钝顶螺旋藻醋中生物活性谱的综合表征

《Foods》：Comprehensive Characterization of the Bioactive Profile in Spirulina platensis Vinegar

　　

研究人员评估了基于钝顶螺旋藻的醋（SV）与苹果醋（AV）相比的生物活性特性，重点关注有机酸、酚类化合物、抗氧化能力和体外生物可及性。SV显示出显著增强的生物活性谱，关键化合物如没食子酸（gallic acid，86.99 ± 0.14 mg/L）、琥珀酸（succinic acid，15,859.43 ± 147.24 mg/L）和莽草酸（shikimic acid，147.13 ± 1.37 mg/L）含量更高，表明存在活跃的发酵驱动生物转化。此外，螺旋藻粉（SP）中存在的植酸（phytic acid，494.43 ± 5.57 mg/L）在发酵后被完全消除。重要的是，基于ABTS（2,2-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）测定，SV的生物可及抗氧化能力（25.68 ± 0.06 μmol TE/mL）显著高于AV（8.68 ± 0.04 μmol TE/mL）。主成分分析（PCA）证实有机酸是生物活性潜力的主要驱动因素，而酚类化合物则促进了组成分异。总体而言，这些结果表明钝顶螺旋藻是生产具有增强生物活性和生物可及性的功能醋的有前途的原料。

**论文解读：钝顶螺旋藻醋中生物活性谱的综合表征**

**研究背景与目的**
微藻作为生物活性化合物的丰富来源，在环境可持续性和功能性食品开发中备受关注。其中，钝顶螺旋藻（*Spirulina platensis*）凭借其高蛋白质（占干重60%–70%）、多糖、多不饱和脂肪酸、类胡萝卜素、B族维生素及矿物质（如K、Mg、Zn、Fe、Ca、Se、Mn）等营养成分，被美国食品药品监督管理局（FDA）授予“公认安全”（GRAS）状态，世界卫生组织（WHO）更将其称为“未来最佳食品”。螺旋藻还具有抗氧化、免疫增强、抗炎、心血管保护等多种健康功效。然而，现有研究多集中于螺旋藻作为直接食品原料的应用，如酸奶、蜂蜜、运动饮料等，其在发酵醋生产中的潜力尚未充分探索。醋作为一种传统发酵食品，其生物活性（如抗氧化、抗菌、降血糖等）高度依赖于原料种类及发酵过程中的生化转化。苹果醋（AV）虽为常见产品，但其生物活性成分有限。基于此，本研究人员提出假设：以螺旋藻为底物进行发酵制备的醋（SV），可能通过富集有机酸和酚类化合物并改善生物可及性，呈现出优于常规苹果醋的功能特性。该研究旨在全面表征SV的有机酸谱、酚类化合物谱、抗氧化能力及体外生物可及性，并与螺旋藻粉（SP）和苹果醋（AV）进行比较，阐明发酵对生物活性组成的影响。论文发表于《Foods》。

**关键技术与方法**
研究人员从土耳其手工醋生产商（Vinegral, Bursa, Türkiye）获取样品，使用传统自发发酵法生产SV（添加10 g/L SP于无菌水）和AV（使用有机苹果）。核心分析技术包括：采用高效液相色谱（HPLC）结合二极管阵列检测器（DAD），通过离子交换柱分离有机酸（Sigma Aldrich有机酸试剂盒为标样）、通过C₁₈柱分离酚类化合物；利用FRAP（铁离子还原抗氧化能力）、DPPH（2,2-二苯基-1-苦肼基）、ABTS（2,2-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）和CUPRAC（铜离子还原抗氧化能力）四种方法测定抗氧化能力（AC），以Folin-Ciocalteu法测定总酚含量（TPC）；通过体外模拟酶消化提取可萃取酚类部分（EPF）、可水解酚类部分（HPF）和生物可及酚类部分（BPF），并计算生物可及性百分比（B%）。数据经t检验和主成分分析（PCA）进行统计评估。

**研究结果**
**3.1 pH和总酸度**
SV的总酸度（以乙酸当量计）为5.75 g/100 mL，显著高于AV的5.05 g/100 mL，pH值分别为2.92和2.97。该差异可能源于SP提供的易利用营养物增强了乙酸菌（AAB）的代谢活性，促进乙醇氧化为乙酸。两种醋均满足醋的酸度标准（≥4.00 g/100 mL）。

