基于非靶向代谢组学的不同菌种强化发酵浏阳豆豉的代谢差异分析

为探究不同菌种强化发酵浏阳豆豉的代谢差异,测定分离菌株黄曲霉7214(Aspergillus flavus 7214,AF 7214)、黄曲霉7622(A.flavus 7622,AF 7622)、混合组AF 77(AF 7214+AF 7622)、与米曲霉(A.orzyae)强化发酵及自然发酵浏阳豆豉的总酸、氨基酸态氮含量,并利用液相色谱-质谱联用技术探究其代谢产物差异。结果表明:5组豆豉中,AF7214强化发酵豆豉的总酸质量分数、氨基酸态氮含量最高,分别为3.52%和1.47g/100g。根据偏最小二乘判别分析结果可知,各样品代谢产物差异明显,其中AF 7622菌株发酵样品同自然发酵豆豉代谢产物组成差异最小。进一步分析发现AF 7214、AF 7622、AF 77、米曲霉强化发酵与自然发酵豆豉的差异代谢产物主要参与氨基酸代谢通路,特别是精氨酸生物合成。以变量重要投影值>1.5、P<0.05为标准筛选出5组样品间的关键差异代谢物共62种,其中包括赖氨酸、丝氨酸、2-甲基丝氨酸等26种氨基酸及其衍生物,说明强化发酵对豆豉发酵过程中的氨基酸代谢影响最明显。本研究可为浏阳豆豉强化发酵过程中代谢产物的形成提供新的认识。

高山红景天不同部位愈伤培养及代谢差异

以高山红景天叶片、茎段为实验材料,研究不同质量浓度激素配比下,高山红景天愈伤组织诱导及生长情况,并基于GC-MS技术,进行非靶向代谢组学分析,对高山红景天叶和根的差异代谢物进行综合评价.结果表明,叶片出愈率最高时激素配比为MS+3.0 mg·L^(-1)NAA+7.0mg·L^(-1)6-BA,出愈率达87.67%;茎段出愈率最高时激素配比为MS+1.0 mg·L^(-1)NAA+5.0 mg·L^(-1)6-BA,出愈率达86.33%;利于叶片和茎段愈伤组织生长的最佳激素组合同为MS+0.5 mg·L^(-1)NAA+7.0 mg·L^(-1)6-BA;茎段在诱导愈伤表现出更好的稳定性,且在愈伤生长过程中呈现较高水平.高山红景天根、叶共分离出187种代谢物,从中共筛选出11种差异代谢物;叶中含量较高的代谢物为酸类,根中含量较高的代谢物为糖类、醇类.实验结果有望为本地高山红景天开发利用提供理论经验,为进一步扩大自然现有量和促进当地的高山红景天产业发展提供科学指导.

水培与泥炭土培金线莲生长及代谢差异比较

系统比较以水培和土培方式栽培30 d和90 d的金线莲生长指标、品质组分构成的差异,并通过代谢组学探究不同栽培方式下金线莲主要差异代谢通路。结果表明,相较于土培,水培第30天根长显著增加,第90天根长及叶面积显著增长,但茎粗有所下降;水培第30天净光合速率显著增长,水培第90天叶绿素含量显著增加。从组分上看,水培第30天总黄酮及金线莲苷含量显著增加,天冬氨酸、γ-氨基丁酸、羟脯氨酸含量显著降低;水培第90天,天冬氨酸、天门冬酰胺、γ-氨基丁酸和蛋氨酸含量显著降低。代谢通路上,与土培组相比,水培组金线莲第30天脂质、黄酮和黄酮醇生物合成、二萜及次级代谢生物合成显著上调;第90天脂质和次级代谢通路显著上调,二萜生物合成则发生下调。

基于脂质组学技术分析畜禽脂质代谢差异的研究进展

脂质组学是以脂质为对象,通过分析不同生理状态下体内脂质分子的变化情况,识别代谢调控途径中关键的脂质标志物,从而阐明单个脂质分子对脂质代谢与机体功能的影响。目前,随着脂质组学技术的发展,其已被广泛应用于畜禽生产当中,在脂肪沉积、乳脂代谢、营养调控以及性能测定等方面具有重要作用。本文主要综述了脂质组学技术以及其在畜禽脂质代谢研究中的应用,并简要分析了畜禽脂质代谢差异的可能原因,以期为阐明畜禽的脂质代谢提供参考。

