綜述雜豆酚類化合物多樣性的影響因素

李昱昊，宋蕭蕭，聶少平，Cui Steve W.，2，謝明勇，殷軍藝*

（1 南昌大學(xué)食品科學(xué)與資源挖掘全國重點實驗室 中國-加拿大食品科學(xué)與技術(shù)聯(lián)合實驗室（南昌）江西省生物活性多糖重點實驗室 南昌330047 2 加拿大農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)食品部圭爾夫食品研究中心 加拿大安大略NIG5C9）

豆類是世界上食用最廣泛的食物之一，有著近1 萬年的悠久歷史[1]。作為營養(yǎng)豐富的可持續(xù)食物資源，豆類是緩解糧食短缺的重要候選者。迄今為止，在1 300 多種的豆科植物中，只有20 種常被人們食用。聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（Food and Agriculture Organization of the United Nations）將雜豆定義為除大豆、花生及作為蔬菜收獲的豆類等高脂肪豆科植物之外的干收豆科作物，也稱為干豆[2]。雜豆富含蛋白質(zhì)、維生素和礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分，有較高的食用價值。作為世界雜豆生產(chǎn)大國，我國雜豆種類繁多，主要種屬有綠豆、豌豆、紅豆、云扁豆、豇豆及蠶豆等[3]。隨著我國人民生活水平的提高，對雜豆的需求將顯著增加，這與雜豆含有豐富的活性成分密不可分，其所富含的酚類化合物具有多種功能活性，例如抗氧化[4]、抗炎[5]和抗糖尿病[6]等。

酚類化合物是由莽草酸、苯丙烷和乙酸代謝途徑合成的一大類次生代謝物，其種類繁多且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是雜豆重要的活性化合物之一。酚類化合物的組成與含量影響雜豆的種皮顏色、感官特征及營養(yǎng)特性。如圖1 所示，雜豆酚類化合物的種類主要由酚酸類、黃酮類、原花青素和香豆素等組成，并以游離、酯化或不溶性結(jié)合態(tài)的形式存在，其中不溶性結(jié)合酚類較為豐富，主要分布于雜豆的子葉和種皮部分[7]。表1 總結(jié)了常見雜豆的主要酚類化合物，可以發(fā)現(xiàn)原兒茶酸、沒食子酸、對羥基苯甲酸、香豆酸是各品種雜豆最常見的酚類化合物，并且雜豆酚類化合物糖苷種類存在差異。由于基因型、環(huán)境及加工方式的影響，雜豆酚類化合物生物合成出現(xiàn)差異，并呈現(xiàn)出種類多、含量各異和功能活性多樣性的趨勢。

圖1 雜豆主要酚類化合物分類和化學(xué)結(jié)構(gòu)[8]Fig.1 Classification and chemical structure of the main phenolic compounds of pulses[8]

本文概述影響雜豆酚類化合物多樣性的因素，包括雜豆酚類化合物的提取、定性與定量方法。在此基礎(chǔ)上，論述種屬與產(chǎn)地、生長與貯藏過程及加工過程對雜豆酚類化合物多樣性的影響，并闡述雜豆酚類化合物多樣性面臨的問題以及未來發(fā)展方向，旨在為雜豆酚類化合物多樣性的形成機制及雜豆育種等研究提供理論參考。

1 酚類化合物的提取方法

由于酚類化合物提取的完整性直接影響其后續(xù)的定性、定量結(jié)果，因此酚類化合物的有效提取是多樣性分析非常重要的環(huán)節(jié)。常用的有機溶劑萃取法能有效提取雜豆可溶性酚類化合物，而與細(xì)胞壁結(jié)合的酚類化合物，需要預(yù)先使用酸堿或酶水解法，將結(jié)合態(tài)酚類化合物釋放出來。其次，有機溶劑的極性將決定溶劑系統(tǒng)對酚類化合物的選擇性，進(jìn)而影響雜豆總酚含量測定結(jié)果。黃豌豆、綠豆和鷹嘴豆的50%丙酮提取物總酚含量最高，而70%丙酮（+0.5%乙酸）溶液能有效提取黑豆、扁豆和紅蕓豆的酚類化合物[17]。另外，非極性溶劑更適用于提取豆類種子的酚類化合物[18]，然而至今沒有一種標(biāo)準(zhǔn)化的提取溶劑完全適用于植物材料全部酚類的提取[19]。

