用途与生物合成调控。3重要营养和生物活性物质生物合成途径中关键结构基因、重要调节基因的结构、表达和调控机理等。以果实中的花色素苷为例，在玉米、矮牵牛、拟南芥、金鱼草等的花色素苷合成途径分子生物

11、学研究根底上，苹果、葡萄等果实中花色素苷合成途径研究取得重要进展。 其果实花色素苷的生物合成已根本清楚，有关影响果实花色素苷生物合成的主要结构基因和调节基因的种类、性质及其相互作用关系等也已比拟清楚。 在这些研究的根底上，参与花色素苷合成的酶蛋白结构基因被克隆，为实现花色素苷合成的遗传和环境调控奠定了根底。果实中营养和生物活性物质的种类、含量和分布受各种遗传和环境因素的影响【2】。在弄清了物质的代谢与生物合成途径后，如何采取有效的遗传或环境调控措施提高果实中营养和生物活性物质的含量，对提高果品的营养、健康和经济价值具有重要意义论述，是果品营养学重要的研究内容。关于遗传调控机理的研究应包括以下几

12、个方面：1果实中各种营养和活性物质的遗传规律及其相应的遗传调控。2果实营养和生物活性物质的代谢与生物合成途径的生物、生理生化调控机理。3果实营养和生物活性物质的生物合成途径中关键结构基因、重要调节基因的结构、表达、分子调控机理等。环境调控是指通过栽培措施等方法改变果树生长发育的环境条件光、温、水、气和土壤，从而影响有关物质的代谢与生物合成，实现对果实中营养和生物活性物质含量的调控。环境调控机理的研究的内容应包括：1环境因子对物质代谢与生物合成途径中关键结构基因、重要调节基因的表达和关键酶活性影响机理。2环境因子影响物质的代谢与生物合成的信号传导途径及其信号网络的调控机理等问题。 在这方面， 光

13、照对果实花色苷的影响是一个典型的例子。光通过光敏色素信号途径，与转录因子和关键酶基因的顺式元件相互作用实现对基因的转录调控。 3各种栽培措施对果实中营养和生物活性物质含量变化影响的机理。果品营养学研究的最终目的是科学地利用果品中的营养和生物活性成分为人类的营养和健康效劳。如何在水果的鲜食、加工、药用、美容、保健和环保利用等方面，科学地发挥果品中营养和生物活性物质的作用，是果品营养学最主要的研究内容。 这局部研究应包括：1鲜食水果的食性;、最正确食用时间、不同水果间科学搭配、水果与其它食物的相生相克、水果鲜食过敏、食用禁忌等问题。 2不同水果贮藏、保鲜和加工工艺对果实中营养和生物活性物质影响的系

14、统评价。 3根据药食同源;的中医理论，如何科学地利用果品中的营养和生物活性物质进行人类疾病的防治问题。 4果品中营养和活性成分对人体的营养、保健、美容和疾病防治的作用机理问题。5果品美容保健的平安性问题。 6果品的环保利用问题，包括生态环境保护、新型环保材料研制、农业病害虫防治等。4 果品营养学研究的技术与方法科学研究的技术与方法取决于所研究的对像和内容。根据上述果品营养学的研究内容，其相应的研究技术与方法至少包括以下四类。1别离提纯技术。2分析检测技术论文的格式。3代谢与生物合成途径研究关键技术。4提高果实中营养和生物活性物质的遗传和环境调控技术。4.1 别离提纯技术对果品的营养和生物活性物

15、质进行别离和提纯是所有研究的前提，是果品营养学研究的核心技术。现有可供利用的别离提纯技术主要包括固相萃取(solid-phaseextraction, SPE)、高速逆流色谱法 (high speed counter-current chromatography,HSCCC)、超临界流体萃取 (supercritical fluid extract, SFE)和微波辅助提取 (microwave- assisted extraction, MAE)等。固相萃取 (SPE) 是一种利用固体吸附剂将液体样品中的目标化合物吸附，与样品的基体和干扰化合物别离，然后再用洗脱液洗脱或加热解吸附，以到达别离

