Effects of Cooking Treatment on the Changes of Polyphenol and Antioxidant Activity in Sorghum Rice and Its Exploration on the Flavor Enhancement Based on the Multi-omics Technique
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摘要: 为探究蒸煮对高粱营养组分、多酚含量、抗氧化能力及风味物的影响，采用超声辅助方法提取多酚并评价其抗氧化能力，进一步结合非靶向代谢和植物广靶多酚代谢组学分析高粱籽粒（SR）与高粱米饭（SRC）的代谢物差异。结果表明：与高粱籽粒相比，高粱米饭的蛋白质、总淀粉和脂肪含量均显著降低（P<0.05）；其多酚含量、羟自由基清除能力、T-AOC和ABTS+·清除能力分别显著下降35%、17%、12%和10%（P<0.05）。超高效液相色谱质谱联用仪（Ultra Performance Liquid Chromatography Mass Spectrometer，UPLC-MS）分析表明，在高粱籽粒和高粱米饭中共检测到代谢物341个，其中的差异代谢物为223个，高粱米饭中L-酪氨酸、L-异亮氨酸和愈创木酚等化合物可能与其风味的形成有关。京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG）代谢通路分析表明，高粱米饭中的上调化合物色胺可能与增香作用有关。通过植物广靶多酚代谢组分析，高粱米饭中鉴定出67种酚类化合物，其中槲皮素和儿茶素等11个化合物显著上调，7,4'-二羟基黄酮和2,5-二异丙基苯酚等21个化合物显著下调（P<0.05）。本研究可为后续高粱食品的功能性揭示与应用提供理论依据。Abstract: To explore the effects of cooking treatment on the nutrient composition, polyphenol content, antioxidant capacity and flavor compound of sorghum, ultrasonic-assisted extraction of polyphenols was performed and their antioxidant capacity was evaluated, and non-targeted metabolomics and plant-wide polyphenol metabolomics were combined to analyze the metabolic differences between sorghum grain (SR) and cooked sorghum rice (SRC). Results showed that the protein, total starch, and fat contents in SRC were significantly decreased (P<0.05) in comparison with those in SR. Polyphenol content, hydroxyl radical scavenging capacity, T-AOC, and ABTS+· scavenging capacity in SRC were significantly decreased by 35%, 17%, 12%, and 10%, respectively (P<0.05). UPLC-MS analysis showed that a total of 341 metabolites were detected in both SR and SRC, among which 223 were differentially expressed. L-tyrosine, L-isoleucine, and guaiacol in SRC might be related to its flavor formation. KEGG metabolic pathway analysis showed that the up-regulated compound serotonin in SRC might be related to its aroma-enhancing effect. Through plant-wide polyphenol