一种通过代谢差异分析抑制SARS-CoV-2复制的靶点预测方法

提出一种通过代谢差异分析抑制新型冠状病毒(SARS-CoV-2)复制进程的靶点预测方法。该方法基于肺宿主细胞的基因表达数据,重建病毒入侵后宿主细胞代谢系统发生变化的部分网络模型,并通过单基因敲除和细胞毒性测试识别候选靶点。此外,分析抗病毒靶点对目前已知的多种SARS-CoV-2变体的稳健性。结果表明,D-丙氨酸是影响SARS-CoV-2复制的关键代谢物,且适用于当前所有的SARS-CoV-2变体。调控D-丙氨酸的基因PLPBP是主要的基因靶点。本文方法具有通用性,适用于现有病毒及宿主细胞,为应对病毒性疾病提供新思路。

生防菌株DZY6715在不同生长期的代谢差异分析

特基拉芽孢杆菌DZY6715是对油茶炭疽菌有较好抑制作用的生防菌,为明确该菌株在生长前期和生长后期的差异代谢物质及其调控功能。以菌株DZY6715的生长曲线为基础,先利用平板对峙法测定该菌株在生长前期和生长后期对油茶炭疽菌的抑制活性,然后通过非靶代谢组学技术,对这两个时期的发酵液进行生物信息学分析。结果表明,菌株生长前期的抑菌活性弱于生长后期,差异代谢物共注释到32条通路,前20条富集到183个差异代谢物,其中潜在重要性高的代谢通路有5条,富集的差异代谢物有84个,27种,涉及的代谢物以氨基酸和有机酸为主,并伴有诺氟沙星、N-乙酰-d-氨基葡萄糖、腺苷、苯酚等物质。另外,生长前期氨基酸的总表达量显著高于生长后期,而有机酸及其他差异代谢物在生长后期的总表达量则明显高于生长前期。因此,本文认为氨基酸主要参与细胞结构的构建,同时附有抑菌功能,而有机酸、诺氟沙星、腺苷等更多的是作为抵抗胁迫过程的重要调节剂。

‘重瓣红’玫瑰不同花发育阶段转录和代谢差异分析

为探究调控‘重瓣红’玫瑰花发育过程中花香关键基因和代谢通路,对花不同发育阶段样本进行转录组和代谢组测序分析。转录组学分析在花蕾期、初开期、半开期、盛开期和落花期对比中分别检测出4 435、2 444、7 021、4 123个差异表达基因,其中5个阶段共有差异基因214个。代谢组学共检测到508个代谢物,230个差异代谢物,在不同发育时期代谢物有明显的差异,代谢物被分为4簇。在分析玫瑰花香苯环类和萜烯类合成途径中,发现差异表达基因58个,差异代谢物11个。结合转录组和代谢组分析,花发育过程基因和挥发物质变化明显,花蕾期形成单萜类物质,半开期挥发物逐渐积累,落花期代谢物释放量减少,典型玫瑰花香物质主要在半开期形成。因此,选择合适采收时间有助于玫瑰花香品质的形成与保留。

基于UPLC-MS非靶向代谢组学分析乳杆菌发酵方竹笋超细全浆的代谢差异

利用超高效液相色谱-质谱技术对乳杆菌发酵方竹笋超细全浆进行非靶向代谢组学研究。以变量投影重要性(variable importance in projection,VIP)值大于1结合t检验P值小于0.05为标准进行筛选,结果发现,非发酵组(CK)和罗伊氏乳杆菌发酵组(LR)、CK组和植物乳杆菌发酵组(LP)、CK组和混菌发酵组(LRP)在正离子模式下分别筛选到361、392种和398种差异代谢物;在负离子模式下分别筛选到268、304种和321种差异代谢物。各组中差异代谢物种类主要有脂类及类脂类、有机酸及其衍生物、有机杂环化合物和苯类等;差异代谢物主要有组胺、D-甘露聚糖、吲哚-3-乳酸、DL-4-羟基苯乳酸、鸟氨酸和脯氨酸等。根据京都基因与基因组百科全书代谢通路富集分析得到4条显著的代谢通路,分别为嘌呤代谢、嘧啶代谢、苯丙氨酸代谢及柠檬酸循环。本研究探索了乳杆菌发酵方竹笋超细全浆的差异代谢物及代谢通路,为开发方竹笋相关发酵产品提供理论支撑。

