基于非靶向代谢组学分析不同包装方式预制烤鱼代谢物的差异

为探究不同包装预制烤鱼的代谢物差异,采用液相色谱-串联质谱技术,基于非靶向代谢组学方法分析比较托盒包装、真空包装和气调包装预制烤鱼的代谢物组成。结果表明,在二级质谱信息下,3种包装的预制烤鱼共鉴定出318种代谢物。依据正交偏最小二乘法判别分析模型的变量重要性投影值（variable importance projection value, VIP,VIP>1）和P<0.05,共筛选出47种差异代谢物,包括脂肪酸类10种,核苷酸类10种,氨基酸类9种,有机酸及衍生物类7种,苯及衍生物类3种,醇胺类2种,其他类6种。通过对47种差异代谢物相对含量的聚类热图分析,发现3种不同包装方式预制烤鱼的代谢物相对含量存在差异。其中,气调包装烤鱼的多种呈味氨基酸和单磷酸腺苷相对含量明显高于常规的真空和托盒包装。研究结果初步表明,气调包装对保持烤鱼鲜味有积极作用,将为烤鱼包装多样化发展提供方向。     

基于非靶向代谢组学分析不同品种宁夏枸杞差异性代谢物

目的 通过非靶向代谢组学分析宁杞7号、宁杞9号、宁杞10号3个不同品种的宁夏枸杞的差异性代谢物。方法 采用超高效液相色谱-四极杆/静电场轨道阱高分辨质谱法建立非靶向代谢组学研究方法,通过主成分分析(principal component analysis, PCA)、偏最小二乘法分析(partial least-squares discrimination analysis,PLS-DA)模型、聚类分析等统计学方法对不同品种的宁夏枸杞进行差异分析。结果 宁杞7号、宁杞9号、宁杞10号3种宁夏枸杞品种中正、负模式下均存在的代谢物有393个,共鉴定出17种差异性代谢物[变量投影重要性(variable importance in project, VIP)>1],包括有机酸类及其衍生物3种、氨基酸类及其衍生物2种、黄酮类及黄酮醇类化合物7种、酚酸类2种、其他3种。结论 该研究确定了宁杞7号、宁杞9号、宁杞10号3种宁夏枸杞品种的差异代谢物,可以为不同宁夏枸杞品种的差异性分析提供新的研究思路,对优质宁夏枸杞种质资源的挖掘与选育提供重要参考。     

基于GC-MS非靶向代谢组学分析贵州特色蜂蜜的代谢物差异

该研究以中华蜜蜂（Apis cerana,简称中蜂）特色蜂蜜蓝莓蜜、野蔷薇蜜为研究对象,以荆条蜜、野桂花蜜为对照,采用GC-MS非靶向代谢组学,对特色蜂蜜代谢物聚类、功能富集分析,并筛选差异代谢物及功能注释。结果表明,4种蜂蜜共检测到90种代谢物,富集到210条通路上,其中富集前20的通路在碳水化合代谢（8条）、总览（9条）、膜运输（3条）三个模块;4种蜂蜜中都检测出去甲肾上腺素（Norepinephrine,NE）,它富集到了唾液分泌、胃酸分泌等通路。根据VIP>1、log2FC>1、p<0.05筛选出2-酮丁酸、硬脂酸、肌醇等12种显著差异代谢物;2-酮丁酸和3-己烯二酸分别是蓝莓蜜和野蔷薇蜜的特征性物质。在改善人体消化吸收、促进蛋白质合成效果顺序为：野桂花蜜>荆条蜜>蓝莓蜜>野蔷薇蜜。该研究从代谢组学角度分析了不同蜂蜜营养成分差异,初步确定蓝莓蜜、野蔷薇蜜的特征性物质,其结果为鉴别蜂蜜真假、蜂蜜溯源识别提供相应参考。     