metabolomics analysis, 67 phenolic compounds were identified in SRC, among which 11 compounds, including quercetin and catechin, were significantly up-regulated, and 21 compounds, including 7,4'-dihydroxyflavone and 2,5-diisopropylphenol, were significantly down-regulated (P<0.05). This study provides a theoretical basis for the further research and application of the functionality of sorghum food.
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Keywords:
- cooking /
- sorghum rice /
- polyphenol /
- flavor /
- metabolomics
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《食物本草》记载高粱有“五符之精百谷之长”的盛誉，收获面积和总产量仅次于大豆、小麦、水稻、玉米，是世界五大谷类作物之一[1]。高粱富含粗蛋白质9%、粗脂肪3.3%、碳水化合物85%、纤维素1%和钙、磷、铁等微量元素[2]。高粱等杂粮米饭具有独特的风味、色泽和口感，且营养丰富，米饭的制作过程通常包括浸泡、蒸煮以及焖饭等，在此过程中其淀粉的细胞壁在加热条件下破裂，使内部淀粉溶出，并与脂质相互作用，形成淀粉-脂质复合物或淀粉-蛋白-脂质三元复合物[3]。蒸煮对蛋白质的影响较大，适宜的热处理可使分子发生伸展、解离、溶解和结构变松弛，改善蛋白质的利用率和氨基酸的生物可及性[4]。部分氨基酸如赖氨酸、精氨酸和色氨酸等，在热处理中容易与葡萄糖等还原糖反应[4]。除基本组分外，蒸煮处理也会对高粱等杂粮的脂肪酸、植物甾醇及有机酸产生影响，使米饭呈现特有的香味。
高粱也富含多种天然活性成分，如多酚和单宁等[5]。酚类物质是自然界中宝贵的一大类可再生资源，也是最为广泛的次生代谢产物，它与人类的消化、营养和健康存在重要联系[6]。研究表明，植物多酚具有抗氧化、抗肿瘤、抑菌杀菌和清除自由基等功效，其独特的生物活性，对人类健康具有不可忽视的积极作用[7−8]。多酚通常对光和热敏感，湿热处理会加速多酚的氧化和分解，如Min等[9]发现，在湿热条件下，水稻多酚含量明显降低。高粱多酚主要与蛋白质、纤维素等大分子通过酯键、醚键等化学键结合，或通过物理方式截留于籽粒内，因此可能对湿热处理有一定的抗性。一些挥发性多酚具有典型的风味，或者多酚通过结合其他组分间接影响食品风味，阐明多酚的变化对食品的风味具有重要的作用，但目前国内外鲜有关于高粱米饭蒸煮前后多酚组分差异性的研究。
代谢组学技术可以检测生物体的代谢物组成并筛选出显著差异的代谢物，在此基础上研究相应的代谢通路及其变化机制[10]。目前，代谢组学方法在谷物食品中主要应用于成分鉴定、风味物质鉴定、食品的溯源追踪和食品精深开发等方面[11]。因此，本研究为探究高粱籽粒及高粱米饭中小分子组分的代谢及变化情况，利用非靶向代谢组学方法筛选和分析差异代谢物和富集代谢途径，并进一步利用多酚的广靶代谢组学挖掘蒸煮熟化导致高粱多酚含量和抗氧化变化的原因和机理，阐述高粱多酚的变化规律，为高粱功能性产品的开发提供新思路。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
红糯16号高粱 由黑龙江省农业科学院提供；丙酮 分析纯，天津市康科德科科技有限公司；α-淀粉酶（75 U/mL）、人工唾液、人工胃液、福林酚（分析纯）、ABTS试剂盒、无水碳酸钠、乙腈（分析纯）、甲酸、甲酸铵、甲醇、2-氯-L-苯丙氨酸（内标标准物质） 上海源叶生物科技有限公司；总抗氧化和羟自由基测定试剂盒 南京建成科技有限公司。
XPR205/AC分析天平 梅特勒-托利多国际有限公司；ZWF-110X50恒温培养振荡器、ZWYR-240恒温培养振荡器 上海智城分析仪器制造有限公司；UV-1500PC紫外可见分光光度计 上海美析仪器有限公司；SB25-12DTD超声波清洗机 巴克超声波科技有限公司；H1850R合式高速冷冻离心机 长沙湘仪离心机仪器有限公司；SHJ-4D恒温水浴锅 常州金坛良友仪器有限公司；JJ-666研磨机 永康市绿健家居用品有限公司；Thermo Vanquish超高效液相系统、Orbitrap Exploris 120质谱仪 美国Thermo Fisher公司。