16、和富集目标化合物的样品前处理技术。近年在SPE技术根底上开展出了固相微萃取技术(Solid-Phase Microextraction, SPME)论述，包括直接固相微萃取(DI-SPME)和顶空固相微萃取(HS-SPME)。 SPE的具体技术细节见高巍等(2006) 。 Mouly等 (1999) 采用固相萃取法从橙汁中别离出6种多甲氧基黄酮，其平均回收率到达94%。 目前，SPME技术已被应用于苹果、香蕉、桔子、南果梨等水果香气成分的分析检测。该技术的优点是平安、回收率高、重现性好、操作简便、快速、应用范围广、易实现自动化等，缺点是 SPE 提取效果易受吸附剂类型及用量、水样体积、洗脱剂类

17、型等因素的影响。高速逆流色谱法 (HSCCC) 是在液相色谱的根底上开展起来的一种不需任何载体或支撑体的液液分配色谱技术, 它是根据组分在2种互不相溶的溶剂间分配系数的不同来实现别离目的。 HSCCC的具体技术细节见曹学丽 (2004)。 Wang等 (2005) 以橘皮为原料，用HSCCC技术从中别离出川皮苷、橘黄酮、3, 5, 6, 7 ,8, 3,4 -七甲氧基黄酮和5 -羟基-6, 7, 8, 3,4-五甲氧基黄酮等4种多甲氧基黄酮，其纯度均可到达96%以上。该技术的优点是操作简单易行、应用范围广、无需固体载体、产品纯度高、适用于制备型别离等，缺点是提取效果易受高速逆流色谱仪的转速、流

18、动相流速、进样体积等因素的影响。超临界流体萃取 (SFE) 是以超临界流体为溶剂进行萃取的一种技术。该技术主要利用温度和压力超过临界状态时所形成的介于气体和液体之间的超临界高密度流体，从固相或液相中萃取出某种高沸点或热不稳定成分，以到达别离和提纯目的。SFE的具体技术细节见李卫民 (2002) 。 Senoras等 (2001) 首次研究了逆流超临界CO2萃取技术别离橙汁中的抗氧化成分，比拟了不同料液比对萃取效果的影响，结合HPLC-DAD-MS共检测出橙皮苷、柚皮苷、柚皮素、川皮苷、甜橙黄酮等9种类黄酮。 超临界CO2萃取技术是目前实验和生产中广泛应用的技术。 该技术的优点是萃取速度快、提取

19、率高、产品纯度好、流程简单、能耗低、过程无有机溶剂残留等，缺点是超临界流体萃取效果易受萃取条件、原料性质等因素的影响。微波辅助提取 (MAE) 是用微波能加热与样品相接触的溶剂，将所需化合物从样品基体中别离，进入溶剂中的一种技术。 MAE的具体技术细节见孙夏容等(2021)。周谨等(2002)采用微波水提法提取银杏黄酮论述，平均提取率为60.5%，比常规水提法黄酮提取率高出40%, 且时间缩短了一半。 目前采用该技术提取的植物生物活性成分已涉及生物碱类、蒽醌类、黄酮类、皂苷类、多糖、挥发油、色素等。该技术的优点是回收率高、加热速度快、溶剂消耗低、设备尺寸小、无污染等，但目前微波提取技术的应用尚

20、处于起步阶段，微波作用的机理研究以及微波条件下提取生物活性物质的分解和保护问题等有待进一步探讨。4.2 分析检测技术分析检测技术是确定果品中营养和生物活性物质的种类和含量的技术与方法。目前可用的分析检测技术主要有光谱分析法(spectrophotometry)、高效液相色谱法(highperformance liquid chromatography，HPLC)、毛细管电泳法(capillarityelectrophoresis, CE)、色谱-质谱联用(chromatography-massspectrum，CMS)等。光谱分析法是一种根据物质对光的选择性吸收特性，利用光谱仪器测量待分析样品

21、的吸收、发射或散射的电磁辐射而实现物质检测的方法。 光谱分析法的具体技术见寿曼立(1985) 。 邵伟等 (2005) 利用此技术分析了甜橙果皮中的橙皮苷含量，橙皮苷和Al(NO3)3水溶液反响后生成的络合物在0100g/mL的浓度范围内与吸光度具有良好的线性关系，回收率达99.0%论文的格式。 该技术的优点是分析速度较快、操作简便、不需纯样品、灵敏度高、样品损坏少、可同时测定多种元素或化合物等，缺点是光谱定量分析建立在相比照拟的根底上，必须有一套标准样品作为基准，而且要求标准样品的组成和结构状态应与被分析的样品根本一致。毛细管电泳 (CE)，亦称高效毛细管电泳，是以高压电场为驱动力，以毛细管