近年來，雜豆酚類化合物的提取方法正朝著清潔高效、影響更小的替代溶劑方向發(fā)展。新型提取方法主要通過縮短處理時間和降低能耗等方式，改善雜豆酚類化合物的提取效果，例如微波輔助萃取法[20]?？傊?，雜豆酚類化合物的提取效率取決于許多物理化學(xué)參數(shù)，提取參數(shù)的確定必須在酚類化合物的分配和避免結(jié)構(gòu)破壞之間有合適的折中。然而，當(dāng)酚類化合物以簡單或高度聚合的結(jié)構(gòu)形式存在，或者與其它各種植物基質(zhì)成分形成復(fù)合物時，雜豆酚類化合物的提取難度將增大。需要依據(jù)樣本類型及預(yù)期成分選擇和調(diào)整提取方法，例如適當(dāng)采用水解或消化步驟，以將共軛形式的酚類化合物釋放為其苷元形式[21]。

2 酚類化合物的分析方法

雜豆酚類化合物的定性與定量是酚類化合物多樣性研究中的重要環(huán)節(jié)，因為方法的選擇直接影響結(jié)果的準(zhǔn)確性，并涉及到多樣性機理的探究。表2 總結(jié)了雜豆酚類化合物的定性與定量方法。一方面，二級管陣列檢測器（DAD 或PDA）是最常用的兩種液相檢測器。另一方面，液相串聯(lián)高分辨質(zhì)譜技術(shù)常用于雜豆酚類化合物的鑒定，例如超高效液相串聯(lián)飛行時間質(zhì)譜（UPLC-QTOF-MS）。

表2 常見雜豆酚類化合物定性與定量方法比較Table 2 Comparison of qualitative and quantitative methods for phenolic compounds of pulses

2.1 定性方法

色譜耦合各類液相檢測器技術(shù)常用于雜豆酚類化合物的定性工作。液相檢測器主要為紫外-可見光檢測器（UV/vis）及二級管陣列檢測器（DAD或PDA），而需要標(biāo)準(zhǔn)化合物對液相洗脫峰定性分析。此外，盡管單一的色譜峰面積定量分析能夠直觀展現(xiàn)酚類化合物的差異，但是容易忽略酚類化合物單體的變化趨勢[31]。近年來，配備電噴霧離子源（ESI）和DAD 檢測器的液相色譜串聯(lián)高分辨質(zhì)譜（HPLC-MS）對于鑒定雜豆酚類化合物至關(guān)重要，例如未知酚類化合物的表征[32]和糖苷鍵的識別[12]。另外，完善的液相色譜分離方法能夠避免或減少酚類化合物異構(gòu)體的共流出對定性結(jié)果的影響，例如反向C18色譜柱可以有效分離蠶豆原花青素低聚物[35]?？傮w而言，基于光電檢測器和質(zhì)譜方法的鑒定結(jié)果只是臨時的，需要與標(biāo)準(zhǔn)對照品相比較，然而大量購買酚類化合物標(biāo)準(zhǔn)品面臨一定挑戰(zhàn)。

