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论果品营养学
在人类农耕文明起源之前，水果是我们祖先最主要的食物之
。
水分、糖类、矿物质、膳食纤维、脂肪、蛋白质和维生素被
而且还有
现代营养学家称为人类健康所必需的7种营养和健康物质。
现代研究表明，新鲜的水果不仅含有上述营养和健康物质，酚类、萜类等各种对人体生命活动非常有益的生物活性成分。
营养、健康、食品安全是21世纪人类社会关注的焦点问题。
粮食作物为全世界基本的食品安全（foodsecurity）提供了能量保障，而水果蔬菜则是人类营养和健康安全（foodsafety）的根本物质保证。
目前，因营养不良包括微量营养素缺乏、碳水化合物和脂肪摄取过多而引起的营养过剩等问题严重影响着世界三分之一以上人口的健康和生活质量。
水果因含有大量有益于人体健康的营养和生物活性物质，而具有平衡膳食结构、调节人体机能、维持机体良好代谢等一系列功效，是解决上述问题的根本物质保障。
为了充分利用我国丰富的果树资源，科学系统地开展果品营养和健康物质的研究，在此我们首次正式提出“果品营养学”的概念并对其进行系统介绍，供学界同仁商榷。
1果品营养学概念及其重要性
1.1果品营养学的概念
果品营养学是我们在传统的食品营养学和果实品质概念基础上提出的一个新的学科名称，这里的果品是指水果及其加工
品。
我们建议果品营养学可简单地定义为研究果品营养与健康价值的一门科学，是食品营养学的一个分支学科。
关于果品营养学
的概念，最早由湖南农业大学的王仁才教授提出（1993年），他于2005年正式开设了全校本科生公选课“果品营养学”，从果品营养物质与人体保健的关系、水果保健品的研制等方面对果品营养学相关知识进行了介绍，但他没有给果品营养学下一个明确的科学定义（私人通讯）。
西北农林科技大学的马锋旺教授（2004
年）为学校本科生主讲了公选课“果品营养学”，同样他也没有明确提出果品营养学的科学定义（私人通讯）。
湖南农业大学的谢玉明、谢深喜博士（2010年）等在他们为学校本科生主讲的公选课“果品营养学”中，从生物学、化学等学科角度介绍了果品营养物质的种类，不同水果的营养成分组成情况，以及不同人群所需要的果品营养物质等，但仍未涉及果品营养学的定义问题。
我们在这里首次正式提出果品营养学的概念，并建议果品营养学主要以果品的营养和生物活性物质为研究对象，重点研究有关物质的种类及其在水果中的分布、代谢与生物合成途径、遗传和环境调控机理以及果品的科学利用等问题。
其中果品的科学利用，特别是果品的营养和生物活性物质与人类营养和健康的关系是果品营养学与相关的食品科学、医学等学科的交叉研究领域。
1.2开展果品营养学研究的重要性
1.2.1建立果品营养学概念的重要性果品营养学是建立在
术与果树基因工程多个学科和领域基础上的一门新兴交叉学科，其研究内容丰富、应用领域广泛，有关的研究结果与人类的营养和健康直接相关，具有重要的科学和应用价值。
但目前果品营养学因缺乏明确的定义，各相关学科在开展果品的营养与生物活性物质研究时明显存在概念模糊、研究目标不具体、内容重复、方法不一、缺乏系统性等一系列问题。
果品营养学概念的建立将使现有各相关学科的概念、理论、技术与方法有机地结合起来，在统一的科学思想指导下对果品的营养和生物活性物质开展深入系统的研究，使新学科与相关学科相互促进、共同发展，使有关的研究结果能真正为人类的营养和健康服务，具有极其重要的科学意义。
1.2.2开展果品营养学研究对开发和利用我国丰富的果树种质资源具有重要意义我国是世界果树资源最丰富的国家之一，拥有世界果树资源总量的五分之三。
辽阔的地域、复杂的地形、多样的土壤类型和丰富的气候资源，使我国形成了许多其它国家不具有的特有果树资源。
如何充分利用现代科学技术发展的成果更好地开发和利用我国丰富的果树资源是迄今未解决的难题。