1.2 实验方法
1.2.1 高粱米饭的制备
参照姜鹏等[12]方法并稍做调整。称取高粱籽粒20 g，以1:2比例加水浸泡30 min，进行常压蒸饭50 min制备得到高粱米饭。将高粱籽粒（Sorghum grain，SR）及高粱米饭（Cooked sorghum grain，SRC）分别冷冻干燥，利用研磨机磨制粉状，过100目筛后放入4 ℃储存备用。
1.2.2 多酚含量测定
称取过筛后的SR或SRC各1.00 g，参照刘文义[13]的方法并稍做调整测定多酚含量。在760 nm下测定吸光度值，绘制标准曲线，得回归方程为Y=0.0898X+0.0056，其中纵坐标（Y）为吸光值，横坐标（X）为没食子酸浓度，回归系数R2=0.9994。多酚含量计算如公式（1）：
Y=C×V×N/m (1) 式中，C为多酚质量浓度（mg/mL）；V为提取液的定容体积（mL）；N为稀释倍数；m为样品质量（g）。
1.2.3 多酚抗氧化能力评价
1.2.3.1 羟自由基清除能力测定
参照张欣等[14]的方法并适当调整。分别取SR和SRC溶液50 μL、9 mmol/L FeSO4溶液、9 mmol/L水杨酸-无水乙醇溶液、8.8 mol/L H2O2加入到96孔酶标板，37 ℃避光反应1 h后在波长510 nm处测定吸光值（A测定）。以等体积蒸馏水代替工作液为A对照，以等体积蒸馏水代替样品溶液为A空白，所有样品做3组平行试验。羟自由基清除能力计算如公式（2）：
羟自由基清除能力(%)=[1−(A测定−A对照)/A空白]×100 (2) 1.2.3.2 总抗氧化能力（T-AOC）测定
机体中有许多抗氧化物质，能使Fe3+还原成Fe2+，后者可与菲啉类物质形成稳固的络合物，通过比色可测出其抗氧化能力的高低。取1 mL样品进行总抗氧化能力的测定，按照试剂盒操作说明进行。总抗氧化能力计算如公式（3）：
T-AOC(U/mL)=(A测定−A对照)/0.01/T×V反总/V样×N (3) 式中，A测定、A对照分别为水浴处理前、后加入0.1 mL样品溶液的测定管吸光度；T为反应时间（30 min）；V反总为反应体系总体积（mL）；V样为取样量（mL）；N为样本测试前稀释倍数。
1.2.3.3 ABTS+·清除能力测定
参考万坤等[15]的方法并稍做修改。被测物质所含的抗氧化成分能与ABTS+·发生反应而使反应体系褪色。按照体积比1:1分别吸取7 mmol/L ABTS溶液和1.4 mmol/L K2S2O8溶液，混匀避光反应12 h，加蒸馏水调节至734 nm时吸光度值为0.70±0.05。A测定为加入样品溶液的吸光度，以等体积无水乙醇代替样品溶液为A空白，以等体积无水乙醇代替工作液为A对照，维生素C作为阳性对照，阳性对照与样品组的浓度保持一致，所有样品做3组平行试验。ABTS+·清除能力的计算如公式（4）：
ABTS+⋅清除能力(%)=[1−(A测定−A对照)/A空白]×100 (4) 1.2.4 代谢组学测定
1.2.4.1 代谢物提取
分别精确称量1.00 g SR和SRC于2 mL离心管中，加入600 µL甲醇含2-氯-L-苯丙氨（4 ppm），涡旋振荡30 s；加入钢珠，放入组织研磨器中，55 Hz研磨60 s；然后室温超声15 min；12000 r/min，4 ℃离心10 min，取上清液过0.22 μm膜过滤，过滤液加入到检测瓶中，用于LC-MS检测。
1.2.4.2 色谱条件
Thermo Vanquish（Thermo Fisher Scientific, USA）超高效液相系统，使用ACQUITY UPLC® HSS T3（2.1×100 mm, 1.8 µm）（Waters, Milford, MA）色谱柱，0.3 mL/min的流速，40 ℃的柱温，进样量2 μL。正离子模式下流动相为0.1%甲酸乙腈（B2）和0.1%甲酸水（A2），梯度洗脱程序为：0~1 min，8% B2；1~8 min，8%~98% B2；8~10 min，98% B2；10~10.1 min，98%~8% B2；10.1~12 min，8% B2。负离子模式下流动相为乙腈（B3）和5 mmol/L甲酸铵水（A3），梯度洗脱程序为：0~1 min，8% B3；1~8 min，8%~98% B3；8~10 min，98% B3；10~10.1 min，98%~8% B3；10.1~12 min，8% B3[16]。