**3.2 有机酸含量**
HPLC分析显示，SV中乙酸（58.05 g/L）、琥珀酸（succinic acid，15,859.43 mg/L）、莽草酸（shikimic acid，147.13 mg/L）、酒石酸（tartaric acid，146.64 mg/L）和奎宁酸（quinic acid，125.74 mg/L）含量显著高于AV（p < 0.05），表明SP底物驱动了三羧酸（TCA）循环相关代谢物的富集。植酸（phytic acid）仅在SP中检出（494.43 mg/L），发酵后完全消除，归因于微生物植酸酶的水解作用，降低了抗营养因子。草酸二水合物、己二酸、L-(+)-乳酸和丁酸仅在AV中检出，可作为AV的特征有机酸。

**3.3 酚类化合物含量**
SV中没食子酸（gallic acid）含量（86.99 mg/L）约为AV（9.59 mg/L）的9倍，而SP中仅含0.99 mg/kg，提示发酵过程中单宁酶等水解酶促进了复杂酚的转化。槲皮素（quercetin，2.29 mg/L）和o-香豆酸（o-coumaric acid，0.76 mg/L）在SV中亦较高。相反，原儿茶酸、p-香豆酸、芦丁、阿魏酸、反式肉桂酸和橙皮苷在AV中显著更高（p < 0.05）。白藜芦醇未检出。这些模式表明发酵诱导了化合物特异性的酶促转化（如水解、脱羧、氧化和甲基化），而非均匀增减。

**3.4 生物活性潜力**
在所有四个抗氧化能力测定中，SV的EPF、HPF和BPF值均显著高于AV和SP（p < 0.05）。例如，ABTS测定中，SV的生物可及抗氧化能力为25.68 ± 0.06 μmol TE/mL，而AV为8.68 ± 0.04 μmol TE/mL。SV的TPC亦最高。高没食子酸含量（强还原性）与发酵产生的有机酸协同作用，可能是SV在FRAP和CUPRAC测定中表现出更高还原力的主要原因。生物可及性百分比计算表明，SV中抗氧化成分在模拟消化后更易释放，部分归因于低分子量酚酸（如没食子酸）的占比增加。

**3.5 主成分分析**
PCA共提取两个主成分，累计解释100%方差。PC1（61.3%）主要由总有机酸和AC参数（TPC、DPPH、ABTS、FRAP的载荷值均>0.96）以及苹果酸、酒石酸、柠檬酸、琥珀酸等高载荷变量驱动，反映总体生物活性富集。PC2（38.4%）由特定有机酸（草酸、乳酸、富马酸）和酚类化合物（没食子酸载荷0.989、香豆素载荷0.991等）主导，区分样品基于组成差异而非定量差异。SV沿PC2的独特定位证实了发酵诱导的酚类转化，而非简单浓度变化。

**讨论与结论**
讨论部分强调，发酵不仅增加了生物活性化合物的含量，还引发了结构转化，如植酸消失与没食子酸显著升高。不同底物（螺旋藻 vs 苹果）导致AAB和乳酸菌（LAB）代谢路径差异，进而影响有机酸和酚类谱。SV的高莽草酸（147.13 mg/L）和酒石酸水平赋予其潜在的神经保护和降压功能。需注意，本结果基于单批次发酵和体外方法，需进一步细胞和体内实验验证。
**研究结论翻译：** 本研究评估了螺旋藻粉（SP）在传统醋发酵中的应用。与苹果醋（AV）相比，基于钝顶螺旋藻的醋（SV）因其有机酸组成和酚类谱而表现出更高的生物活性潜力。乙酸、琥珀酸和莽草酸含量的升高，以及没食子酸的增加，表明基于SP的发酵可实现组成富集和功能改善。酚类化合物并非简单增加或减少，而是可能发生结构转化，将复杂酚转化为更简单、更生物可及的形式。SV与AV之间的差异也表明底物类型对代谢路径及最终生物活性组成的影响。PCA结果指出，有机酸对整体生物活性潜力有显著影响，而酚类化合物是样品组成区分的关键驱动因素。最终，钝顶螺旋藻有潜力成为生产醋的有前途底物，有助于开发具有增强生物活性特性的功能富集产品。需注意，这些发现基于体外方法，可能限制对功能效果的直接解读；因此，尚需要基于细胞和体内模型的研究来确认SV的生物相关性和功能特性。