品营养学的建立可以使我们对果品中营养和生物活性物质的研究科学化、系统化，有关的研究结果将为我国果树资源的开发利用提供指南，为特有果树资源的保护提供理论依据，为相关学科对果品的利用提供科学信息，为充分利用我国特色资源中的营养和健康成分奠定科学基础。
1.2.3果品营养学研究对人类的营养和健康有重要意义目前，世界上有三分之一以上人口仍受营养不良、营养或膳食结构不平衡等问题的困扰。
随着现代社会的发展，人们的健康意识变得越来越强，对食品的要求也越来越高，期待通过摄食一些有益于健康的食品来达到防治疾病的效果已成为一种普遍需求。
果含有大量有益于人体健康的营养和生物活性物质，能平衡人体的营养需求，对人体的营养和健康具有其他食品不能替代的重要作用。
现有研究表明新鲜水果除水分外，是人类膳食中蛋白质和氨基酸、维生素、矿物质、膳食纤维等的重要来源。
果品中丰富多样的营养和生物活性物质使其成为我们的食品中营养最均衡的食物之一。
另外，果品中的各种特殊的生物活性物质使其具有重要的防病、治病、美容和保健等一系列功效。
然而，这些有关果品营养和生物活性物质对人体的营养、健康、医学、美容和保健价值的报道多数还需要更进一步的、直接的科学证据。
建立果品营养学，进一步对果品中的营养和生物活性物质开展科学深入系统的研究。
同时，将果品营养学与医学的研究相结合，必将为利用果品中的营养和生物活性物质为人类的营养和健康服务奠定坚实的科学基础。
2果品营养学与现有相关学科的关系
在现有文献中，对果品的营养和生物活性物质开展研究的主要学科有食品营养学、果树栽培学、果树生理学、天然产物化学和中医药学等。
食品营养学（Foodnutrition）是研究食品与人体的营养和健康关系的一门科学。
毫无疑问，果品是食品的一部分，但食品营养学主要研究人体在生长发育过程中食物中的物质在人体中吸收、代谢、转化和功能等问题。
现有的食品营养学研究没有果品中营养和生物活性物质的分布、形成过程的分析，不涉及有关物质含量的遗传、环境调控等内容。
同时，对果品中一些特殊的营养物质和重要的生物活性物质的科学利用目前也缺乏深入系统分析。
而对这些问题的研究将直接有助于阐明果品的营养和健康价值，是今后果品营养学要解决的重要问题。
果树栽培学（pomology）是研究果树生长发育规律及其同外界环境条件的关系，并运用栽培技术实现优质高效果实生产的科学。
果树栽培学主要是从果实品质的角度对果实的营养和生物活性物质开展研究。
现有的果实品质概念包括外观品质、风味品质、营养品质、贮藏品质和加工品质等多个方面，对果实营养和生物
在现
活性物质的研究只是其风味品质和营养品质研究的一部分。
有的果实品质概念下，果品的营养和健康价值不是果实品质研究
进而
的主要内容。
然而，通过研究科学地采用遗传和环境调控的手段来提高果实中营养和生物活性成分的含量并加以科学利用，提高果品的营养和健康价值是新的果品营养学的重要研究目标。
果品营养学的研究将使现代果实品质的概念更清晰、更丰富。
果树生理学（fruittreesphysiology）是研究果树生命活动规律和果树生产的生理学原理的一门科学。
从广义上讲，果树的
基本生理活动以及因栽培管理而引起的生理活动的变化都将影响果实中营养和生物活性物质的代谢和含量的变化，从而改变果实的营养和健康价值。
果树生理学研究与果品营养学有关的是传统的果树矿质元素代谢生理研究。
随着现代果树生理学的发展，在分子水平上对果实中重要生物活性成分的代谢、合成途径进行
如何
调控的研究已有不少报道。
但果树生理学探讨的是果树生命活动自身的生理学规律以及这些规律与有关物质变化间的关系，通过栽培、遗传、化学和基因工程的手段提高果实中营养和生物活性物质的含量。
并对其加以科学利用不是现在果树生理学的研究内容。