2.2 定量方法

長期以來，F(xiàn)olin-Ciocalteu 比色法是量化雜豆總酚的主要方法，而其它干擾物質(zhì)（VC、脫氧抗壞血酸及還原糖等）會與比色法所用的試劑反應(yīng)，從而影響結(jié)果的準(zhǔn)確性[36]。另外，UV/vis 可用于探究不同類別的酚類化合物含量差異，而無法解決最大吸收波長相同的酚類化合物共洗脫問題[37-38]。為解決上述問題，液相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜的動態(tài)多反應(yīng)監(jiān)測掃描（MRM）模式可消除由共洗脫引起濃度過高的估計[39]。隨著儀器與方法的發(fā)展，更多的方法開始應(yīng)用于酚類化合物含量趨勢的研究，例如基于基因分型芯片的全基因組關(guān)聯(lián)分析可用于表征與雜豆總酚含量顯著相關(guān)的遺傳基因[40]。

3 影響雜豆酚類化合物多樣性的因素

在雜豆的生長、貯藏和加工過程中，受多種外在因素影響，它的內(nèi)外組織結(jié)構(gòu)會發(fā)生不同形式的變化，直接影響酚類化合物的多樣性。圖2 可以看出，不同因素對雜豆酚類化合物含量的總體影響趨勢存在差異。一方面，雜豆栽培涉及基因-環(huán)境的相互作用，許多重要的農(nóng)藝性狀和品質(zhì)特性受到栽培條件的強烈影響，包括光照強度、氣溫、降水量和土壤特性等自然條件，以及灌溉方式、種植技術(shù)及人造光源等人為條件。另一方面，雜豆貯藏與加工過程伴隨著酚類化合物的釋放、降解和合成等過程。正是上述復(fù)雜多樣的影響因素，使得雜豆酚類化合物含量與組成呈現(xiàn)出多樣性變化。

圖2 不同因素影響雜豆酚類化合物含量的總體趨勢Fig.2 General trends in the phenolic content of pulses as influenced by different factors

3.1 種屬與產(chǎn)地的影響

雜豆種屬基因型的差異影響雜豆生長發(fā)育的轉(zhuǎn)錄表達(dá)及次生代謝產(chǎn)物合成與分解能力。如表3 所示，不同品種雜豆的總酚含量差異較大。種屬差異影響著雜豆總酚含量和酚類化合物的組成，并且彩色種皮的雜豆有著較高的總酚含量，例如紅色和斑駁種皮基因型菜豆的酚類化合物含量高于白色種皮基因型[41]?；蛐蜎Q定雜豆的種皮顏色，并且每個基因座位上2 個等位基因的顯性和隱性組合決定著4 種基本的種皮顏色，即棕色（Ggc Tgc）、灰色（Ggc tgc）、棕褐色（ggc Tgc）和綠色（ggc tgc）[42]。在以往的研究中已經(jīng)證實基因型差異將賦予不同種皮顏色雜豆的酚類化合物組成差異，例如具有純合隱形tgc 等位基因型的綠色和灰色扁豆的種皮，其黃酮-3-醇、原花青素和部分黃酮醇的相對含量較高[43]。來源于同一市場的同種顏色蕓豆，其酚類化合物分布及組成仍然表現(xiàn)出相當(dāng)大的差異，并且同一類別蕓豆的遺傳來源沒有基本統(tǒng)一特征，較為合理的解釋是雜豆發(fā)生基因趨同[44]。由于不同品種雜豆對環(huán)境條件的適應(yīng)性差異，基因趨同可以使得受馴化的雜豆品種獲得獨特的性狀與形貌特征，并表現(xiàn)出不同的優(yōu)勢性狀，例如不受干旱條件影響的Gialet，以及總酚含量較高的Maron[45]。然而，現(xiàn)階段的研究忽略了野生品種或栽培品種等地方品種的酚類化合物變化，更加關(guān)注的是改良品種，而栽培雜豆和野生雜豆的總酚含量受高遺傳變異和環(huán)境的影響[46]。

表3 種屬與產(chǎn)地對雜豆總酚含量的影響Table 3 Effect of variety and origin on the total phenolic content of pulses

