引言
食品与营养安全是全球可持续发展讨论的核心支柱，尤其考虑到人口增长、生产系统压力增大及气候变化。在此背景下，通过可持续利用非传统植物物种来扩展全球食品基础，成为减少脆弱性、多样化饮食及增强生物多样性保护价值的重要策略。这与联合国可持续发展目标（SDGs 2、3、9、12和15）相契合，旨在推动向更具韧性、本地化及环境平衡的食品系统转型。
在诸多有前景的替代资源中，非传统可食用植物（在巴西通常称为PANCs）因其营养和功能潜力，同时作为生物活性化合物的重要生物储库而受到越来越多的关注。在此类别中，可食用花卉因其色彩、形状和香气的多样性，以及其生物活性化合物谱系和在食品及天然产物工业中的附加价值而备受瞩目。本文语境中的“可食用”指的是在科学文献或传统使用中已有食用报道的花卉物种，但这并不意味着其具有普遍安全性或监管批准。许多此类花卉传统上栽培用于观赏目的，但也展现出与人类消费相容的感官和营养特性。
利用具有食用潜力的观赏花卉与循环生物经济原则密切相关，因为它促进了植物生物质的充分利用和未充分开发原料的价值化。这种方法鼓励短生产链、本地收入增长和植物资源浪费的减少，符合绿色经济和可持续创新目标。从化学和营养角度来看，花卉表现出广泛的组成变异性，受遗传、环境和季节因素影响。对水分、蛋白质、脂质、碳水化合物和纤维等基本参数的表征，为评估其技术可行性和能量价值提供了关键信息。此外，生物活性化合物（尤其是酚类和黄酮类）的存在，与其抗氧化相关特性相关联，可能有助于食品质量和稳定性。因此，系统的组成分析对于支持将可食用花卉合理纳入食品配方至关重要。
尽管科学兴趣日益增长，但对观赏性和可食用花卉的研究仍集中在少数已深入研究的物种上，如金盏花、玫瑰属、石竹、万寿菊、旱金莲和矢车菊，这些物种主要源自欧洲和亚洲。这种主导性导致缺乏对热带本土和观赏花卉的系统性数据，阻碍了方法标准化、毒理学评估以及为其在食品和保健产品中安全及功能性应用所必需的监管框架的开发。在此背景下，本研究旨在表征属于不同植物科属和生态来源的十三种观赏性和可食用花卉物种的理化及功能谱。通过整合营养和生物活性化合物数据，并采用可持续性导向的方法，本工作旨在增进对可食用观赏花卉的科学理解，并为其在食品产品中安全及创新应用提供技术支持。
材料与方法
2.1 植物材料
评估了十三种观赏性和可食用花卉：Abutilon megapotamicum 、Alpinia purpurata 、Bougainvillea glabra 、Petrea volubilis 、Pelargonium hortorum 、Ixora coccinea 、Megaskepasma erythrochlamys 、Murraya paniculata 、Talinum fruticosum 、Thunbergia erecta 、Arachis pintoi 、Plumbago auriculata 和Antigonon leptopus 。花卉采集自巴西圣埃斯皮里图州维拉韦利亚的公共区域。所有物种均经过分类学鉴定，并存放于巴西维托里亚的圣埃斯皮里图联邦大学VIES植物标本馆。
2.2 样品制备与处理
采用标准化提取方案，使用70%乙醇，样品与溶剂比例为1:10 (w/v)。新鲜花瓣和苞片浸入溶剂中，在室温下持续搅拌浸渍24小时，以确保生物活性化合物的充分扩散。所得提取物经过滤，并在40°C、减压条件下通过旋转蒸发浓缩。浓缩提取物随后冻干，并储存在4 ± 2°C直至分析，以保持化合物稳定性。
花瓣和苞片在使用前用流水清洗。对于某些物种，由于其在色素沉着和保护方面的形态相似性和生物学功能，同时分析了花朵和苞片。对于近似组成分析，使用采集后立即使用的新鲜样品。对于色谱和生物活性化合物分析，样品则进行冷冻处理。
2.3 近似组成
近似组成根据美国官方分析化学家协会的官方方法测定。水分含量通过105°C烘箱干燥至恒重后重量法测定。灰分含量通过在550°C马弗炉中灰化测定。蛋白质含量通过凯氏定氮法估算，使用氮-蛋白质换算因子6.25。脂质含量通过索氏提取法用石油醚测定。碳水化合物含量通过差减法计算，即从100中减去水分、蛋白质、脂质和灰分的总百分比。
2.4 化学组成与一般分析条件
提取物的抗氧化活性使用电子转移法在96孔微孔板中评估，吸光度读数在SpectraMax® 190微孔板读数仪上进行。样品用70%乙醇制备并一式三份分析。吸光度读数在各测定特定波长下进行，结果表示为抑制百分比(I%)或半数抑制浓度(IC50 )，根据相应校准曲线的线性回归方程计算。