天然产物化学（naturalproductschemistry）是以各类生物为研究对象，以有机化学为基础，以化学和物理方法为手段，研究生物二次代谢产物的提取、分离、结构、功能、生物合成、化学合成与修饰及其用途的一门科学。
天然产物化学的研究目的是希望从各类生物中获得医治严重危害人类健康疾病的防治药物、医用及农用抗菌素、开发高效低毒农药以及植物生长激素和其他具有经济价值的物质。
天然产物化学的研究对象是全部生物有机体，它的研究不涉及果品中营养和生物活性物质的分布、有关物质含量的遗传、环境调控等内容。
中医药学（traditionalChinesemedicineandpharmacy）
是中医学与中药学的合称，其中与果品营养学直接有关的是中药学。
中药学是研究包括果品在内的中药的来源和采集、中药性能
及炮制原理以及中药治疗疾病机理等问题的科学。
果品中的生物活性物质作为中药重要来源之一，在中医药学的研究中具有重要的意义。
在现有文献中，已有果实营养和生物活性物质用于抑制肿瘤细胞生长，预防并治疗糖尿病、心血管疾病等人类重大疾病的研究报道。
深入系统地研究果品中营养和生物活性物质及其治疗、健康和保健价值，对实现果品的药学利用具有重要意义。
但目前中药学对果品营养和生物活性物质的研究更多的是侧重于果品中生物活性物质的医学价值，对有关物质在果品中的来源、含量及其遗传和环境调控没有研究。
新的果品营养学研究将为中药学科学利用果品防病和治病提供科学的信息。
综合上述，现有相关学科对果品中的营养和生物活性物质虽
有大量的研究报道，但因受学科本身概念的限制，有关对果品中
食品营养学、果树栽培学、果树分子生理学、天然产物化学和中医药学等学科的发展和相互渗透，果品营养和生物活性物质及其科学利用已经成为上述各学科共同关注的一个重要研究领域。
品营养学学科的建立和发展将为相关学科的发展提供新的信息和发展动力，是多学科交叉融合发展的结果。
3果品营养学的研究对象和主要研究内容
3.1研究对象
根据我们对果品营养学的定义，水果及其加工品中的全部营养和生物活性物质是果品营养学的研究对象，包括全部的氨基
酸、蛋白质、维生素、矿物质、膳食纤维等营养成分和酚类化合物、萜类化合物等生物活性物质。
其中酚类化合物包括简单酚类、酚酸、香豆素、类黄酮、单宁、木质素等，萜类化合物包括单萜、倍半萜、二萜、三萜、四萜等。
在这些研究对象中，建议把果品中具有医学、健康和保健价值的生物活性物质作为果品营养学的主要研究内容。
因果实水分、糖类、有机酸等物质与现有的果实品质研究密切相关，我们建议不将其纳入果品营养学研究的范畴。
3.2主要研究内容
3.2.1营养与生物活性物质的种类、含量及其在果实中的分布营养和生物活性物质的种类、含量是决定果实的营养、健康和医学价值的关键因素，而弄清有关物质在果实中的分布则是实现果品科学利用的前提。
有关研究内容应包括：
（1）鲜果及其加工品中营养和生物活性物质的种类及其含量，包括已知的氨基
酸、蛋白质、维生素、矿质元素、膳食纤维、酚类化合物、萜类
知或新的活性物质的发现等问题。
（2）营养和生物活性物质在果品中的分布情况。
以柑橘为例，其果实不同部位所含营养和生物活性物质的种类和含量均不同。
柑橘果实的可食部分含蛋白质、氨基酸、脂肪、核黄素、尼克酸、维生素、粗纤维、矿物质等营养和生物活性成分，果皮含纤维素、木质素、香精油、天然色素、果胶、黄酮苷及其半合成衍生物甲基橙皮苷、二氢查尔酮和食用
纤维素粉等物质。
种子则富含油脂、蛋白质和矿质元素等。
这些信息是柑橘果实科学综合利用必须的。
（3）不同种类品种、同一品种不同生长发育期果实中营养和生物活性物质种类和含量的
变化问题。
（4）同品种不同产地、同一产地不同的栽培措施对果
工、贮藏措施对果品中营养和生物活性成分含量变化的影响。
3.2.2果实中营养和生物活性物质的代谢与生物合成途径代谢是物质的合成与分解过程，它决定一种物质的积累。