產(chǎn)地差異影響雜豆酚類化合物的含量與組成分布，主要的原因是不同氣候條件及地理環(huán)境等自然因素導(dǎo)致與酚類生物合成相關(guān)的代謝通路差異表達(dá)，例如高水平的光照強度會增加脂質(zhì)過氧化引起的損傷程度，酚類化合物的增多可能會為這種損害提供一定的保護(hù)，因為該機制與脯氨酸連接的戊糖磷酸途徑對紫外線脅迫的反應(yīng)有關(guān)[53-54]。栽培環(huán)境的差異導(dǎo)致不同品種雜豆的酚類化合物單體含量差異顯著，例如槲皮素和金雀異黃素[55]。另外，遺傳變異與環(huán)境的雙重影響會對酚類化合物含量造成差異，例如有研究顯示中國不同地區(qū)的75 個豌豆品種總酚含量范圍為0.27～1.95 mg GAE/g dw[56]。

一般而言，不同品種雜豆生長在不同環(huán)境下的情況十分常見，此時基因型-環(huán)境的相互作用非常重要。環(huán)境因素對扁豆總酚含量的影響大于基因型效應(yīng)，并且年份變化顯著影響同一環(huán)境條件栽培雜豆的酚類化合物組成[57]。此外，高海拔生長環(huán)境迫使雜豆通過增加抗氧化物的合成來應(yīng)對環(huán)境壓力，使得高海拔栽培雜豆的酚類化合物含量更高[58]。同時，雜豆的高海拔種植往往帶來高強度的紫外線照射，這會促使脂質(zhì)過氧化損傷加重，進(jìn)而激活酚類化合物生物合成通路[59]，使得雜豆在生長過程中能合成更多的酚類化合物，例如高海拔種植的紅小豆有著更高的酚類化合物含量[60]。

綜上所述，品種和產(chǎn)地的影響更多地體現(xiàn)在與酚類化合物合成相關(guān)的代謝表達(dá)差異，進(jìn)而影響雜豆最終的酚類化合物組成分布與含量。就雜豆品種與產(chǎn)地溯源而言，未來的研究應(yīng)傾向于研究基因型、地理條件及氣候等綜合因素對酚類化合物富集的綜合影響，不再僅僅局限于單一變量的研究工作。

3.2 生長與儲藏過程的影響

眾所周知，酚類化合物是植物次生代謝與防御反應(yīng)的重要組成部分。非生物脅迫影響酚類化合物的生物合成過程，并引發(fā)脅迫感知等相關(guān)信號通路的激活[61-62]。這一過程中，植物所產(chǎn)生的活性氧副產(chǎn)物會損害細(xì)胞成分，迫使植物刺激抗氧化酶活性，從而刺激酚類化合物的合成，并建立一系列反應(yīng)體系來應(yīng)對活性氧的侵害[63-64]。因此，雜豆生長過程受灌溉、土壤、光照、施肥及其它人為因素的影響，導(dǎo)致酚類化合物的富集效果存在差異。一方面，土壤對于雜豆生長過程中酚類化合物合成有著較大作用，例如：土壤肥力及根瘤數(shù)量更佳的改良土壤對豇豆酚類化合物的富集具有促進(jìn)作用[65]，以及菌肥和果渣堆肥能夠提高雜豆酚類化合物的含量[66-67]。另外，殺蟲劑與化肥的缺乏使得有機雜豆更易受到生物脅迫的影響，導(dǎo)致雜豆中參與天然防御機制的酚類化合物的生成，進(jìn)而導(dǎo)致總酚含量增加，例如：有機黑豆的總酚含量比非有機黑豆高28%[68]。另一方面，限制性灌溉和水分脅迫環(huán)境同樣會導(dǎo)致菜豆酚類化合物含量的增加[64]。然而，環(huán)境因素發(fā)生變化的同時，不同種屬雜豆的酚類化合物變化情況并非完全一致。當(dāng)豌豆、蠶豆和扁豆暴露于不斷上升的大氣CO2濃度時，CO2濃度的升高將誘導(dǎo)蠶豆酚類化合物的積累，而對豌豆與扁豆的次級代謝物的水平?jīng)]有影響[69]，這可能涉及到不同種屬雜豆的代謝調(diào)控機制差異。除此之外，受控條件下的人造光源對生長時期的雜豆酚類化合物的生物合成具有誘導(dǎo)作用，特別是藍(lán)光可有效誘導(dǎo)花青素生物合成[70]。因此，環(huán)境變量影響雜豆發(fā)育階段的酚類化合物生物合成，需要對變量進(jìn)行精細(xì)控制，這將有助于在受控的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中富集更多酚類化合物。

