作者｜梁佳蕾

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来源｜未来食品实验室

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本研究系统评估了茉莉酸甲酯与冠菌素对桑叶营养成分、抗氧化能力及抗糖尿病活性的影响，并结合代谢组学与分子对接技术，揭示了其作用机制与代谢路径变化。研究结果表明，在适宜浓度下，这两种激素能显著提升桑叶的营养价值与功能性，且冠菌素的效果优于茉莉酸甲酯。该研究创新之处在于将植物免疫机制与营养强化有机结合，通过多组学技术系统解析了作用机制，为同类植物的价值提升提供了可借鉴的研究范式。

在现代功能性食品与保健品市场中，天然植物原料的营养成分含量不稳定、活性物质提取效率低，一直是制约其产业化发展的关键问题。以桑叶为例，它虽被誉为“植物胰岛素”，富含多酚、黄酮、多糖等具有抗氧化、降血糖功能的活性成分，但在自然生长状态下，这些成分的含量往往受环境、季节、品种等因素影响，难以达到理想水平。

▲图源：网络

传统上，人们通过选育品种或优化栽培技术来提升植物营养价值，但这类方法周期长、成本高，且提升效果有限。此外，如何在保持植物天然属性的前提下，定向、高效地富集特定营养成分，成为科研与产业界共同面临的挑战。这也引出一个更深层的问题：能否“唤醒”植物自身的防御与代谢系统，让它主动合成更多有益健康的物质？

针对上述问题，江苏科技大学的研究团队提出了一种创新性的解决方案：通过外源喷洒植物免疫激素——茉莉酸甲酯与冠菌素，激活桑叶的免疫应答系统，从而定向提升其营养成分与生物活性。这两种物质本身是植物在受到外界胁迫（如病虫害、干旱）时自然产生的信号分子，能够“模拟”胁迫环境，触发植物的防御机制，促进次生代谢产物的合成与积累。简单来说，就像给桑叶“打了一针疫苗”，让它以为自己处于“战斗状态”，从而主动合成更多具有抗氧化、抗糖尿病功能的成分，如多酚、黄酮和可溶性蛋白。

实验在自然生长条件下的桑树园中进行，以确保研究结果具有良好的生态效度。研究人员采用叶面喷施法，分别施用梯度浓度为10⁻¹至10³ μM的茉莉酸甲酯和10⁻⁵至10⁻¹ μM的冠菌素溶液，同时设置了空白对照组（不作任何处理）和溶剂对照组（仅施用相应溶剂），以排除溶剂本身对实验结果的影响。经过24小时的诱导期后，研究人员系统采集各处理组的成熟叶片，在室温下自然干燥7天，制成40目粉末样品，用于后续分析。

在营养成分分析方面，研究团队采用了多种标准化检测方法。总多酚含量采用福林-酚法测定，总黄酮通过硝酸铝显色法检测，多糖含量使用苯酚-硫酸法分析，蛋白质组分则通过奥斯本法分离并结合 Bradford 法进行定量。功能活性评估包括：采用DPPH自由基清除实验测定抗氧化能力，以及通过α-葡萄糖苷酶抑制实验评估降血糖潜力。所有实验均设立三次生物学重复和技术重复，确保数据的可靠性和统计学意义。

实验数据显示，两种植物免疫激素均能显著影响桑叶的营养成分组成，但其有效浓度范围和作用强度存在明显差异。茉莉酸甲酯在10 μM浓度时达到最佳效果，该处理组的桑叶水提物中黄酮含量显著增加24.4%，多糖含量提升17.0%，谷蛋白含量也有明显提高。相比之下，冠菌素展现出更强的生物活性，在极低的10⁻³ μM浓度下即产生最佳效应。在此最优浓度下，桑叶中的关键活性成分得到全面提升：多酚含量显著增加68.9%，黄酮类物质提高26.7%，总可溶性蛋白含量大幅提升69.2%。这些营养成分的变化直接转化为功能活性的增强：桑叶醇提物的DPPH自由基清除率最高提升55.8%，对α-葡萄糖苷酶的抑制率显著提高22.3%，表明其抗氧化和降血糖潜力得到显著增强。

为深入解析其作用机制，研究团队进一步开展了代谢组学分析。采用超高效液相色谱-质谱联用技术，在正负离子模式下共鉴定出数百种代谢物。多元统计分析显示，各处理组间代谢谱存在明显分离，模型质量参数（R2Y=0.98，Q2Y=0.51）表明数据分析结果可靠。差异代谢物筛选发现，激素处理显著激活了桑叶中的酪氨酸代谢、cAMP信号通路和类黄酮生物合成通路。特别值得注意的是，冠菌素处理组中检测到多种酚酸类物质的显著上调，包括羟基苯乳酸、扁桃酸、儿茶素和3-羟基苯甲酸等，这些代谢物的变化为多酚和黄酮含量的增加提供了直接的代谢物证据。

在分子机制层面，研究团队通过分子对接技术进一步探索了活性成分与靶标酶的作用关系。以临床常用降糖药物阿卡波糖为参照（结合能为-9.8 kcal/mol），研究发现冠菌素处理组中上调的代谢物，如儿茶素、脱落酸葡萄糖酯等，与α-葡萄糖苷酶的结合能均低于-8.8 kcal/mol，表现出较强的结合能力。进一步分析发现，这些代谢物主要通过氢键和疏水作用与酶活性中心的Arg437、Ala451等关键氨基酸残基发生相互作用，从而有效抑制酶的催化活性。这一发现从分子水平阐释了桑叶降血糖活性提升的结构基础。

综合研究结果，本实验不仅证实了外源施用茉莉酸甲酯与冠菌素可有效强化桑叶的营养价值，更重要的是揭示了冠菌素在极低浓度下即可高效激活桑树的免疫应答系统，促进次生代谢产物的生物合成。这种通过调控植物自身防御机制来富集活性成分的生物强化策略，克服了传统育种和栽培技术周期长、效率低的局限性，为开发高品质功能性食品原料提供了新的技术途径。

桑叶作为一种传统药食同源植物，目前已广泛应用于保健茶饮、膳食补充剂、降糖食品、乃至化妆品原料中。本研究提供的“激素诱导”技术，可在不改变桑叶天然属性的前提下，低成本、高效率地提升其功能性成分含量，极具产业化潜力。未来可进一步开发为“营养强化型桑叶提取物”，用于糖尿病辅助治疗、抗氧化保健品、乃至功能性饮料与口服液的开发。

综上所述，本研究不仅证实了茉莉酸甲酯与冠菌素作为植物免疫诱导剂在营养强化方面的有效性，更通过多组学技术揭示了其作用机制，为功能性植物的定向改良提供了新思路。这项技术具有操作简便、环境友好、效果显著等特点，未来若能在安全性评估与标准化生产方面取得进展，有望推动桑叶及其它药食同源植物在功能性食品领域的深度开发与应用。

* 原文章：

Zhang A Z ,Liu Y J ,Tian L J , et al.Chemical analysis of mulberry (Morus alba L.) leaves treated with jasmonates on nutrition composition and biological activity.[J].Food chemistry,2025,489144929.DOI:10.1016/J.FOODCHEM.2025.144929.

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