生物合成途径则是完成物质代谢的生物机器。
弄清营养和生物活性物质的代谢与生物合成途径可以为实现其遗传和环境调控提供科学指导。
由于物质代谢和生物合成在植物中具有普遍规律，果实中已知的营养和生物活性物质的代谢和生物合成途径大多不需要
（2）
重复研究。
因此，该部分的研究可集中在：
（1）果实中重要、特殊或新的营养和生物活性物质的代谢与生物合成途径研究。
各种物质的代谢与生物合成途径中一些特殊中间产物的理化特性、用途与生物合成调控等。
（3）重要营养和生物活性物质的生物合成途径中关键结构基因、重要调节基因的结构、表达和调控机理等。
以果实中的花色素苷为例，在玉米、矮牵牛、拟南芥、金鱼草等的花色素合成途径分子生物学研究基础上，苹果、葡萄等果实中花色素苷合成途径研究取得重要进展。
其果实花色素苷的生物合成已基本清楚，有关影响果实花色素苷生物合成的主要质的种类和含量的技术与方法。
目前可用的分析检测技术主要有
光谱分析法（spectrophotometry）、高效液相色谱法（high
Performaneeliquidchromatogra-phy，HPLC）毛细管电泳法
（chromatography-massspectrum,CMS等。
光谱分析法是一种根据物质对光的选择性吸收特性，利用光
谱仪器测量待分析样品的吸收、发射或散射的电磁辐射而实现物质检测的方法。
光谱分析法的具体技术见寿曼立。
邵伟等利用此技术分析了甜橙果皮中的橙皮苷含量，橙皮苷和Al（NO3）3水溶液反应后生成的络合物在0-100Ug?
mL-1的浓度范围内与吸光
度具有良好的线性关系，回收率达99.0％。
该技术的优点是分
析速度较快、操作简便、不需纯样品、灵敏度高、样品损坏少、
可同时测定多种元素或化合物等，缺点是光谱定量分析建立在相
样品的组成和结构状态应与被分析的样品基本一致。
高效液相色谱（HPLC）是20世纪60年代末以经典的液相色谱
为基础，引入气相色谱的理论与实验方法，将流动相改为高压输送，并采用高效固定相及在线检测等手段，发展而成的一种分析分离方法。
HPLC技术的具体技术细节见辛普森等。
张秀梅等采用高效液相色谱法，以0.2％偏磷酸水溶液为流动相，检测波长240nm对菠萝果实的维生素C含量进行了测定，取得了理想的
实验效果。
HPLC技术的优点是样品预处理简单、色谱柱的选择范围宽、分离效能高、分析速度快、灵敏度高等，缺点是价格昂
贵、操作复杂，易引起环境污染等。
毛细管电泳（CE），亦称高效毛细管电泳，是以高压电场为驱动力，以毛细管作为分离通道，依据样品中各组分之间淌度和分配行为的差异而实现分离的一类液相分离技术。
该技术的具体细节见汪正范等。
Desiserio等建立了利用ODS硅胶柱从柑橘汁中
分离黄烷酮7-0-糖苷异构体的毛细管电泳色谱分析方法。
CE技
术与HPLC方法相比，有样品前处理技术简便、选择分离性高、分析时间短等优点。
缺点是制备能力差、对检测器的灵敏度和灌制技术要求较高、存在一定的吸附问题等。
色谱一质谱联用（CMS）技术是指将色谱和质谱联机使用对生物活性成分进行准确定性定量分析的一种高新检测手段㈣。
常用
的色质联用技术有气相色谱一质谱联用（GC-MS）和液相色谱一质
谱联用（LC-MS）等。
有关色质联用技术的细节见汪正范等。
杨晓
析，分别从新鲜和贮藏杨梅果实挥发油中鉴定出49和57种成分，
为杨梅果实的保鲜、加工和开发提供了依据。
CMS技术的优点是
既可发挥色谱法的高分离能力，又可发挥质谱法的高灵敏度特性，尤其适用于微量组分的分析检测。
但该技术对2个仪器之间的“接口”要求较高。
4.3代谢与生物合成途径研究关键技术
由于果实中营养和生物活性物质的代谢与生物合成途径研究不是果品营养学的主要内容，在此我们仅介绍同位素示踪法