貯藏環(huán)境對成熟雜豆酚類化合物的含量與組成至關(guān)重要。貯藏期間的各種環(huán)境條件，如溫度、濕度和光源等，會影響雜豆的代謝激活與酚類的生物合成途徑[71]。首先，環(huán)境氧所引起的氧化過程是導(dǎo)致雜豆變色的主要因素[72]，而變色過程涉及到酚類化合物的氧化降解，尤其是單寧和花青素類。其次，高溫加速貯藏雜豆種皮顏色的加深，同時也將引起雜豆種皮及子葉化學(xué)成分的變化，并且酚類化合物的聚合及高溫氧化降解是酚類化合物減少的重要原因[73]，甚至低溫冷藏或真空包裝仍然無法避免貯藏菜豆總酚含量的下降，然而可減緩下降趨勢[74]。另外，光源的存在同樣會導(dǎo)致貯藏雜豆總酚含量下降，而不同于溫度的影響機制，光源只能影響雜豆種皮。在光源條件下儲藏12 個月后，雜豆種皮總酚含量顯著減少，而子葉的總酚含量無顯著變化，這是因為種皮可以阻擋或過濾光源[73]。除此之外，較高的相對濕度環(huán)境下貯藏的菜豆豆皮變黑，且原花青素B 型二聚體、表兒茶素和山奈酚含量較少[71]。另外，當(dāng)貯藏雜豆的細(xì)胞膜受到高水分脅迫時，其總酚含量下降，并且貯藏雜豆種皮顏色變深[75-76]。貯藏過程對雜豆酚類化合物的影響，除了雜豆表觀性質(zhì)的改變，還必須考慮貯藏過程的內(nèi)源性酶對雜豆酚類化合物的影響。扁豆貯藏過程的酶促和非酶促反應(yīng)使原花青素聚合，導(dǎo)致它們與細(xì)胞壁的成分交聯(lián)，從而低聚物的可提取性降低，使得黃烷-3-醇和原花青素含量減少，而復(fù)雜酚類化合物降解成低分子質(zhì)量酚類化合物，使得其酚酸和黃酮的含量有所增加[77]。另外，采后UV-C 輻射能破壞植物DNA，并間接刺激植物的防御機制，從而誘導(dǎo)綠豆的苯丙氨酸解氨酶活性增強，以此觸發(fā)酚類生物合成通路[78]?？傊?，貯藏期間雜豆的總酚含量普遍呈下降趨勢，合理地控制雜豆含水量、光照強度及環(huán)境溫度，或采用真空包裝和氣調(diào)包裝可減緩這一過程。

3.3 加工的影響

雜豆的加工涉及各種形式的處理，如浸泡、發(fā)芽、熱處理和發(fā)酵等。如表4 所示，在加工過程中，各種條件會影響雜豆的總酚含量，內(nèi)源性酚類化合物可能會損失，甚至失去原有的抗氧化活性。相反，加工處理可破壞雜豆細(xì)胞壁與細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致部分酚類化合物的釋放。因此研究不同加工方式對雜豆酚類化合物影響的系統(tǒng)性規(guī)律，對雜豆加工方法的改良與創(chuàng)新具有指導(dǎo)意義。