抑制百分比(I%)根据以下方程计算：I % = [(Abs0 − Abs1 )/Abs0 ] × 100，其中Abs0 代表空白吸光度，Abs1 代表样品吸光度。
除抗氧化测定外，总酚和总黄酮含量也在上述相同仪器条件下测定，结果表示为每克样品中标准物当量毫克数(mg E per g)。
2.5 抗氧化活性测定
DPPH、ABTS+ 和FRAP测定分别使用的波长（517 nm、734 nm和595 nm）对应于DPPH自由基、ABTS+ 自由基阳离子和亚铁-三吡啶基三嗪复合物的最大吸光度，从而能够准确监测自由基清除或还原反应。
DPPH测定根据Brand-Williams的方法进行修改。在96孔微孔板中，加入30 µL提取物和270 µL DPPH溶液。样品在黑暗中孵育60分钟，在517 nm读取吸光度。空白对照用70%乙醇代替提取物制备。
ABTS+ 测定根据Re的方法进行修改。自由基溶液通过使ABTS与过硫酸钾反应并在黑暗中孵育16小时获得。稀释至734 nm吸光度为1.0 ± 0.020后，混合30 µL提取物和270 µL ABTS+ 溶液。孵育6分钟后，在734 nm测量吸光度。空白对照用70%乙醇代替提取物制备。
FRAP测定根据Benzie和Strain的方法进行修改。将含有30 µL提取物和270 µL FRAP试剂的混合物孵育10分钟，在595 nm测量吸光度。空白对照用70%乙醇代替提取物。
2.6 总酚和总黄酮含量测定
总酚含量通过基于试剂与酚类化合物之间氧化还原反应的Folin–Ciocalteu法测定。在96孔微孔板中，加入25 µL提取物、10 µL 10% Folin–Ciocalteu试剂和215 µL 7.5%碳酸钠。3分钟后，在715 nm读取吸光度。空白对照用70%乙醇制备。使用没食子酸标准品在验证的线性范围内构建校准曲线。超过曲线限值的样品被稀释并重新分析以确保线性。结果表示为每克样品中没食子酸当量毫克数(mg GAE per g)。
总黄酮含量通过氯化铝颜色法测定。该方法基于铝离子与黄酮类化合物羟基之间的络合物形成。在每个孔中，加入180 µL提取物和15 µL 2.5%亚硝酸钠。6分钟后，加入15 µL 10%氯化铝。5分钟后，加入50 µL 0.1 M氢氧化钠。室温下10分钟后，在415 nm读取吸光度。空白对照用70%乙醇制备。使用槲皮素标准品制备校准曲线。结果表示为每克样品中槲皮素当量毫克数(mg QE per g)。
2.7 高效液相色谱法
酚类和黄酮类化合物通过高效液相色谱法(HPLC)定量。提取物以0.25 g mL−1 浓度制备，在60%甲醇中浸渍，并通过2.5 µm膜过滤。每个样品进样20 µL，使用配备Phenex C18柱的HPLC系统分析，流速为1.3 mL min−1 。流动相由溶剂A和溶剂B组成，在10分钟内进行从0到100% B的线性梯度洗脱。检测分别在254、280和360 nm下进行，用于获取一般光谱、多酚和黄酮类化合物信息。
使用芦丁和咖啡酸的分析标准品构建校准曲线并进行化合物定量。校准曲线由七个浓度点获得。每个浓度点一式三份进样，并根据峰面积与浓度之间的关系确定线性回归方程。结果表示为每克样品中咖啡酸当量毫克数(mg CAE per g)和芦丁当量毫克数(mg RE per g)。
2.8 统计分析
近似组成和化学组成数据使用R软件进行分析。显著性水平设定为5%。数据表示为平均值±标准差，并进行方差分析以检验组间显著性差异。当检测到显著差异时，应用Tukey's HSD检验进行多重均值比较。统计上无差异的均值根据标准惯例用字母分组。
计算Pearson线性相关系数以评估抗氧化活性、总酚含量和总黄酮含量之间的关系。统计分析使用R中的agricolae包进行。相关性通过数值解释以确定变量之间的关联。
结果与讨论
3.1 可食用花卉的近似组成
近似组成为可食用花卉的营养谱提供了基本信息，并突出了物种间的异质性。十三种评估样品的结果汇总于表1，该表允许从鲜重基础上比较水分、碳水化合物、蛋白质、脂质和灰分。
就碳水化合物而言，P. volubilis 含量最高(31.56 ± 0.75%)，统计学上优于其他样品，而T. fruticosum 显示出最低值(1.45 ± 1.10%)。在大多数样品中，碳水化合物是除水分外的主要大量营养素部分，反映了简单糖在花组织中的代谢作用。
