《Foods》：Potential Use of Grape Pomace for the Development of New Products: Study of Inorganic Elements Through Simulated Gastrointestinal Digestion
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本研究对来自巴西圣保罗州和南里奥格兰德州的11种葡萄果渣品种进行了表征，内容包括常规组成、总酚含量，以及无机元素和酚类化合物的总量与生物可及部分。以干基计，灰分、蛋白质、脂质和碳水化合物含量范围分别为1.4–2.9%、6.4–13.5%、8.6–14.7%和7
本研究对来自巴西圣保罗州和南里奥格兰德州的11种葡萄果渣品种进行了表征，内容包括常规组成、总酚含量，以及无机元素和酚类化合物的总量与生物可及部分。以干基计，灰分、蛋白质、脂质和碳水化合物含量范围分别为1.4–2.9%、6.4–13.5%、8.6–14.7%和72.1–83.6%。总酚含量范围为567–1843 mg GAE/100 g。必需元素Ca、Fe、Zn、Cu、Mg、Mn、P、Na和K，以及痕量元素Al、Co、As、Se、Mo、Cd、Sb、Ba、Hg和Pb的含量在不同品种间表现出较大差异。就生物可及性而言，Fe、Zn和Ca呈现较低数值，而Mg（27–30%）、Mn（1–14%）、P（16–26%）、Cu（5.5–13%）、Co（29–72%）、Al（2–13%）和Ba（ND-9%）显示出显著比例，同时还检测到生物可及酚类化合物水平为7–19%。本研究评估的葡萄果渣表现出总酚类化合物和矿物质含量的变异性，尽管其生物可及部分在所分析元素和化合物之间亦存在差异。这些发现有助于巴西葡萄果渣的表征，并提示其作为食品配方中高附加值农工副产物的潜在应用价值，同时强调在评估其营养学相关性时考虑生物可及性的重要性。
该文发表于《Foods》，聚焦于巴西葡萄酒与葡萄汁产业中大量产生的葡萄果渣副产物，旨在从营养组成、安全性与可利用性三个层面评估其作为食品原料的开发潜力。研究背景在于，葡萄果渣虽富含蛋白质、脂质、矿物质、膳食纤维和多酚，但传统处置方式主要为堆肥或饲料化利用，不仅附加值偏低，也带来环境负担。与此同时，仅凭总含量判断其营养价值并不充分，因为无机元素和酚类化合物是否能在胃肠消化过程中释放出来并进入可吸收状态，才更接近其真实营养学意义。因此，研究人员围绕“总组成—痕量风险—体外生物可及性”这一主线，对巴西不同葡萄品种果渣进行了系统分析。
目前该领域存在的关键问题主要有三点。第一，不同葡萄品种、产地及加工工艺形成的果渣成分差异显著，导致原料稳定性不足。第二，葡萄果渣虽然常被认为富含多酚和矿物元素，但这些成分与纤维、单宁及其他基质成分之间存在强相互作用，实际生物可及性可能远低于总量。第三，作为农工副产物，其潜在有毒痕量元素水平及膳食暴露风险必须得到评估，否则难以支撑食品化利用。正因如此，开展该研究具有明显必要性：既可补充巴西葡萄果渣化学组成数据库，也可为其在食品配方中的安全增值利用提供依据。
研究人员收集了13份葡萄果渣样品，代表11个品种，来源于巴西圣保罗州与南里奥格兰德州。样品包括红葡萄发酵后酿酒副产物，以及1份白葡萄酒生产中的未发酵白葡萄果渣。研究系统测定了样品的水分、灰分、蛋白质、脂质与碳水化合物等常规组成，总酚含量，9种必需无机元素和10种痕量元素的总含量，并对其中5种具有代表性的果渣样品进一步开展体外模拟胃肠消化，测定酚类化合物及无机元素的生物可及性。研究结论表明，不同葡萄果渣之间存在显著成分差异；果渣总体上是多酚和矿物质的重要来源，但Ca、Fe、Zn等元素的生物可及性较低，而Mg、P、Cu及部分痕量元素则表现出一定释放比例；As、Cd、Pb和Hg虽可检出，但在设定食用情景下暴露量均低于健康指导值（HBGV）。这些结果说明，葡萄果渣具有开发为高附加值食品配料的潜力，但评价其营养价值时必须同时考虑生物可及性而非仅关注总含量。