表4 加工對雜豆總酚含量的影響Table 4 Effect of processing on total phenolic content of pulses

浸泡是一個軟化雜豆種子細(xì)胞壁組織、改善烹飪效果的過程。一方面，浸泡處理使得雜豆的水溶性酚類化合物流失在浸泡水中，導(dǎo)致總酚含量出現(xiàn)不同程度的下降，并且與浸泡時間成正比[85]。雜豆酚類化合物損失在浸泡水中，而超過50%的酚類化合物仍保留在皮層和子葉中，且雜豆酚類化合物的流失程度依賴于品種，需要根據(jù)品種調(diào)整浸泡過程[86]。酚類化合物的損失需要歸咎于酚類化合物在雜豆基質(zhì)中的擴散作用，例如：浸泡過程促進(jìn)與細(xì)胞壁緊密結(jié)合的一些酚類化合物（如蘆丁、飛燕草素-3-葡萄糖苷和槲皮素）的溶出與釋放[87]。另一方面，浸泡過程能破壞雜豆酚類化合物與大分子化合物（多糖或蛋白）的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，促使結(jié)合態(tài)酚類化合物變成游離態(tài)，例如：綠豆的咖啡酸變?yōu)橛坞x態(tài)，并且總酚含量增加23.17%[79]。因此，保留雜豆烹飪過程中的浸泡水可作為改善雜豆健康特性的一種策略。

發(fā)芽是一個復(fù)雜的生化過程，涉及到化合物的分解與合成[88]。在雜豆發(fā)芽過程中，雜豆內(nèi)源酶的激活改善了酚類化合物組成與含量。發(fā)芽過程的酶促作用使得發(fā)芽黑豆富集甲氧基化花青素[89]，并且整個過程受多個外在因素影響，例如：超聲[88]、溫度[90]、光照[91]及時間[92]等。在雜豆發(fā)芽過程中，雜豆細(xì)胞壁的分解使得不溶性結(jié)合酚類化合物水解為可溶性結(jié)合形式，與此同時，轉(zhuǎn)移酶的作用使得可溶性游離酚類化合物轉(zhuǎn)化為可溶性結(jié)合形式，例如：以可溶性結(jié)合形式存在的阿福豆素、櫻黃素及刺芒柄花素的含量增加[31]。除此之外，雜豆發(fā)芽過程的脅迫處理能激發(fā)以黃酮生物合成通路為介導(dǎo)的防御反應(yīng)。不同誘導(dǎo)劑（如抗壞血酸、葉酸和谷氨酸等）能激活苯丙烷途徑，從而導(dǎo)致黃烷-3-醇和花青素的減少，以及促進(jìn)黃烷醇及其糖苷的合成[93]。需要注意的是，苯丙烷生物合成前體（苯丙氨酸和酪氨酸）是限制酚類生物合成的關(guān)鍵因素[94]?？偟膩碚f，合理控制雜豆發(fā)芽過程中的外在條件可作為富集酚類化合物的一種有效途徑。

作為雜豆最常見的加工方式，熱處理過程可將雜豆加工成即食食品。水熱處理是家庭烹飪以及食品工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的加工方法，可軟化豆類的質(zhì)地，并且有效地減少或滅活抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)[95]。一方面，水熱處理可以破壞雜豆的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，促使酚類化合物溶出，并且水熱處理過程導(dǎo)致的酚類化合物損失似乎是不可避免的[81]。不僅如此，蒸煮壓力和時間影響種皮、子葉和蒸煮水的酚類化合物組成分布。在較長的蒸煮時間下，擴散到蒸煮用水和子葉的酚類化合物，可形成酚類-蛋白質(zhì)復(fù)合體[96]。此類穩(wěn)定的分子復(fù)合物多以氫鍵和疏水鍵形式相連，而水熱處理過程中的水解作用可以破壞其穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，使酚類化合物游離出來[97]。另一方面，不同于常規(guī)水熱處理，蒸汽爆破加工是在高溫和高壓條件下，通過瞬時釋壓促使紅豆與綠豆酚類化合物溶出的一種加工方式，而爆破過程的高溫作用將造成酚類化合物結(jié)構(gòu)的裂解[98]。熱處理過程可導(dǎo)致酚類化合物轉(zhuǎn)化為新的化合物，例如：對高溫非常敏感的花色素苷，加熱后可轉(zhuǎn)化為查爾酮[99]。綜上所述，熱處理可破壞雜豆細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，促進(jìn)酚類化合物的釋放，然而需要避免熱處理導(dǎo)致的酚類化合物轉(zhuǎn)化和裂解。