1.2.4.3 质谱条件
Thermo Orbitrap Exploris 120质谱检测器，电喷雾离子源（ESI），正负离子模式分别采集数据。正离子喷雾电压为3.50 kV，负离子喷雾电压为−2.50 kV，鞘气40 arb，辅助气10 arb。毛细管温度325 ℃，以分辨率60000进行一级全扫描，一级离子扫描范围m/z 100~1000，并采用HCD进行二级裂解，碰撞能量为30%，二级分辨率为15000，采集信号前4离子进行碎裂，同时采用动态排除去除非必要的MS/MS信息[17]。
1.2.5 植物广靶代谢组学测定
1.2.5.1 待测样本处理
分别准确称量1.00 g SR和SRC至EP管中，加入400 μL甲醇提取液（含同位素标记内标混合物），涡旋混匀30 s后冰水浴条件下超声10 min；−40 ℃静置1 h；将样品于4 ℃、12000 r/min离心15 min；取上清液注入进样瓶中备用，等待上机检测。
1.2.5.2 检测条件
本试验使用Vanquish（Thermo Fisher Scientific）超高效液相色谱仪，通过Waters ACQUITY UPLC HSS T3（2.1 mm×100 mm，1.8 μm）液相色谱柱对目标化合物进行色谱分离。流动相A为超纯水，加入5 mmol/L乙酸铵和5 mmol/L乙酸，B相为乙腈。环境温度：4 ℃，进样量：3 μL。Thermo Q Exactive HFX质谱仪条件为：质谱电压4.0 kV（正离子）、3.8 kV（负离子）；鞘气流速为30 arb；辅助气流速为10 arb；Full MS分辨率60000；MS/MS分辨率7500；离子传输管温度350 ℃。
1.2.6 SR和SRC的基本组分测定
蛋白质含量参考GB 5009.5-2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》进行测定[18]；淀粉含量参考GB 5009.9-2016《食品安全国家标准 食品中淀粉的测定》进行测定[19]；脂肪含量参考GB 5009.6-2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》进行测定[20]；水分含量参考GB 5009.3-2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》进行测定[21]。
1.3 数据处理
采用SPSS 25.0软件进行显著性分析，P<0.05表示差异显著；通过Proteowizard软件包（v3.0.8789）中MSConvert工具将原始质谱下机文件转换为mzXML文件格式[22]。用置换检验方法对模型进行过拟合检验。根据统计检验计算P值和fold change计算组间差异倍数，根据统计检验计算P值、OPLS-DA降维方法计算变量投影重要度（VIP）、fold change计算组间差异倍数，衡量各代谢物含量对样本分类判别的影响强度和解释能力，辅助标志代谢物的筛选。当P值<0.05和VIP值>1时，认为代谢物分子具有统计学显著差异。
2. 结果与分析
2.1 蒸煮对高粱米饭营养组分的影响
由表1可知，与高粱籽粒（SR）相比，经过蒸煮熟化的高粱米饭（SRC）蛋白质含量显著下降13%、总淀粉含量显著下降2%、脂肪含量显著下降15%（P<0.05）。原因可能是受高温蒸汽的影响，蛋白质的骨架结构受到破坏，导致失活发生变性[23]。脂肪在熟化过程中发生降解[24]，淀粉结晶结构被破坏、双螺旋结构解聚等变化[25]。而水分含量的变化与SRC制备工艺相关。
表 1 SR和SRC基本营养组分Table 1. Basic nutritional components in SR and SRC样品 蛋白质（%） 总淀粉（%） 脂肪（%） 水分含量（%） SR 10.28±0.02a 66.20±0.24a 2.95±0.14a 8.61±0.01b SRC 8.93±0.03b 65.37±0.26b 2.52±0.17b 60.56±0.01a 注：不同小写字母表示组间存在显著性差异（P<0.05），表2同。 2.2 多酚含量测定及抗氧化性评价
SR和SRC多酚含量及抗氧化性评价的结果如表2所示。经过蒸煮熟化后，SRC多酚含量显著下降35%（P<0.05），推测可能是熟化过程中由于高温蒸汽使多酚丧失活性发生降解含量降低。与SR相比，SRC羟自由基清除能力显著下降17%、T-AOC显著下降12%、ABTS+·清除能力显著下降10%（P<0.05）。SRC抗氧化的降低可能由于湿热熟化过程造成多酚结构上的变化，甚至发生一定程度的聚合，从而降低与自由基离子之间的化学反应[26]，因此推测其抗氧化活性与多酚含量呈正相关性。