（isotopictracermethod）、酶活性检测技术（enzymeactivitydetermination）、分子生物学技术（molecularbiologicaltechnique）等。
同位素示踪法是一种利用放射性核素作为示踪剂对研究对
等在一些代谢物生物合成途径研究中的应用已是成熟技术。
早在
20世纪60-70年代，放射性同位素标记技术已被用于研究维生素E（a-生育酚）生物合成过程，并成功地阐明了高等植物维生
素E的生物合成途径。
Ju
酶活性检测技术是对代谢途径中相关酶的活性及其表达程度进行检测分析的一门技术。
不同酶活性的检测技术不同。
对苹果果实发育过程中查尔酮合成酶（CHS）、查尔酮异构酶（CHI）、黄烷-酮-3-羟化酶（F3H）、二氢黄酮醇还原酶（DFR）等的
活性及表达程度进行了检测，证实了类黄酮-3，5-糖苷转移酶
（UFGT）是果实花色素苷合成途径的调控酶，并由此推断出UFGT
的表达与否和表达强度可能是葡萄等水果中花色素苷合成的关键。
分子生物学技术是一门在分子水平上研究生命现象的技术，主要是指通过对蛋白质、核酸等生物大分子的结构和功能及分子间信息的传递和调控研究来探索生命现象的本质。
其中逆转录
聚合酶链式反应（RT-PCR）、cDNA末端快速扩增（RACE）、转座子
性物质生物合成途径的研究。
如Castillejo等通过联合运用基
于PCF文库筛选技术和RT-PCF技术从不同生长阶段的草莓中成
和FaPE4同时研究了果实成熟度、激素调节等一些因素对FaPE1
的表达水平的影响情况，从而为草莓果胶生物合成途径的研究提供了新信息。
4.4提高果实中营养和生物活性物质含量的遗传和环境调控技术
通过遗传和环境调控改变果实中营养和生物活性成分的种类和含量是果品营养学研究自身需要开发的技术。
由于影响果实营养和活性物质代谢与生物合成途径的遗传和环境因子很多，相应的技术和方法也很多。
随着有关研究的深入，新的技术和方法还会层出不穷。
在现有的文献中，有关遗传调控技术已报道的有杂交育种、细胞工程旧、基因工程等。
在栽培技术调控方面，目前报道有光、温、水、肥、外源激素等。
如刘晓静等对“国光”苹果进行套袋处理，使得“国光”苹果中与花青苷合成相关的酶的活性受到抑制，从而使果皮花青苷的含量显著降低。
徐文燕等报道，低温可以使类黄酮合成途径中的相关酶的活性大幅度增强，有利于类黄酮化合物的积累。
陈俊伟等在柑橘果实成熟期对其进行适度的水分胁迫，明显提高了柑橘果实可溶性糖的含量。
林咸永等采用田间试验对柑橘连续4年施用磷、钾肥，显著提高
了柑橘果实维生素C含量。
陶俊等用2-（4-甲基苯氧）三乙基胺
（MPTA处理促进柑橘果实组织中以番茄红素为主的类胡萝卜素
的生物合成。
5展望
安全、营养与健康是21世纪人类社会对食品的普遍要求。
果品作为人类食物的重要组成部分。
要到达这个目标并解决人类社会目前面临的食品营养与安全问题，果品营养学的建立和发展是其坚实的科学基础。
果品营养学的研究成果不仅可以丰富现有
的果实品质概念，为果品的科学加工提供依据，为中医药学科学
食品营养学对果品的营养和生物活性物质的研究更加深入系统，
果品营养学具有良好的发展前景。
纵观现有相关学科对果品营养
当是：
（1）我国特有果品资源中特有营养和生物活性物质的发现、分离、提纯、鉴定和科学利用研究。
（2）各种果品中与人类重大
疾病的预防与治疗相关活性物质的研究。
如三萜系化合物（柠檬
苦素、诺米林等）抗艾滋病病毒功效的研究。
（3）保健果品的研制和开发。
保健食品被誉为21世纪的食品，具有重要的人体生理调节功能。
保健食品的研制开发是当代食品研发的世界潮流，果品中丰富的营养及生物活性物质为保健果品的研发提供了广阔的前景。
（4）果实中重要营养和生物活性物质含量的遗传和环境控制机理及其相应的调控措施研究。
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