研究所采用的主要技术方法包括：对采自圣保罗州和南里奥格兰德州的11种葡萄果渣进行干燥、粉碎后开展常规成分分析；采用Folin–Ciocalteu法测定总酚；采用电感耦合等离子体发射光谱（ICP OES）测定Ca、Cu、Fe、P、Mg、Mn、K、Na和Zn，采用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）测定Al、Co、As、Se、Mo、Cd、Sb、Ba、Hg和Pb；依据INFOGEST 2.0方案并结合果渣基质特性进行体外模拟胃肠消化，以评估酚类和无机元素生物可及性；采用单因素方差分析和主成分分析（PCA）对样品差异及变量关联进行统计解释。
在“3.1. Proximate Composition and Phenolic Compounds Content”部分，研究显示不同葡萄果渣在常规组成和总酚含量上均存在显著差异。样品水分差异较大，因此研究统一采用干基结果进行比较。灰分为1.32–2.87 g/100 g，反映其无机元素储量存在品种差异；蛋白质为6.35–13.48 g/100 g，脂质为8.6–13.79 g/100 g，碳水化合物为72.18–83.60 g/100 g。Niagara Branca果渣蛋白较低而碳水化合物较高，研究认为这与其未经历发酵有关。总酚含量介于566.73–1842.78 mg GAE/100 g，其中Merlot_2、Saperavi_DC、Maximus和Pinot最高，而Magna、Niagara Branca、Cabernet Franc及mixed pomace较低。该部分研究得出的核心结论是：巴西葡萄果渣具有较高多酚储量，但品种、地理来源及采收加工时间会显著影响其总酚水平。
在“3.2. Quantification of Essential Inorganic Elements”部分，研究人员测定了Ca、Cu、Fe、K、Mg、Mn、Na、P和Zn等必需元素。结果表明，多数元素在各果渣间差异显著。Niagara Branca对多数元素表现为最低水平；Bourskava的Ca和Cu最高；Saperavi_DC与Merlot的Ca含量也较高；mixed pomace的Fe、K和Zn最高；Maximus的Mg和P最高；Pinot的Na最高，Cabernet Franc的Mn最高。该部分结论说明，葡萄果渣可作为矿物质来源，但其矿物谱受品种及潜在栽培环境因素影响明显，不能将某一品种结果简单外推到全部果渣类型。
在“3.3. Total Content of Trace Inorganic Elements”部分，研究评估了Al、Co、As、Se、Mo、Cd、Sb、Ba、Hg和Pb等痕量元素。结果显示，各品种在痕量元素组成上也存在显著差异。Se和Mo作为健康相关必需痕量元素，其水平在不同样品间波动明显：Niagara Branca的Se最低而Mo最高，Saperavi的Se最高，Merlot的Mo最低。对于潜在有毒元素，As、Cd、Pb和Hg在部分样品中达到可检出水平，但整体未超过巴西法规对相应食品规定的最高限量；若按每日摄入15 g葡萄果渣粉、成人体重60 kg进行暴露估算，各痕量元素暴露量均低于对应健康指导值，其中Al和Co的相对贡献最高，但仍未超过毒理学参考限值。该部分得出的结论是，在设定消费情景下，葡萄果渣作为食品原料的痕量元素风险总体较低，但仍应持续监测。