表 2 SR和SRC多酚含量测定及抗氧化性评价Table 2. Evaluation of polyphenol content and antioxidant activity in SR and SRC项目 SR SRC 多酚含量（mg/g） 17.08±0.02a 11.07±0.03b 羟自由基清除能力（%） 25.34±0.13a 21.00±0.16b T-AOC（U/mL） 0.986±0.10a 0.863±0.13b ABTS+·清除能力（%） 91.26±0.07a 82.27±0.09b 2.3 SR和SRC差异代谢物的分析
SR和SRC共检测代谢物为341个，其中差异代谢物为223个，主要是氨基酸、酚类物质和脂肪酸等，SR和SRC代谢物差异以热图进行表征，结果如图1所示。在SRC中，133个差异代谢物上调，主要包括L-异亮氨酸、儿茶酚胺和亚油酸等。90个差异代谢物下调，主要包括L-缬氨酸、邻苯三酚和异戊酸等。推测可能是SRC在蒸煮熟化过程中受高温的影响，使高粱内部结构受到破坏，导致部分化合物进一步释放，而也有部分化合物因此失活呈下调现象。
SR和SRC氨基酸、酚类物质和脂肪酸含量变化比较如图2所示。SR经过蒸煮处理后，其蛋白质、多酚和脂质的结构均发生显著的变化，如蛋白质的无规则卷曲、多酚的氧化和降解以及脂质的氧化和降解。在SRC中，L-异亮氨酸和L-酪氨酸含量显著高于SR（P<0.05），研究表明，蛋白质在加热过程中会发生热变性反应或氨基酸之间的化学键断裂，或与SR中的碳水化合物发生美拉德反应，导致游离氨基酸的含量增加或减少，同时生成独特的香味物质[27]。而异亮氨酸具有促进蛋白质合成和抑制蛋白质分解等作用，食用后可以提高蛋白质利用率，降低氨基酸分解代谢速率，促进氨基酸利用和机体蛋白质合成[28−29]；L-酪氨酸作为呈味氨基酸，对SRC滋味的形成有重要贡献作用[30]。酚类物质中愈创木酚的含量在SRC中也有显著提升（P<0.05），随着湿热处理温度的升高，淀粉发生糊化，酚类物质细胞受热破裂溶出或部分结合态多酚受热分解产生游离态多酚，可能为愈创木酚含量增加主要原因[31]；由于其具有独特的香气，愈创木酚被用于食品和香水的制造。因此推测，SRC的香气也与愈创木酚有关，且愈创木酚可以对抗异常氧化应激，具有保护细胞和抑制炎症免疫反应的作用[32]。通过分析SRC脂肪酸含量，发现其亚油酸含量也显著高于SR（P<0.05），Zhang等[33]发现脂肪酸受湿热处理的影响较小，硬脂酸略有下降的原因可能是硬脂酸发生热降解造成的，但与硬脂酸相反的是，不饱和脂肪酸含量的增加可能是由于高温处理使受损细胞释放脂肪酸导致。亚油酸是人体必需的氨基酸[34]，具有治疗血脂过高和预防动脉粥样硬化的作用，同时，油酸和亚油酸又是重要的风味前提物，推测对SRC有增香的作用。
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图 2 主要氨基酸、酚类物质和脂肪酸差异代谢物注：**P<0.01，***P<0.001。Figure 2. Main differential metabolites of amino acids, phenols and fatty acids采用MetaboAnalyst对SR和SRC差异代谢物进行KEGG富集分析[35]，结果如图3所示。SRC植物次生代谢产物的生物合成（Biosynthesis of plant secondary metabolites）代谢通路最显著，富集到该通路的代谢物也最多，主要为氨基酸类、脂肪酸类、有机酸类、生物碱类、维生素类、核苷酸及衍生物类。SRC蛋白质消化和吸收（Protein digestion and absorption）代谢通路较显著，但富集到该通路的代谢物较少，推测可能与蛋白质结构受到高温破坏有关[36]，为L-精氨酸、L-酪氨酸、L-组氨酸、L-脯氨酸、L-天冬酰胺、L-缬氨酸、L-异亮氨酸、酪胺、异戊酸、2-甲基丁酸。SRC氨基酸的生物合成（Biosynthesis of amino acids）代谢通路较显著，富集到该通路的代谢物较多，为L-精氨酸、L-酪氨酸、2-酮丁酸、二羟丙酮磷酸、L-组氨酸、L-脯氨酸、L-天冬酰胺、L-缬氨酸、4-甲基-2-氧代戊酸、瓜氨酸、L-异亮氨酸、O-磷酸-L-丝氨酸、3-脱氢莽草酸、L-2,4-二氨基丁酸；其中L-酪氨酸和L-异亮氨酸作为呈味氨基酸[37]，同时也参与蛋白质消化和吸收通路，且它们在SRC差异代谢物中含量显著升高，因此推测L-酪氨酸和L-异亮氨酸与SRC风味形成有关。
