香薄荷属植物的生物活性特性与代谢组学分析：抗氧化潜力、抗淀粉酶活性及营养成分研究

《Journal of Food Measurement and Characterization》：Bioactive properties and metabolite profiling of Satureja species: antioxidant potential, anti-amylase activity, and nutritional composition

本研究针对香薄荷属(Satureja)植物的综合生物活性评价不足问题，开展了多维度分析。研究人员系统评估了6种香薄荷的抗氧化能力、抗α-淀粉酶活性、近似组成、技术功能特性、精油谱、脂肪酸和氨基酸组成。结果显示该植物富含碳水化合物、蛋白质和脂质，精油以香芹酚(carvacrol)为主，脂肪酸以亚麻酸(PUFA ω-3)占优，氨基酸以天冬氨酸和谷氨酸为主。粉末提取物表现出显著的抗氧化和抗淀粉酶活性，营养指数优良，表明其作为功能食品成分的巨大潜力。

　　

在全球食品体系转型的背景下，可持续创新和天然资源的高值化利用日益重要。药用芳香植物作为宝贵的生物资源，在功能性食品开发和循环经济中扮演着关键角色。香薄荷属(Satureja)植物是唇形科中近200种芳香草本植物的统称，传统上广泛应用于烹饪实践、香料生产和食品制造。然而，尽管已有研究关注其精油和溶剂提取物的生物活性，但对全植物粉末的营养组成、技术功能特性及其与生物活性关系的系统性研究仍显不足。

以往的研究多集中于香薄荷的精油成分和一般生物活性，揭示了其富含酚类、黄酮类、单宁、甾体和有机酸等成分。但这些研究往往忽略了全植物粉末的营养价值评估，特别是对蛋白质、氨基酸、脂质和脂肪酸的营养质量进行系统分析的研究较为缺乏。此外，技术功能特性与生物活性之间的关联尚未得到充分探讨，这限制了香薄荷在功能食品和营养保健品中的开发应用。

为了填补这一研究空白，来自设拉子大学和德黑兰大学的研究团队在《Journal of Food Measurement and Characterization》上发表了最新研究成果，对6种香薄荷物种进行了全面的综合评价。研究团队采用了多种分析技术：傅里叶变换红外光谱(FTIR)用于初步表征生物大分子；气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析精油和脂肪酸组成；液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)进行氨基酸分析；此外还评估了技术功能特性、抗氧化能力和α-淀粉酶抑制活性。样本来自伊朗不同地区的6种香薄荷物种，包括Satureja hortensis L.、S. bakhtiarica Bunge等。

化学成分分析显示，香薄荷物种主要由碳水化合物组成，其次是蛋白质、脂质、多酚、叶绿素和类胡萝卜素。FTIR光谱证实了碳水化合物相关信号的 predominance，以及蛋白质和脂肪酸的中等贡献。不同物种间存在细微差异：S. khuzistanica碳水化合物含量较高，S. hortensis蛋白质更丰富，而S. sahendica则含有较多的脂肪酸。

技术功能特性研究表明，香薄荷细粉表现出有限的溶解性、溶胀性和吸湿性，但具有强大的油结合和乳化能力。这些特性使其特别适用于需要油脂掺入和界面稳定性的食品和化妆品体系。蛋白质丰富的S. hortensis表现出增强的溶胀能力、发泡特性、吸湿性和疏水性，而富含脂肪酸、酚类和类胡萝卜素的S. sahendica则显示出优异的乳液稳定性、持油能力以及更高的抗氧化和α-淀粉酶抑制活性。

精油分析表明，香薄荷精油以香芹酚(carvacrol)为主要成分，其次是γ-萜品烯(γ-terpinene)、百里香酚(thymol)、对伞花烃(p-cymene)和α-萜品烯(α-terpinene)。这些单萜类化合物赋予了精油显著的抗氧化、抗菌和抗炎特性。不同物种的精油组成存在差异：S. sahendica富含倍半萜类和含氧单萜，而S. bakhtiarica、S. khuzistanica和S. rechingeri则以香芹酚、芳樟醇(linalool)和龙脑(borneol)为主。

脂肪酸组成分析显示，亚麻酸(linolenic acid, PUFA ω-3)是主要成分，其次是棕榈酸(palmitic acid)、亚油酸(linoleic acid, PUFA ω-6)、油酸(oleic acid, MUFA ω-9)和硬脂酸(stearic acid)。不饱和脂肪酸(UFA)占主导地位，其中多不饱和脂肪酸(PUFA)，特别是ω-3系列，占比最大。营养质量指数表明，香薄荷脂质具有高不饱和指数(UI)、健康脂肪酸指数(HFI)、低动脉粥样硬化指数(AI)和血栓形成指数(TI)，显示出优异的心血管保护潜力。

氨基酸分析表明，天冬氨酸(aspartic acid)和谷氨酸(glutamic acid)是主要氨基酸，其次是精氨酸(arginine)、丙氨酸(alanine)、脯氨酸(proline)、亮氨酸(leucine)、丝氨酸(serine)和赖氨酸(lysine)。蛋白质主要由生糖氨基酸(glucogenic amino acids)组成，其次是疏水性、苦味、甜味和生酮氨基酸(ketogenic amino acids)。不同物种的氨基酸分布存在差异：S. khuzistanica必需氨基酸含量较高，S. hortensis富含风味相关氨基酸，而S. sahendica则与β-氨基异丁酸(β-aminoisobutyric acid)和异亮氨酸(isoleucine)相关性更强。

生物活性评估显示，香薄荷粉末提取物具有显著的抗氧化能力，在某些情况下接近Trolox标准品的活性。同时，它们还表现出强大的α-淀粉酶抑制活性，效果与阿卡波糖(acarbose)相当。这些生物活性归因于非淀粉多糖、蛋白质及其氨基酸、多不饱和脂肪酸、挥发性萜类、多酚、类胡萝卜素和叶绿素等多种成分的协同作用。

本研究首次对香薄荷属植物的近似组成、技术功能特性、精油和脂肪酸谱、氨基酸组成及生物活性进行了全面评估。研究结果突出了香薄荷粉末作为营养丰富材料的潜力，其均衡的营养组成、优良的技术功能特性以及多功能的生物活性，使其成为功能性食品、营养保健品和清洁标签防腐剂的有前途的天然成分。特别是其高含量的ω-3多不饱和脂肪酸、丰富的酚类化合物和平衡的氨基酸组成，为开发针对氧化应激和血糖管理的健康产品提供了科学依据。

这项研究的创新之处在于采用了综合代谢组学和功能评估方法，将氨基酸、脂肪酸和精油特征与抗氧化、抗淀粉酶和技术功能评估相结合。这种整体方法不仅阐明了植物生物效应的生化基础，而且强调了香薄荷粉末在健康促进和食品应用中的多功能成分潜力。未来研究可进一步探索代谢物之间的协同相互作用，并优化加工和提取条件以在配方过程中保持或增强生物活性。