LWT(6.056)|宁夏大学农学院刘敦华教授团队解析牛肉冷藏过程中渗出液代谢物

牛肉提供许多人体健康所必需的营养物质,被认为是一种高价值的肉类。然而,牛肉的消费选择通常是新鲜的而不是冷冻的,这就要求牛肉在销售过程中保持良好的品质特征,如鲜红的颜色、少渗出液(EXU)的产生和良好的风味。目前还没有使用代谢组学来揭示牛肉EXU的代谢物特征的研究。

鉴于牛肉贮藏过程在生理和分子水平上的复杂性,2022年12月宁夏大学农学院刘敦华教授团队在LWT-Food Science Technology(6.056)杂志上发表“Identification of exudate metabolites associated with quality in beef during refrigeration”文章,旨在通过非靶代谢组学研究牛肉在4℃下冷藏2、4、6天期间EXU中的代谢产物及其影响肉质变化的潜在机制,为畜产品冷藏运输提供理论依据。拜谱生物提供了非靶代谢组学技术服务,助力解析牛肉渗出物(EXU)代谢产物的变化。


LWT(6.056)|宁夏大学农学院刘敦华教授团队解析牛肉冷藏过程中渗出液代谢物

英文标题:Identification of exudate metabolites associated with quality in beef during refrigeration

中文标题:牛肉冷藏过程中与品质相关的渗出液代谢物的鉴定

期刊:LWT-Food Sci Technol

发表时间:2022年12月

影响因子:6.056

合作单位:宁夏大学农学院

研究材料:牛肌肉渗出液

拜谱提供技术:非靶代谢组学




研究路线



LWT(6.056)|宁夏大学农学院刘敦华教授团队解析牛肉冷藏过程中渗出液代谢物



研究结果



1

EXU代谢物分析

作者通过肉质参数、组织形态、抗氧化活性分析等生理生化检测发现牛肉质量变化与代谢密切相关。因此,作者将冷藏牛肉的第2、4、6天收集的EXU作为研究模型,结合拜谱生物提供的非靶代谢组学技术对EXU进行分析。阳性和阴性模式下分别鉴定出572和305个dm。用PCA对EXU代谢结果进行可视化分析(图1a和d),进一步采用监督判别统计分析方法OPLS-DA来消除实验数据中不相关因素的影响(图1b和e),此外,为了避免过拟合和随机效应,对OPLS-DA模型进行了200次排列测试,以增强预测能力(图1c和f)。总体而言,结果显示出良好的可预测性和可靠性。

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图1 EXU代谢组学数据的PCA和OPLS-DA多元统计分析。

(图源:Liu J., et al., LWT,2022)


2

差异代谢物的选择和鉴定

基于上述结果,VIP >1和p < 0.05被认为是差异代谢物(DMs),图2a和b分别为EXU2、EXU4和EXU6在POS和NEG中鉴定出的DMs,EXU2和EXU4共鉴定出351个DMs,EXU2和EXU6共鉴定出498个DMs。DMs主要包括生物碱、氨基酸、碳水化合物、脂肪酸、激素、脂类、核酸、有机酸和多肽。结果表明,EXU中含有多种代谢物,且随贮藏时间的延长代谢物差异显著增加,表明其在揭示牛肉品质变化方面具有潜在价值。

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图2 (a) EXU2和EXU4 DMs的聚类热图分析;(b) EXU2和EXU6 DMs的聚类热图分析。

(图源:Liu J., et al., LWT,2022)


3

DMs和代谢途径

如图2所示,随着冷藏时间的增加,DMs的数量和代谢途径增加。与EXU2相比,EXU4/6共鉴定出433个DMs。将这些DMs富集到KEGG数据库中,共鉴定出213个DMs。如图3a所示,这些DMs主要由有机杂环化合物、有机酸及其衍生物、脂类和类脂分子、苯丙类和多酮类、苯和核苷类、核苷酸及其类似物组成。所涉及的主要途径(前30个)包括细胞过程(C,铁死亡)、环境信息处理(E, ABC转运蛋白和神经活性配体-受体相互作用)、疾病(H,碳代谢)、代谢(M,氨基酸生物合成、辅因子生物合成、苯丙氨酸代谢和嘌呤代谢)和有机体系统(O,蛋白质消化和吸收)(图3b)。共有42种代谢途径显著富集,其中包括75种与牛肉品质或代谢产物相关的DMs。

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图3 (a)差异代谢物分类环状图(b)通路富集直方图。

(图源:Liu J., et al., LWT,2022)


然后作者分析了EXU、肉质和DMs之间的相关性,以评估影响牛肉品质的潜在代谢物和代谢途径。牛肉氧化增加了牛肉的颜色不稳定性和水分损失(p < 0.05)(图4 a: 肉品质与氨基酸、多肽和类似物的相关性分析。b: 肉品质与核酸、脂类、碳水化合物的相关性分析。c: 肉质与有机酸、维生素和辅助因子的相关性分析。d: 肉品质与醇和多元醇、生物碱、苯类、激素和递质、有机杂环、类固醇、有机杂环化合物、农药、苯丙类和聚酮的相关性分析。(e)肉品质与其他DMs的相关性分析。)。牛肉剪切力与pH值呈极显著相关(p < 0.05),与颜色、持水能力无相关性(p > 0.05)。结果表明,差异代谢物与颜色、持水能力和肉质嫩度显著相关。

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图4 肉质质量与DMs的相关性分析。

(图源:Liu J., et al., LWT,2022)



小结


在本研究中,作者通过非靶代谢组学方法,在3组EXU样品中鉴定出877种代谢物和433种DMs,表明EXU作为肉品质和生化分析的实验样品具有良好的应用前景。在EXU样本中共鉴定出75个与肌肉质量相关的DMs,KEGG分析表明,各种代谢途径的协同作用和增强的氧化过程导致了肌肉细胞状态的改变。该结果肯定了EXU样品在肉质分析中的应用潜力,同时阐明了肌肉氧化和细胞凋亡对肉质的不利影响。本研究为今后制定更精确有效的肉质量控制策略提供参考。



拜谱小结



代谢组学是对某一生物体组份或细胞在一特定生理时期或条件下所有代谢产物同时进行定性和定量分析,以寻找出目标差异代谢物。可用于疾病早期诊断、药物靶点发现、疾病机理研究及疾病诊断等。拜谱生物可提供非靶代谢组学、靶向代谢组学、脂质组学等代谢组学技术服务助力疾病机制研究,拜谱生物还可提供蛋白组学、蛋白修饰组学、转录组学等多组学技术服务,欢迎咨询!



参考文献:Jun Liu, Ziying Hu, Anran Zheng, Qin Ma, Dunhua Liu, Identification of exudate metabolites associated with quality in beef during refrigeration, LWT, Volume 172, 2022, 114241, ISSN 0023-6438, https://doi.org/10.1016/j.lwt.2022.114241.


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