进一步通过差异富集得分图分析通路中具体的上调和下调代谢物，结果如图4所示。花生四烯酸代谢（Arachidonic acid metabolism）横坐标呈现正值，SRC通路中共有7种化合物均为上调物质，包括前列腺素、12-酮基-四氢白三烯B4、11b-PGF2a、15-脱氧前列腺素J2、19（R）-HETE、12（S）-HETE、2,3-二诺-8-异前列腺素F2a；推测原因可能为，花生四烯酸为多不饱和脂肪酸，因高温处理使受损细胞释放脂肪酸导致其含量增加[33]，因此其代谢通路中包含的7种化合物均随之增加。维生素消化和吸收（Vitamin digestion and absorption）横坐标呈现正值，SRC通路中共有6种化合物，其上调物质较多，包括生物素、核黄素、吡哆胺、维生素B、维生素D3，下调物质为β-胡萝卜素，推测原因可能为，生物素、核黄素和吡哆胺同属于水溶性B族维生素，在湿热处理过程中遇水得到释放，维生素D3熔点较低，受高温的影响遭到破坏并得到释放；而β-胡萝卜素为脂溶性维生素且熔点较高，不易释放。蛋白质消化和吸收（Protein digestion and absorption）横坐标呈现负值，SRC通路中共有10种化合物，其下调物质较多，原因可能是蒸煮熟化过程中随着温度的升高，蛋白质的结构首先出现延展，然后由于凝胶化而形成相对稳定的结构；过度加热进一步破坏了蛋白质凝胶结构，导致大量水分散失，并且前期由于加热形成的稳定结构也会被破坏[38]；下调物质主要为L-精氨酸、L-组氨酸、L-脯氨酸等7种化合物，但L-酪氨酸、L-异亮氨酸、酪胺为上调物质。
甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢（Glycine, serine and threonine metabolism）横坐标呈现负值，SRC通路中共有5种化合物均为下调物质，主要包括肌酸、甜菜碱、磷脂酰丝氨酸等，由于甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸作为甜味氨基酸含量降低[39]。因此推测，SRC口感呈苦涩味，除高粱富含单宁外，也与此有关；植物次生代谢产物的生物合成（Biosynthesis of plant secondary metabolites）横坐标呈现正值，SRC通路中共有19种化合物，其上调物质较多，包括L-苹果酸、色胺、油酸、亚油酸、茉莉酸等12种化合物，下调物质为烟酸、硬脂酸、β-胡萝卜素等7种化合物；其中上调的色胺化合物在植物次生代谢产物的生物合成中参与莽草酸途径的生物合成，莽草酸可以参与生成芳香氨基酸和其他多种芳香族化合物，推测可能与蒸煮熟化后的SRC增香作用有关；且该途径分解后可产生L-酪氨酸，也可能与蛋白质消化和吸收（Protein digestion and absorption）通路中L-酪氨酸上调有关[40]。植物次生代谢产物主要分为酚类化合物、萜类化合物和含氮有机物，因此进一步对其酚类化合物做进一步的研究。
2.4 植物广靶代谢组分析
由于高粱富含多种较强的抗氧化成分，因此利用植物广靶代谢组方法评价了SR和SRC多酚含量及种类的变化，结果如图5所示。SRC共检测鉴定出67种化合物，主要为29种黄酮类、13种酚酸、11种苯丙素、4种异黄酮类、2种倍半萜类、2种二萜类、1种单萜类、1种类胡萝卜素、1种木脂素和1种甾类。黄酮类中儿茶素、槲皮素、香橙素、根皮素等10种化合物含量升高，山奈酚、异野樱素和山姜素等19种化合物含量降低；酚酸中苯甲酸、5-甲氧基水杨酸、L-莽草酸和对羟基苯甲酸等8种化合物含量升高，没食子酸乙酯和间羟基苯甲酸等5种化合物含量降低；苯丙素中反式咖啡酸、绿原酸和阿魏酸盐等11种化合物含量均降低。异黄酮类染料木素和大豆苷等4种化合物含量均降低。倍半萜类土木香内酯和可布酮含量升高。二萜类雷酚内酯和双降二萜含量降低。单萜类2,5-二异丙基苯酚和类胡萝卜素玉米黄素含量降低。木脂素桉脂素和甾类诺龙含量升高。推测可能是受高温熟化的影响出现应激反应，暂时的总体含量降低以抵御环境的改变，需要延长高温熟化时间来进一步研究。由于多酚抗氧化性与含量呈正相关性[41]，SRC中多酚总体含量降低，因此也进一步导致其抗氧化性评价随之降低（表2）。
2.5 显著差异代谢物分析