22、作为别离通道，依据样品中各组分之间淌度和分配行为的差异而实现别离的一类液相别离技术。 该技术的具体细节见汪正范等 (1995)。 Desiserio等 (2005) 建立了利用ODS硅胶柱从柑橘汁中别离黄烷酮-7-O-糖苷异构体的毛细管电泳色谱分析方法。 CE 技术与HPLC方法相比，有样品前处理技术简便、选择别离性高、分析时间短等优点。 缺点是制备能力差、对检测器的灵敏度和灌制技术要求较高、存在一定的吸附问题等。色谱-质谱联用(CMS)技术是指将色谱和质谱联机使用对生物活性成分进行准确定性定量分析的一种高新检测手段。常用的色质联用技术有气相色谱-质谱联用(GC-MS)和液相色谱-质谱联用(L

23、C-MS)等。 有关色质联用技术的细节见汪正范等(2001)。 杨晓东等(2021)对新鲜和贮藏的木叶杨梅果实挥发油进行了GC-MS联用分析，分别从新鲜和贮藏杨梅果实挥发油中鉴定出49、57种成分论述，为杨梅果实的保鲜、加工和开发提供了依据。CMS技术的优点是既可发挥色谱法的高别离能力，又可发挥质谱法的高灵敏度特性，尤其适用于微量组分的分析检测。但该技术对对两个仪器之间的接口;要求较高。4.3 代谢与生物合成途径研究关键技术由于果实中营养和生物活性物质的代谢与生物合成途径研究不是果品营养学的主要内容,在此我们仅介绍同位素示踪法 (isotopic tracermethod)、酶活性检测技术 (

24、enzyme activity determination)、分子生物学技术 (molecular biologicaltechnique)等。同位素示踪法是一种利用放射性核素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法。 常见同位素如H、N、C、S、P、O等在一些代谢物生物合成途径研究中的应用已是成熟技术。 早在20世纪60 - 70年代，放射性同位素标记技术已被用于研究维生素E (-生育酚)生物合成过程， 并成功地说明了高等植物维生素E的生物合成途径。酶活性检测技术是对代谢途径中相关酶的活性及其表达程度进行检测分析的一门技术。不同酶活性的检测技术不同。 Ju (1995)等对苹果果实发育过程

25、中查尔酮合成酶 (CHS)、查尔酮异构酶 (CHI)、黄烷酮-3-羟化酶 (F3H)、二氢黄酮醇复原酶 (DFR)等的活性及表达程度进行了检测，证实了类黄酮-3,5-糖苷转移酶 (UFGT) 是果实花色素苷合成途径的调控酶，并由此推断出UFGT的表达与否和表达强度可能是葡萄等水果中花色素苷合成的关键。分子生物学技术是一门在分子水平上研究生命现象的技术，主要是指通过对蛋白质、核酸等生物大分子的结构和功能及分子间信息的传递和调控研究来探索生命现象的本质。 其中逆转录-聚合酶链式反响 (RT - PCR)、cDNA末端快速扩增 (RACE)、转座子标签(transposon tagging)术已被应

26、用于植物营养和生物活性物质生物合成途径的研究。如Castillejo等 (2004) 通过联合运用基于PCR文库筛选技术和RT - PCR技术从不同生长阶段的草莓中成功别离出了四种不同的草莓果胶酯酶基因FaPE1、FaPE2、FaPE3、和FaPE4，同时研究了果实成熟度、激素调节等一些因素对FaPE1的表达水平的影响情况，从而为草莓果胶生物合成途径的研究提供了新信息。4.4 提高果实中营养和生物活性物质含量的遗传和环境调控技术通过遗传和环境调控改变果实中营养和生物活性成分的种类和含量是果品营养学研究自身需要开发的技术。由于影响果实营养和活性物质代谢与生物合成途径的遗传和环境因子很多，相应的技术和方法也很多。随着有关研究的深入，新的技术和方法还会层出不穷。在现有的文献中，有关遗传调控技术已报道的有杂交育种、细胞工程、基因工程技术等论文的格式。在栽培技术调控方面，