在“3.4. Bioaccessibility of Essential and Trace Inorganic Elements and Phenolic Compounds”部分，研究重点由“含量”转向“可利用性”。结果显示，Ca、Fe和Zn的生物可及性很低，其中仅Saperavi_DC的Ca具有可定量生物可及部分，且比例仅1.7%；Fe和Zn虽然总量可测，但生物可及部分低于定量限。研究结合文献指出，这可能与果渣中黄酮和单宁等酚类化合物与二价金属离子形成难溶络合物有关，也可能与Ca与果胶等膳食纤维形成不溶复合物有关。相较之下，Mg生物可及性约为27–30%，各样品间无显著差异；Cu为5.5–13%，Pinot和Merlot_2最高；Mn为1–14%，Saperavi_DC较高；P为16–26%，Maximus最高。酚类化合物在胃相（GP）和肠相（IP）中的生物可及性分别约为5.95–13.79%和6.98–19.18%，Pinot最高。该部分研究说明，葡萄果渣中虽然富含酚类和矿物质，但真正可在消化过程中释放出来的比例有限，且受基质结构、pH、酶作用以及酚类与蛋白、碳水化合物、矿物离子之间相互作用的显著影响。对痕量元素而言，Al生物可及性为2.3–13%，As在部分样品中可达较高比例，Co为29–72%，Ba为1.1–9%或低于定量限，提示风险评估亦需纳入生物可及性视角。
在“3.5. Principal Component Analysis (PCA)”部分，研究人员通过主成分分析整合常规组成、总酚及无机元素数据，以揭示样品间相关性。PCA模型解释了85.82%的总方差，前两主成分解释75.72%的变异。结果将发酵型葡萄果渣大致区分为3组：Maximus、Merlot_2和Bourskava因脂质含量较高而聚类；Pinot、Merlot、Saperavi和Saperavi_DC因总碳水化合物及Mg含量较高而聚类；Cabernet Franc、BRS Carmen和Marselan因Na和Mg组成相似而聚类。Magna与Co含量关联突出，mixed pomace则因蛋白质、灰分、K、Fe、Zn及多种痕量元素较高而与其他样品分离。该部分结论表明，葡萄果渣的化学组成具有明显多变量分布特征，不同品种果渣可表现出不同的营养与安全性画像。
讨论部分的核心在于，葡萄果渣作为葡萄加工副产物，兼具营养潜力与复杂性。一方面，其总酚、蛋白质、脂质及多种必需元素含量提示其可作为食品配料实现高值化利用；另一方面，生物可及性结果表明，总含量并不能直接代表营养贡献，尤其是Ca、Fe和Zn等关键元素在消化条件下释放率较低。研究还指出，果渣中纤维、单宁、花色苷（anthocyanins）和原花青素（proanthocyanidins）等成分之间的相互作用，是限制矿物质和酚类释放的重要因素。与此同时，痕量元素尽管在总量和可及性上存在品种差异，但在本研究设定摄入量下总体风险可控。因此，葡萄果渣的食品应用前景不应仅基于“富含某些成分”的表面认知，而应建立在成分谱、生物可及性和安全暴露综合评估的基础上。
研究结论部分可译为：本研究评估了巴西圣保罗州和南里奥格兰德州生产的葡萄果渣的常规组成、总酚类化合物、必需元素和痕量元素，以及部分选定成分的体外生物可及性。结果表明，不同果渣样品在酚类化合物和矿物质组成方面存在明显差异。尽管这些果渣具有较高的总酚类化合物和必需元素含量，但其生物可及部分总体上为低至中等水平，尤其是Ca、Fe和Zn。这些结果强调，在评估葡萄果渣营养相关性时，除总组成外还必须考虑生物可及性。As、Cd、Pb和Hg等潜在有毒元素的检出浓度均低于巴西法规规定的最高限值。基于每日摄入15 g葡萄果渣粉的暴露评估表明，各痕量元素的估计暴露值均低于相应的健康指导值。尽管Al和Co相对于健康指导值的贡献比例最高，但在所设定食用情景下，没有样品超过毒理学参考限值。样品间观察到的组成差异可能与葡萄品种和栽培条件等因素有关，但这些变量未被直接研究。总体而言，本研究结果有助于巴西葡萄果渣的化学表征，并为其作为食品配方中高附加值农工副产物的进一步应用研究提供支持。