發(fā)酵是傳統(tǒng)生物加工方法之一，具有改善酚類化合物含量，提高其營養(yǎng)價值的潛力[100]。一方面，發(fā)酵過程能夠釋放游離酚醛縮合物，導(dǎo)致雜豆酚類化合物含量上升，并且乳酸菌可保護(hù)某些酚類化合物免受化學(xué)降解[101]。另一方面，發(fā)酵菌株或酵母對酚類化合物（如阿魏酸、對香豆酸或綠原酸）生物轉(zhuǎn)化的過程（圖3）涉及到脫羧酶與還原酶的作用，例如原兒茶酸脫羧后轉(zhuǎn)化為兒茶酚。其次，發(fā)酵過程的內(nèi)源性酶作用能夠水解共軛形式的酚類化合物，如在解淀粉芽孢桿菌LSSE-62 發(fā)酵的鷹嘴豆中，微生物分泌的β-葡萄糖苷酶可水解共軛形式以釋放酚類化合物，導(dǎo)致發(fā)酵后鷹嘴豆的總酚含量增加了222%[102]。植物乳桿菌發(fā)酵豇豆粉的過程，水解槲皮素糖苷的酶被激活，使得部分槲皮素糖苷（槲皮素-3-O-葡萄糖苷與槲皮素-3-O-半乳糖苷）水解為槲皮素[103]。另外，內(nèi)源性酶的激活與發(fā)酵微生物的代謝機制有關(guān)。董英麗[104]發(fā)現(xiàn)兩種不同乳酸菌（NM701 和S5-5）發(fā)酵紅豆乳的酚類化合物含量隨著發(fā)酵時間的變化情況不同，初步推測乳酸菌S5-5 沒有相關(guān)酚類生物合成的內(nèi)源性酶，并且生成可氧化原有酚類化合物的代謝產(chǎn)物。與上述研究結(jié)果不同的是，發(fā)酵過程中的酸性環(huán)境是酚類物質(zhì)減少的重要原因，低pH 環(huán)境促使酚類化合物結(jié)構(gòu)的重排與氫化物的生成[105]。因此，發(fā)酵有助于酚類化合物的釋放及結(jié)構(gòu)的變化，然而需要選擇合適的菌株。

圖3 發(fā)酵過程中酚酸可能涉及的生物轉(zhuǎn)化過程[100]Fig.3 Possible biotransformation processes involved in the fermentation of phenolic acids[100]

4 展望

基于上述影響雜豆酚類化合物多樣性因素的概述，雜豆酚類化合物多樣性受品種與產(chǎn)地、生長與貯藏及加工方式的影響，甚至是同時影響的，并且不同狀態(tài)或條件對雜豆酚類化合物多樣性的影響，涉及到酚類化合物的溶出、釋放與生物合成變化。因此，盡快圍繞雜豆構(gòu)建酚類化合物多樣性評價體系，以分析影響雜豆酚類化合物多樣性的綜合性因素，從而篩選并改良富含酚類化合物的雜豆種質(zhì)。