对SRC中67种化合物进一步做差异显著性分析，结果如图6所示。槲皮素、儿茶素、土木香内酯和原花青素B1等11个化合物显著上调，7,4'-二羟基黄酮、2,5-二异丙基苯酚、黄檀素和染料木素等21个化合物显著下调（P<0.05）。在类黄酮生物合成途径中山奈酚参与槲皮素的合成途径，而山奈酚的含量降低，因此推测槲皮素上调的原因可能为，湿热处理导致山奈酚向槲皮素转化[42]。儿茶素类化合物在蒸煮处理过程中会发生羟基化、去羟基化和氧化等多种反应，新生成一系列儿茶素类衍生物导致儿茶素上调[43]。同时湿热处理也会生成较多的内酯前体，这些内酯前体在室温下可以转化为相应的内酯，推测可能为土木香内酯呈现上调现象的原因[44]。槲皮素和儿茶素在体内具有较强的抗氧化活性，基于其抗氧化活性，槲皮素可以预防和治疗肿瘤、心血管疾病和抑郁症等疾病[45−46]；儿茶素具有抗癌、抗氧化、抗菌和抗炎等活性，它们在医学领域的应用已显示其改善人类健康的潜力[47]。土木香内酯和原花青素B1都具有广泛的药理作用，土木香内酯具有抗乳腺癌、肝癌、结肠癌等药理活性[48−49]，原花青素B1是一种活性较强的还原剂，可以清除人体内有毒的自由基，保护细胞组织免受自由基的氧化损伤，它们作为SRC的主要代谢物食入后对人体健康具有保护作用[50]。7,4'-二羟基黄酮、黄檀素与槲皮素、儿茶素和原花青素B1同为黄酮类，但7,4'-二羟基黄酮和黄檀素呈现下调现象，推测原因可能为，不同的黄酮类化合物对热处理敏感性存在差异。通常热处理会由于高温降解而降低黄酮类含量，但也有部分化合物因高温促进某些反应，导致黄酮类化合物的保留率提高[51]。单萜类2,5-二异丙基苯酚和异黄酮类染料木素对人体健康也具有积极健康的作用，单萜类可以抗癌、抗菌和抗病毒，异黄酮类具有保护神经、调节骨代谢和保肝的药理功效[52−53]，它们下调的原因推测可能是受热处理高温的影响使它们发生降解或失活。
3. 结论
与高粱籽粒相比，经蒸煮熟化的高粱米饭的蛋白质、总淀粉、脂肪含量、多酚含量及抗氧化性均显著降低（P<0.05）。高粱籽粒和高粱米饭共筛选出差异代谢物223个，高粱米饭中L-酪氨酸、L-异亮氨酸、愈创木酚和亚油酸作为上调代谢物对人体健康具有积极作用，且可能与高粱米饭风味的形成有关。高粱米饭的KEGG代谢通路中植物次生代谢产物的生物合成通路富集的化合物最多，其中上调化合物色胺可能与SRC的增香作用有关。在SRC中鉴定出67种酚类化合物，蒸煮处理使SRC多酚总含量降低，但槲皮素和儿茶素等11个化合物显著上调，SRC的营养组分和活性成分仍较丰富。后续研究可以深入挖掘延长蒸煮时间对高粱多酚的影响，以及探究SRC多酚与风味物间的内在关联。
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图 2 主要氨基酸、酚类物质和脂肪酸差异代谢物
注：**P<0.01，***P<0.001。
Figure 2. Main differential metabolites of amino acids, phenols and fatty acids
表 1 SR和SRC基本营养组分
Table 1 Basic nutritional components in SR and SRC
样品 蛋白质（%） 总淀粉（%） 脂肪（%） 水分含量（%） SR 10.28±0.02a 66.20±0.24a 2.95±0.14a 8.61±0.01b SRC 8.93±0.03b 65.37±0.26b 2.52±0.17b 60.56±0.01a 注：不同小写字母表示组间存在显著性差异（P<0.05），表2同。 
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表 2 SR和SRC多酚含量测定及抗氧化性评价
Table 2 Evaluation of polyphenol content and antioxidant activity in SR and SRC
项目 SR SRC 多酚含量（mg/g） 17.08±0.02a 11.07±0.03b 羟自由基清除能力（%） 25.34±0.13a 21.00±0.16b T-AOC（U/mL） 0.986±0.10a 0.863±0.13b ABTS+·清除能力（%） 91.26±0.07a 82.27±0.09b
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1. 刘玲，郭锦宁，李欢欢，黄铠埼，冯昌洋，徐学锋. 豉香型白酒醪液源耐酸乳杆菌La50发酵特性研究. 中国酿造. 2024(06): 74-79 . 
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