基于非靶向代谢组学分析老面酵头传代发酵过程中的代谢差异

以老面酵头为研究对象,采用基于超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱（UHPLC-QTOF-MS）的非靶向代谢组学分析技术对老面酵头传代发酵过程的差异代谢物进行鉴定分析,并研究老面酵头传代发酵过程中的风味特征代谢物的相对含量变化和关键代谢通路。结果表明,传代发酵1代、2代和4代的代谢产物存在差异,共鉴定出54种差异代谢物,主要的差异代谢物种类为氨基酸及肽类、有机酸类和糖类。共检索到15条与差异代谢物相关性高的关键代谢通路和14种主要参与的差异代谢物,其中关键代谢物为D-麦芽糖、鞘氨醇、L-谷氨酸、纤维二糖、鞘磷脂、甘油磷酸胆碱。该研究从代谢组学角度初步揭示了老面酵头传代发酵过程的代谢产物差异性以及特征化合物,为进一步对老面酵头发酵过程中的风味调控机制提供理论依据。     

基于非靶向代谢组学分析黄桃果肉褐变过程中代谢产物的差异

以黄桃果实为试验材料,利用非靶向代谢组学研究其贮藏期间不同褐变程度果肉中的代谢物差异。采用主成分分析、聚类分析、正交偏最小二乘判别分析等方法分析不同褐变程度果肉中的差异代谢产物。结果表明:PE包装明显降低了黄桃果肉褐变指数,以无褐变的果肉为对照,共检出991种代谢物。在CK 12 d vs CK 0 d样本中,共检出206种显著上调代谢物和26种显著下调代谢物,而在PE 12 d vs CK 0 d样本中,共检出145种显著上调代谢物和58种显著下调代谢物。经HMDB通路分析,代谢物主要富集在13条通路中,其中,富集排名前6的通路分别是丙烷和聚酮化合物、脂质和类脂质分子、有机杂环化合物、有机酸及其衍生物、苯甲酸酯类、有机氧化合物。KEGG通路分析表明,代谢物主要富集在10条通路中,其中,富集排名前4的通路为其它次生代谢产物的生物合成、氨基酸代谢、辅因子和维生素的代谢通路,其它氨基酸代谢等通路。研究从代谢组学角度初步揭示了黄桃果肉褐变过程中代谢产物的差异性,为提高黄桃果实品质提供理论参考。     

糙米和大米非靶向代谢组学分析

为分析全谷物糙米和大米的差异代谢产物及其代谢途径,采用液相色谱-串联质谱联用非靶向代谢组学技术,分析糙米碾磨前后的代谢物变化和主要参与代谢途径。通过单变量和主成分分析、偏最小二乘判别分析和聚类分析等多变量统计分析发现,在差异倍数不小于1.2或不大于0.833 3、P＜0.05、变量投影重要性值不小于1的条件下,正离子模式下检测到糙米和大米中显著变化的差异代谢物为460 种（其中上调300 种、下调160 种）,负离子模式下检测到糙米和大米中显著变化的差异代谢物为579 种（其中上调383 种、下调196 种）;正离子模式下主要参与代谢途径为2 条（苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成、组氨酸代谢）,参与代谢物为4 种;负离子模式下主要参与代谢途径为5 条（甜菜碱生物合成、C5-支链二元酸代谢、嘌呤代谢、玉米素生物合成和碳代谢）,参与代谢物为10 种。结果发现,全谷物糙米与大米相比,差异代谢物上调为主,而且通过影响氨基酸代谢、碳代谢、嘌呤代谢、玉米素代谢和甜菜碱生物合成等代谢途径,调节米糠和胚中多种氨基酸、多酚、脂肪酸类物质含量,提升稻米的营养品质。本研究为全谷物糙米的营养评价提供理论依据,为以糙米为原料的相关加工技术和产品的开发提供基础。     

基于非靶向代谢组学的片烟醇化进程判断及代谢物差异分析

为探究非靶向代谢物在烟叶醇化过程中的变化规律,利用基于GC-MS法的非靶向代谢组学技术对云南省3个产区（曲靖、红河和昆明）的上部和中部烟叶进行分析。结果表明：醇化过程中,烟叶中糖类、氨基酸类和多酚类物质相对含量逐渐下降,有机酸类物质相对含量逐渐升高。基于非靶向代谢物组成,烟叶醇化进程可分为3个阶段,云南上部和中部烟叶适宜醇化期分别为21～33个月和21～27个月。利用偏最小二乘判别分析（PLS-DA）,筛选出醇化前期至醇化中期的差异代谢物共16种,主要富集在糖代谢通路中;醇化中期至醇化后期的差异代谢物共10种,主要富集在有机酸代谢通路中。     

基于非靶向代谢组学分析副干酪乳杆菌发酵枸杞汁各阶段代谢差异

为研究副干酪乳杆菌NXU-19004发酵对枸杞汁品质特性的影响,采用气相色谱-质谱非靶向代谢组学技术对4 种不同阶段枸杞发酵液差异代谢物进行鉴定分析,结合主成分分析和偏最小二乘判别分析对其进行精确区分。再通过京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG）数据库注释差异代谢物参与的代谢途径,从中筛选出关键代谢物。结果表明,4 种发酵液共检测到63 种非挥发性差异代谢物,其中氨基酸类、有机酸类、酯类等成分在枸杞发酵液中平均相对丰度总体呈上升趋势。多元统计分析结果显示,各样品之间差异显著,均有明显样本聚集区,表明代谢产物可用于甄别发酵阶段。共注释到47 条代谢途径,富集代谢产物较多且显著性高的关键通路有9 条,且多与氨基酸代谢相关,可见发酵阶段对枸杞发酵液中氨基酸类物质的代谢影响最大。进一步确认了关键代谢物为丙氨酸、柠檬烯、苯甲醛、苯甲酸、烟酰胺、烟酸、角鲨烯、脯氨酸、肌氨酸、2-苯基乙酰胺。该研究从代谢组学角度初步揭示了枸杞及其乳酸菌发酵产品的代谢产物差异性以及特征化合物,为进一步研究影响乳酸菌发酵形成差异的因素提供理论依据。     

基于非靶向代谢组学的云南特色丘北辣椒代谢物差异分析

为探究云南特色丘北辣椒品种云干椒7 号（Y7）和传统丘北辣（QB）在不同生育期的代谢产物差异,利用液相色谱-质谱（liquid chromatography-mass spectrometry,LC-MS）法比较分析两品种在绿熟期和红熟期的非靶向代谢物质。结果表明,代谢物的数量、组分因生育期、品种差异而表现不同。红熟期的代谢物数量明显高于绿熟期,QB 中的差异代谢物显著高于Y7;两品种中特有的甘油磷脂类、黄酮类、辣椒素类以及氨基酸类等代谢物丰度较高,可以作为鉴别Y7 和QB 的潜在生物标志。京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG）富集分析发现Y7 和QB 在两生育期的关键代谢通路主要富集在脂质代谢。L-谷氨酸、蔗糖、海藻糖等差异代谢物被注释到与果实发育、转色相关的ABC 转运蛋白（ATP-binding cassette transporter）、次生代谢生物合成、苯丙烷代谢等通路。综上,Y7 和QB 的代谢成分各有优势,不仅为营养功能评价提供基础,也为干制辣椒的高品质育种与采收提供理论参考。     

基于广泛靶向代谢组学的乌龙茶加工过程中差异代谢物分析

为探寻乌龙茶加工过程中不同工序样品的特征性代谢物,采用液相色谱分析-电喷雾-串联质谱对乌龙茶样品进行广泛靶向代谢物检测.结果表明:在总计8道工序中鉴定出共有代谢物622种,主要包含糖类、氨基酸、黄酮、花青素类等物质.根据其在加工工序中的变化趋势,可将这些代谢物分为4种类型.代谢途径富集分析表明以氨基酸合成、淀粉与蔗糖代...     

紫陀螺菌营养品质及非靶代谢产物剖析

目的 深入了解紫陀螺菌的营养品质和次级代谢产物,以评估其食药应用价值。方法 以不同生长时期紫陀螺菌为研究对象,测定分析其蛋白质、脂肪、灰分、水分、矿物质和氨基酸含量,并采用液相色谱-四极杆-飞行时间质谱平台对代谢物进行测定,基于正交偏最小二乘判别分析筛选差异代谢物,通过京都基因组百科全书对组间差异代谢物进行通路富集分析。结果 紫陀螺菌含有丰富的蛋白质、矿物质、氨基酸,其中包括6种人体必需氨基酸及婴幼儿必需的组氨酸。苏氨酸、缬氨酸、赖氨酸的营养价值接近或超过标准鸡蛋蛋白,且漏斗期的紫陀螺菌蛋白质营养价值最高。通过非靶代谢组学分析,共获得2450个非靶代谢产物,经过数据库注释发现紫陀螺菌次级代谢产物丰富,包括脂肪酰类、羧酸及其衍生物、有机氧化物、异戊二醇脂类、类固醇及其衍生物、类黄酮类、酚类和生物碱类等。经差异代谢统计分析发现,不同生长时期紫陀螺菌代谢物种类和数量均存在差异,并随着子实体的成熟整体呈下调趋势。结论 紫陀螺菌营养成分丰富,且含有多种具有生理活性的次生代谢产物,本研究为紫陀螺菌食用与药用提供科学依据。     

基于代谢组学分析不同颜色花生红衣的组成差异

以不同颜色花生红衣为研究对象,采用液相色谱-质谱非靶向代谢组学方法,研究花生红衣品种间的差异代谢物及代谢通路。主成分分析结果表明,不同品种的花生红衣存在较大的代谢差异。依据正交偏最小二乘法模型的变量重要性投影值可分离出16 种差异代谢物,颜色较深的花生红衣山柰酚和表儿茶素-(4α→8)-没食子儿茶素-(4α→8)-儿茶素含量明显较多,且随着红衣颜色的加深,原花青素、杨梅素和槲皮素含量显著升高（P＜0.05）。富集差异代谢物的代谢通路共4 条,其中最显著的为黄酮和黄酮醇生物合成途径,山柰酚、槲皮素、杨梅素和芦丁等差异代谢物参与此通路,且颜色较深的花生红衣中山柰酚代谢旺盛,颜色较浅的花生红衣中杨梅素和槲皮素代谢旺盛,合成量较多。     

基于UPLC-QTOF-MS的单增李斯特菌复方新诺明耐药性菌株代谢组学分析

采用非靶标代谢组学方法,研究单增李斯特菌复方新诺明耐药株和敏感株的代谢组学差异.以复方新诺明(SXT)耐药株和敏感株为研究对象,使用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱联用技术(UPLC-QTOF-MS)获得菌株胞内代谢轮廓信息,建立OPLS-DA判别模型,并对差异化合物的数量、种类及其在代谢通路中的调控表达进行分析.结...     

Metabolomics-assisted biotechnological interventions for developing plant-based functional foods and nutraceuticals

Today, the dramatic changes in types of food consumed have led to an increased burden of chronic diseases. Therefore, the emphasis of food research is not only to ensure quality food that can supply adequate nutrients to prevent nutrition related diseases, but also to ensure overall physical and mental-health. This has led to the concept of functional foods and nutraceuticals (FFNs), which can be ideally produced and delivered through plants. Metabolomics can help in getting the most relevant functional information, and thus has been considered the greatest –OMICS technology to date. However, metabolomics has not been exploited to the best potential in plant sciences. The technology can be leveraged to identify the health promoting compounds and metabolites that can be used for the development of FFNs. This article reviews (i) plant-based FFNs-related metabolites and their health benefits; (ii) use of different analytic platforms for targeted and non-targeted metabolite profiling along with experimental considerations; (iii) exploitation of metabolomics to develop FFNs in plants using various biotechnological tools; and (iv) potential use of metabolomics in plant breeding. We have also provided some insights into integration of metabolomics with latest genome editing tools for metabolic pathway regulation in plants.