雜豆酚類化合物多樣性的研究，仍然存在不少亟待解決的問題。首先，在雜豆基因功能研究方面，盡管與酚類化合物的生物合成途徑相關(guān)的大部分結(jié)構(gòu)基因都已被確定，但對于合成途徑的調(diào)控研究還處于早期階段，缺乏對雜豆中調(diào)節(jié)基因的功能研究，進(jìn)而阻礙了假定的酚類生物合成途徑調(diào)節(jié)基因與基因功能的關(guān)聯(lián)性分析。其次，雜豆的地方品種正在被可滿足產(chǎn)量目標(biāo)或其它特定需求的商業(yè)品種所取代，這將導(dǎo)致某些富含酚類化合物的地方品種基因庫的丟失。另外，雜豆酚類化合物的提取方法多樣化，沒有一種通用的提取程序，需要依據(jù)樣本類型及預(yù)期成分選擇和調(diào)整提取方法，甚至在相同品種樣本的前處理方法上還未能完全統(tǒng)一，這將影響雜豆酚類化合物的全面表征與多樣性分析。最后，受樣本共同棲息地與形態(tài)相似性影響，某些雜豆樣本的不同品種之間會出現(xiàn)相互混雜的情況，造成采樣困難且可用樣本有限，進(jìn)而影響雜豆酚類化合物多樣性結(jié)果的準(zhǔn)確性。與此同時，雜豆酚類化合物如何影響人類腸道菌群多樣性及緩解氧化應(yīng)激等相關(guān)健康功效，是雜豆酚類化合物功能和活性研究領(lǐng)域亟待解決的問題。雜豆酚類化合物功能活性受其多樣性的影響，而影響機制是多方面的，需要構(gòu)建酚類化合物多樣性與活性效果的關(guān)聯(lián)性。

多年來，酚類化合物的定性與定量方法得到快速發(fā)展與改進(jìn)。一方面，部分儀器表征方法，例如高分辨質(zhì)譜，可對雜豆酚類化合物進(jìn)行快速的定量或定性分析，極大地提升了試驗效率。另一方面，高靈敏度與分辨率的表征手段將有助于未知或復(fù)雜酚類化合物的表征，以應(yīng)對雜豆樣本的酚類化合物多樣性的挑戰(zhàn)?；谙冗M(jìn)的化學(xué)表征方法，使用代謝組學(xué)技術(shù)可對雜豆樣本的多維復(fù)雜性數(shù)據(jù)進(jìn)行降維和信息挖掘，可監(jiān)測雜豆酚類化合物的變化規(guī)律，有助于識別和量化限定條件下酚類化合物組成與含量的變化規(guī)律。隨著代謝組學(xué)的發(fā)展，植物代謝組學(xué)已涉及雜豆酚類化合物合成機制和基因-環(huán)境的相互作用研究，從而挖掘雜豆酚類化合物多樣性的原因。與傳統(tǒng)方法相比，代謝組學(xué)規(guī)避了理化試驗結(jié)果的單一性，可從全局出發(fā)，探索不同狀態(tài)或條件下的差異單體酚類化合物。差異酚類化合物的發(fā)現(xiàn)為研究人員研究特定條件下雜豆酚類合成機制提供了基礎(chǔ)。除此之外，多組學(xué)聯(lián)用技術(shù)使得單一代謝組學(xué)的結(jié)果更加豐富，它的發(fā)展有助于雜豆樣本從基因、蛋白及轉(zhuǎn)錄等角度綜合分析，以解析雜豆酚類生物合成途徑及其調(diào)控因子，特別是代謝組學(xué)與轉(zhuǎn)錄組學(xué)的聯(lián)合分析，有助于確定參與特定代謝物生物合成的候選基因。

另外，注重采用組學(xué)技術(shù)研究與雜豆生長發(fā)育相關(guān)的代謝機制，并延伸至蛋白表達(dá)及基因修飾等領(lǐng)域，這有助于改良雜豆種植方法，從而富集更多酚類化合物及改善雜豆品質(zhì)。這將為專注于提高總酚含量和探尋雜豆酚類化合物生物多樣性提供幫助，這也為雜豆育種計劃提供有用的信息。