关于灰分含量，P. volubilis 表现出最高值(3.22 ± 0.24%)，而T. erecta 呈现最低值(0.54 ± 0.11%)。
所有样品的脂质含量均较低，最高值出现在M. erythrochlamys 的苞片中(2.80 ± 0.15%)，最低值出现在I. coccinea 中(0.12 ± 0.02%)。这些低脂质含量反映了植物的代谢策略，即优先将碳水化合物作为主要能量来源和储存化合物，而脂质主要起结构和保护作用，仅在特定的油料种子中占主导。
对于蛋白质，B. glabra 的花和苞片均表现出最高水平(分别为6.77 ± 0.89%和6.40 ± 1.11%)，彼此之间无显著差异，但高于大多数其他物种。最低蛋白质含量记录在A. purpurata 中(0.92 ± 0.14%)。
最后，水分是近似参数中最丰富的组分。T. fruticosum 呈现最高值(93.36 ± 0.72%)，而P. volubilis 显示出最低值(61.99 ± 0.86%)。
总体而言，近似分析结果与文献一致，表明可食用和观赏花卉的营养谱存在显著变异性。环境因素，包括温度、降雨、土壤特性和季节条件，已知会影响大量营养素和矿物质的合成与积累，导致物种和生长地点之间的组成差异。因此，研究间的比较应考虑分析样品的生态和环境背景。
3.2 抗氧化活性
在所分析的ABTS、DPPH和FRAP测定中，观察到花卉物种之间存在显著差异，表明抗氧化反应存在明显的变异性。抗氧化能力受多种因素影响，包括植物化学成分、提取条件和每种测定的分析原理。因此，结果结合每种方法观察到的特定反应模式进行讨论比较。
这种变异与文献一致，文献报道抗氧化反应因物种、提取溶剂和所用分析方法的不同而存在广泛波动。在本研究中，I. coccinea 和M. erythrochlamys 表现出最高的抗氧化能力，其次是B. glabra 和A. purpurata ，它们显示出中等反应。
观察到的结果进一步强化了这一趋势，因为I. coccinea 和M. erythrochlamys 苞片在ABTS、DPPH和FRAP测定中呈现出最低的IC50 值，表明更高的自由基清除和铁还原效率。先前的研究支持这些发现。观察到的高抗氧化活性可能与花青素的存在有关，例如矢车菊素和天竺葵素，这些化合物因其还原能力和氧化稳定性而广为人知。相反，其他有色花卉如B. glabra 、T. erecta 和P. volubilis ，尽管视觉上颜色浓烈，但与其他物种相比表现出较低的抗氧化潜力，可能是由于甜菜红素或酰化花青素占主导地位，这些物质对DPPH和ABTS自由基的反应性较低。因此，颜色虽然表明存在酚类色素，但不应被解释为抗氧化能力的绝对标志，必须结合植物化学成分和调节花卉次生代谢的环境因素进行评估。
在应用的分析方法中，ABTS测定被证明是检测样品间抗氧化活性差异最敏感的方法，表现出广泛的IC50 值范围，即使在标准差较低的情况下也能显示出统计学上的显著区别。这种敏感性反映了ABTS自由基的多功能性，它能与亲水性和亲脂性化合物反应，从而检测提取物组成的细微变化。根据文献，ABTS方法通常比DPPH更敏感且重复性更好，显示出更低的变异系数、改进的校准线性和更高的自由基稳定性，这使其特别适用于复杂的植物基质。DPPH测定显示出类似的总体趋势，但分散度更高，区分能力较低，可能是由于其优先与主要是极性化合物相互作用。相比之下，FRAP测定显示出更窄的反应范围，适用于估计总还原潜力，但在区分细微的种间变异方面效果较差。
互补地，三种测定的联合应用能够更全面地评估抗氧化机制。相关性分析揭示了ABTS与DPPH之间存在中度且显著的正相关关系，DPPH与FRAP之间也存在正相关，而ABTS与FRAP之间则显示出弱且不显著的关联。这些结果表明这些测定并非可互换的，因为它们反映了不同的抗氧化机制：ABTS和DPPH基于电子转移反应，而FRAP测量铁还原能力。
3.3 总酚和总黄酮化合物的定量
所分析花卉的平均总酚和总黄酮含量呈现于表3。
最高的总酚含量记录在B. glabra 中，其苞片和花的值在统计学上不同于大多数其他物种。这些值表明B. glabra 中酚类化合物的大量积累。T. fruticosum 和I. coccinea 属于同一统计组别，而T. erecta 和M. paniculata 显示出最低的酚类水平。
关于可食用和观赏花卉的研究报告了不同物种和植物类群间总酚含量的广泛范围。
总黄酮含量在物种间也存在显著差异。B. glabra 再次呈现最高值，而T. erecta 显示出最低的黄酮含量。中等水平见于P. hortorum 和A. megapotamicum ，反映了物种间黄酮积累的差异。
先前的调查也报告了可食用花卉中黄酮含量的广泛范围。
相关性分析揭示了总酚和总黄酮含量之间存在强烈且高度显著的正相关关系，表明黄酮水平的增加伴随着总酚含量的比例上升。相比之下，在总酚或总黄酮含量与通过ABTS、DPPH和FRAP测定确定的抗氧化活性之间未观察到显著相关性，这表明抗氧化性能不仅受总酚浓度影响，还受这些化合物的结构特征和相对组成影响。
3.4 通过HPLC-DAD鉴定和定量酚类化合物
分析校准曲线在所评估的浓度范围内显示出线性行为，与回归模型具有极好的一致性。咖啡酸的平均保留时间为4.32分钟，回归方程为y = 7.3041x + 108。芦丁的平均保留时间为4.65分钟，回归方程为y = 11.086x + 101.41。这些值表明满意的线性度和高度的仪器重现性，确认了HPLC-DAD方法用于目标酚类定量的可靠性。
通过将保留时间和紫外-可见吸收光谱与真实参考标准品进行比较来鉴定酚类化合物，确保整个运行过程中的色谱特异性和分析稳定性。获得的浓度证实了芦丁和咖啡酸是评估样品中主要定量的酚类标记物。
在一些样品中检测到对应于儿茶素、阿魏酸和绿原酸的其他峰，但其相关系数低于可接受限值，信号强度低于定量限。这些结果表明这些化合物仅以痕量水平存在，无法获得可靠的定量数据。尽管如此，它们的检测强化了花卉的化学复杂性以及所用分析方法的灵敏度。
在所分析的13种花卉物种中有10种广泛检测到芦丁，这与先前的研究一致，这些研究描述黄酮类化合物，特别是芦丁、槲皮素及其糖基化衍生物，是观赏性和可食用花卉的主要成分。观察到的浓度因组织、提取方法和花卉发育阶段而异，但一致地确认芦丁是HPLC-DAD分析中反复出现的植物化学和抗氧化标记物。
在三个物种中存在咖啡酸也与文献一致，文献认为该化合物是花卉中最常见的羟基肉桂酸之一，尽管通常发现其水平低于黄酮类化合物。咖啡酸通常与绿原酸和阿魏酸结合存在，有助于花卉物种的抗氧化和光保护谱。研究表明咖啡酸可通过HPLC在花卉中检测到，浓度随溶剂和环境条件而变化。
检测到低于定量限的痕量化合物，反映了样品的植物化学复杂性以及低浓度分析物固有的仪器和提取限制。这些物质经常被报告为花卉基质中的次要成分，在化学表征和总体抗氧化贡献中发挥补充作用。尽管以痕量水平检测到，但这些发现强调了所分析物种的酚类多样性以及HPLC-DAD方法同时检测多类酚类化合物的能力。
3.5 关于多样性和组成变异性的考虑
使用涵盖大量花卉物种的参考文献源于对本文研究的几种物种缺乏具体研究。目的不是直接比较样品，而是强调观赏性和可食用花卉的化学和营养多样性，强化它们作为生物活性化合物和营养素来源的相关性。这种广泛的比较方法将本研究置于全球植物化学多样性框架内，表明即使在单一形态组内，物种间也存在广泛的组成和功能变异性。
观察到的本研究与其他研究之间的差异，应在考虑样品收集的环境和生态条件下来解释。诸如温度、光照强度、水分可用性、土壤类型和肥力、海拔、授粉和物候阶段等因素直接影响次生代谢物的积累和近似组成。因此，研究间的变异并不反映方法学的不一致，而是反映了植物对环境条件的代谢可塑性，强调了综合和比较方法对于理解花卉全部组成范围的重要性。
结论
本研究系统地表征了十三种观赏性和可食用花卉物种的近似组成、酚类和黄酮含量、抗氧化活性以及选定的酚类标记物。结果表明，在所有评估参数中均存在显著的种间变异性，反映了这些花卉异质性的化学和营养谱。几种物种表现出相关的抗氧化活性，如ABTS、DPPH和FRAP测定所证明的，并与较高的总酚和总黄酮含量相关。靶向HPLC-DAD分析证实了芦丁和咖啡酸作为所评估物种子集中主要定量的酚类化合物的存在，这有助于观察到的抗氧化反应。
总体而言，研究结果证实，具有食用潜力的观赏花卉基于实验数据，呈现出可测量的抗氧化特性和独特的组成谱。通过为文献中记载不足的物种生成一致且可比的理化和功能信息，本工作有助于更稳健地科学理解可食用观赏花卉，并支持未来专注于安全评估和食品相关应用的研究。
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