关键词：
膳食果蔬
植物化学物
抗氧化相互作用规律
预测体系
摘要：
果蔬中的植物化学物具有广泛的抗氧化活性,对人类健康至关重要。然而,因膳食中存在多种植物食材,单一植物化学物的摄入不符合日常膳食习惯。多种植物化学物之间存在复杂的抗氧化相互作用,具体表现为在氧化还原循环中相互转化、促进抗氧化基因的表达和抗氧化酶的合成等途径,增强整体抗氧化能力。深入了解植物化学物间的抗氧化相互作用有助于制定健康饮食结构,推荐更科学的膳食搭配,并为抗氧化剂和营养补充剂的开发提供理论基础,预防和治疗氧化应激相关疾病提供指导。当前,果蔬抗氧化相互作用研究仍有局限性,基于大数据时代,能否建立不同类型植物化学物相互作用的预测模型,对更深入研究不同类植物化学物在多样性比例下的相互作用机制、全面考察果蔬中植物化学物的复杂关系、指导居民膳食搭配具有重要意义,是新时代食品科学面临的挑战之一。
本文通过检索果蔬主要植物化学物分析鉴定相关文献,比较不同果蔬中主要的酚类化合物与类胡萝卜素的出现频次和抗氧化活性,筛选出具有显著抗氧化活性的化合物。其次,利用DPPH自由基模型和ABTS自由基模型研究这些化合物在不同比例下的抗氧化活性及相互作用,深入揭示果蔬之间的抗氧化相互作用规律。最后,基于前期研究成果,利用Python语言构建了基于多目标优化数学理论的抗氧化预测体系,预测果蔬复配后整体抗氧化效果并加以实验验证。主要研究成果如下:
1.通过对果蔬中总酚、总黄酮和总类胡萝卜素含量与抗氧化活性的相关性进行研究,发现它们之间存在显著的关联。基于文献检索的基础上,我们发现酚类化合物在果蔬中频次分布前5种依次是槲皮素、对香豆酸、绿原酸、山奈酚和阿魏酸,类胡萝卜素在果蔬中频次分布前5种依次是β-胡萝卜素、叶黄素、番茄红素、α-胡萝卜素和β-隐黄质。综合考虑酚类化合物与类胡萝卜素在果蔬中的频次分布及它们的抗氧化活性,我们最终筛选出9种酚类化合物（包括阿魏酸、咖啡酸、没食子酸、丁香酸、槲皮素、山奈酚、芦丁、表儿茶素和木犀草素）和3种类胡萝卜素（包括β-胡萝卜素、番茄红素和叶黄素）作为进一步实验的研究对象。
2.对相同类型植物化学物之间的抗氧化相互作用研究发现,在DPPH自由基模型中,阿魏酸、没食子酸、槲皮素、芦丁与其它酚类化合物复配多表现出拮抗作用,其中没食子酸与其它酚类化合物复配拮抗作用最明显。如没食子酸与芦丁复配,所有比例（1:19、1:15、1:9、3:7、1:1、7:3、9:1、15:1、19:1）均表现出较强的拮抗作用（协同率分别为-28.74%、-45.06%、-55.49%、-30.49%、-54.25%、-22.67%、-15.75%、-16.54%、-30.65%）。在DPPH自由基模型中,咖啡酸、丁香酸、山奈酚、表儿茶素和木犀草素与其它酚类化合物复配多表现协同作用,其中咖啡酸与其它酚类化合物复配协同作用最强。如咖啡酸与木犀草素复配,所有比例（1:19、1:15、1:9、3:7、1:1、7:3、9:1、15:1、19:1）均表现出较好的协同作用（协同率分别为21.79%、7.63%、13.97%、17.66%、9.13%、21.77%、24.34%、25.85%、32.21%）。在DPPH自由基模型中,酚类化合物之间的复配易受到空间位阻过大、受到动力学和热力学限制等因素的影响,可能表现为抗氧化拮抗作用。在ABTS自由基模型中,酚类化合物之间的复配多表现出抗氧化协同,其中芦丁与其它酚类化合物复配协同作用最强。如芦丁与木犀草素复配,所有比例（1:19、1:15、1:9、3:7、1:1、7:3、9:1、15:1、19:1）均表现出较好的协同作用（协同率分别为27.56%、32.55%、26.25%、24.84%、29.03%、25.75%、24.41%、23.64%、29.78%）。在ABTS自由基模型中,酚类化合物之间易形成共轭体系,降低了反应活化能,从而促进了协同作用的发生。此外,含有邻苯二酚的酚类化合物可能表现出比不含该结构的化合物更强的抗氧化协同作用。如在ABTS自由基模型中,含有邻苯二酚结构的槲皮素、芦丁、表儿茶素和木犀草素与其它酚类化合物的抗氧化协同作用显著强于不含有邻苯二酚结构的山奈酚。对于类胡萝卜素之间的复配,DPPH自由基模型多表现出拮抗作用,其中β-胡萝卜素和叶黄素复配拮抗作用最明显,所有比例（1:19、1:15、1:9、3:7、1:1、7:3、9:1、15:1、19:1）均表现出较强的拮抗作用（协同率分别为-15.34%、-17.07%、-16.91%、-11.3%、-19.88%、-24.89%、-47.74%、-44.24%、-40.12%）,这可能是由于它们的共轭双键引起的空间位阻较大所致。而在ABTS自由基模型中,类胡萝卜素之间则多表现为协同作用,其中番茄红素和叶黄素复配协同作用最强,所有比例（1:19、1:
