涩玉吧驴奶作为一种特种乳,其营养成分接近母乳且具有低致敏性,因此对于母乳或牛奶不耐受的婴幼儿来说,驴奶是个优质的选择。
代谢组学作为一个新兴的重要的研究方法,在食品安全、食品产地鉴别、转基因食品鉴别、伪劣产品鉴别、食品质量控制、食品存贮和加工、鉴别和预测食品味道、营养学研究等多个方面得以广泛应用。
中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所的罗依扎·瓦哈甫、李 会*等使用非靶向代谢组学和脂质组学技术,对我国两个重要驴奶基地新疆岳普湖县(XJ)和山东东阿县(SD)的驴奶中的代谢物和脂质进行较为系统的分析并筛选主要特征标志物,从而为我国主要产区驴奶产品的开发提供可靠的代谢物和脂质组成的基础信息。
由图1可知,代谢物数量前20的化合物被分类为11个一级类别,其中主要为脂质和类脂分子(主要包括磷脂酰乙醇胺、磷脂酰胆碱、磷脂酰丝氨酸、单硬脂酸甘油酯等),其次是有机酸及其衍生物,还有有机杂环化合物。
由图2可知,所有QC样本均集中分布在坐标轴中间,说明样品间分离是由于组间的差异变量,而非分析过程中的差异造成。正离子模式下,PC1和PC2的贡献率分别为29.5%和18.1%;负离子模式下,PC1和PC2的贡献率分别为42.6%和23.4%。可以看出,XJ与SD驴奶样品在PC1方向上能被很好地分开。
由图3A可知,在正离子模式下,XJ与SD驴奶样品共有的代谢物有865个,其中XJ独有的代谢物有140个,SD独有的代谢物有55个。由图3B可知,在负离子模式下,XJ与SD驴奶样品共有代谢物有991个,XJ独有的代谢物有101个,SD独有的代谢物有57个。
由图4可知,两组样本都能够被明显区分,说明两组样本有明显的组间差异,而组内重复性较好。用交叉验证残差的变异分析检验OPLS-DA模型的有效性。正离子模式下,拟合模型(代表Y变量的可解释性),Q2=86%(代表模型的可预测性),即该模型用31.4%的原始变量解释了两组之间94.6%的差异,模型预测能力为86%。负离子模式下,拟合模型其Q2=86.8%,即该模型用43.8%的原始变量解释了两组之间92.3%的差异,模型预测能力为86.8%。当Q2>50%、,认为模型有效,正负离子模式下均满足此标准,故OPLS-DA模型拟合效果良好。
由图5可知,在正离子模式下,置换检验产生的Q2截距为-0.050 7,而在负离子模式下Q2截距为-0.500 7。置换检验评价OPLS-DA模型稳健可靠,正负离子模式下模型均不存在过拟合(Q2截距<0.05),说明OPLS-DA模型可行,XJ和SD驴奶中的代谢物差异显著。
基于OPLS-DA模型中VIP值、方差分析及FC分析分别在正离子和负离子模式下筛选出12、34种差异代谢物。其中一个差异代谢物被认为是特征成分(因为它只存在于一个样本中,但在另一个样本中未检测到),另外45个差异代谢物在XJ和SD驴奶中样品中均能检测到,但丰度不同。由表3可知,注释到的差异代谢物有16种。
经预处理后,在正离子模式下从驴奶中提取到3 594种化合物,其中有146种化合物仅存在于SD驴奶样品中,21种化合物仅存在于XJ驴奶样品中;在负离子模式下从驴奶中提取了5 724种化合物,其中有103种化合物仅存在于SD驴奶样品中,69种化合物仅存在于XJ驴奶样品中。
由图6可知,QC样本分组良好,同样说明组间分离是由于组间的差异变量,而不是由分析过程中的差异造成。PC1解释了大部分变化:正负离子模式下PC1的贡献率分别为36.7%、52.0%,说明XJ与SD驴奶样品能够被分开,并且在PC1方向上能被很好地分开。
由图7可知,两组样本同样都能明显被区分,说明两样本有明显组间差异,而组内重复性较好。在正离子模式下,OPLS-DA模型 为74.5%, 为99.3%,Q2为97.8%,即该模型用74.5%的原始变量解释了两组之间99.3%的差异,模型的预测能力为97.8%。在负离子模式下,OPLS-DA模型 为63.0%, 为98.3%, Q 2 为93.2%,该模型用63.0%的原始变量解释了两组之间98.3%的差异,模型的预测能力为93.2%。在正负离子模式下OPLS-DA模型的拟合效果良好。
对OPLS-DA模型进行200次置换检验,从图8可以看出,正负离子模式下Q 2 截距分别为-0.768和-0.335,均小于0.05,表明OPLS-DA模型未过拟合。
基于OPLS-DA模型中VIP值、方差分析及FC分析分别在正离子和负离子模式下筛选出50、36个差异脂质。如表4所示,与数据库比对后,在正离子和负离子模式下分别注释到18、9种差异脂质,并且这些差异脂质化合物的P值均小于0.001。
采用非靶向代谢组学和脂质组学的方法,对新疆和山东两个主要产区的驴奶进行比较研究,提供了驴奶代谢物组成和脂质组成的总体信息。通过代谢组分析发现,驴奶中主要的代谢物包括脂质和类脂分子(主要包括磷脂酰乙醇胺、磷脂酰胆碱、磷脂酰丝氨酸、单硬脂酸甘油酯等)。代谢组学结果显示XJ和SD驴奶样品差异显著,以VIP>1,P<0.05且FC≥2或<0.5为阈值,在正离子和负离子模式下分别筛选出12、34种差异代谢物,其中注释到的16种差异代谢物中FC较高(<0.2)的两种代谢物(麦德龙苷C、戊基羟脯氨酸),与细菌、肠道微生物菌群代谢等相关。通过脂质组学分析发现,驴奶中主要的脂质多为不饱和脂肪酸(>70%),其中种类最多的是磷脂类。脂质组学结果也显示XJ和SD驴奶样品差异显著,以VIP≥3.0,P<0.001且FC≥2或<0.5为阈值,在负离子和正离子模式下分别筛选了50、36个差异脂质,其中注释到的差异脂质在正离子模式下有18种化合物,在负离子模式下有9种。其中包括一些具有生理功能的脂类物质例如:二酰基甘油、前列腺素F2α、十七碳烷酸等。不同地域驴奶中的差异代谢物和脂质可能与人类营养与健康、驴奶风味等相关,本研究将为驴育种、饲养、驴奶营养研究等提供一定理论依据和参考信息。目前,不同地域驴奶代谢组及脂质组方面产生差异的具体原因尚不明确,因此还有待于进一步研究。
罗依扎·瓦哈甫讲师,新疆大学生命科学与技术学院。教育经历:2016-09 至 2021-06, 中国农业大学, 食品科学, 博士2009-09 至 2012-06, 新疆大学, 生物学, 硕士2003-09至2004-7,江南大学食品科学与工程系进修研究生课程1992-09 至 1996-07, 江南大学, 食品科学与工程, 学士工作经历:2004-09 至今, 新疆大学, 生命科学与技术学院, 讲师讲授过食品分析、焙烤工艺学、食品添加剂、食品风味化学、营养与食品卫生学、食品技术原理、粮油加工学、专业英语等课程,参编教材一部。2001.9-2002.7在莎车县一中支教,期间主要讲授汉语课程
李会副研究员,中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所。北京食品学会未来食品专业委员会副主任、中国绿色食品发展中心绿色食品评审专家。主持国家自然科学基金青年基金1项、国家重点研发计划子课题1项、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项2项。发表论文20余篇,其中以第一/通讯作者身份发表JCR一区SCI论文12篇,影响因子均为5以上,单篇最高影响因子18.335。申请国家发明专利5项,其中以第一发明人已获授权4项。参编英文著作2部。担任国际学术期刊Frontiers in Microbiology 审稿编辑(review editor)。研究方向主要为食品微生物的检测与控制技术、食源性致病菌的耐胁迫性及其机制等研究。
本文《新疆和山东产地驴奶成分的代谢组和脂质组分析》来源于《食品科学》2022年43卷22期325-333页,作者:罗依扎·瓦哈甫,李会,徐雷,徐贞贞,廖小军。DOI:10.7506/spkx0129-301。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
Food Science of Animal Products(ISSN: 2958-4124, e-ISSN : 2958-3780)是一本国际同行评议、开放获取的期刊,由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心主办,中国食品杂志社《食品科学》编辑团队运营,属于食品科学与技术学科,旨在报道动物源食品领域最新研究成果,涉及肉、水产、乳、蛋、动物内脏、食用昆虫等原料,研究内容包括食物原料品质、加工特性,营养成分、活性物质与人类健康的关系,产品风味及感官特性,加工或烹饪中有害物质的控制,产品保鲜、贮藏与包装,微生物及发酵,非法药物残留及食品安全检测,真实性鉴别,细胞培育肉,法规标准等。
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