基于非靶向代谢组学分析两种日粮模式下克氏原螯虾肌肉的代谢差异

采用液相色谱-质谱联用非靶向代谢组学方法,研究了两种日粮饲喂下克氏原螯虾(Procambarus clarkii)肌肉代谢物的差异及变化,为提升其养殖品质提供参考。通过样本主成分分析(Principal components analysis,PCA),并与基因组百科全书数据库(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)进行比对,筛选出虾肉中的差异代谢物并分析原因。结果显示:通过代谢组学分析,在正离子和负离子模式下共筛选出27种显著差异代谢物;与常规饲料相比,发酵饲料实验组中腺苷酸基琥珀酸、丝氨酸、磷酯酰胆碱、奎尼酸、补骨脂素、磷酯酰丝氨酸、谷氨酸等显著增加;经KEGG通路分析,变化显著的前4条通路分别是组氨酸代谢通路、精氨酸-脯氨酸代谢通路、蛋白质消化与吸收代谢通路和氨酰-tRNA合成通路。研究结果初步表明,日粮在调节克氏原螯虾氨基酸代谢、蛋白质合成和辅助合成氨酰-tRNA酶类等方面起积极作用。

不同麦曲酿造黄酒中挥发性风味物质的代谢差异

采用顶空固相微萃取-气质联用(solid phase micro-extration coupled with gas chromatography-mass spectrometry,SPME-GC-MS)技术,以黄酒的挥发性风味物质作为研究指标,比较了生麦曲、熟麦曲和混合曲酿造黄酒的挥发性风味物质的代谢差异。结果表明,生麦曲、熟麦曲和混合曲酿造的黄酒在挥发性风味物质的含量和种类上存在一定差异;采用电子鼻和电子舌对3组黄酒的滋味区分得知,熟麦曲和混合曲酿造黄酒的风味相似,但它们与生麦曲酿造黄酒的风味具有明显差异;通过主成分分析得知,高级醇和乙酯类物质的代谢差异是影响生麦曲、熟麦曲和混合曲酿造黄酒风味差异的主要因素,包括异戊醇、苯乙醇、异丁醇、乙酸乙酯、正己酸乙酯、月桂酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、乙酸异戊酯、苯甲酸乙酯、十四酸乙酯、软脂酸乙酯、油酸乙酯和亚油酸乙酯。研究结果初步阐明了生麦曲和熟麦曲在酿造黄酒的风味代谢差异,确定了主要的差异风味物质,为控制黄酒工业化生产过程中的风味提供了理论基础。

基于GC-MS分析两地白色藜麦种子的代谢差异

为了探究四川盐源县和青海都兰县白色藜麦种子的代谢物质差异,对其进行非靶向代谢组学的分析。利用GC-MS技术以及多元统计分析对两地的白色藜麦种子进行比较,发现两地的藜麦种子代谢物质有差异,共检测到29个显著差异物质,主要包括15个氨基酸、6个有机酸和一些糖醇、胺类、多酚、生物碱。其中有22个代谢物质表达上调,7个表达下调,在上调表达代谢物中有12个氨基酸(甘氨酸、L-缬氨酸、谷胱甘肽、GABA等)和5个有机酸(乳清酸、肉桂酸、2-氧戊二酸等)。通过MetaboAnalyst进行通路分析,发现有24条代谢通路与上调表达代谢物相关,其中有7条通路影响较显著,分别为谷胱甘肽代谢,氮代谢,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢,氨酰基-tRNA生物合成,苯基丙氨酸代谢,硫代谢,甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢。谷胱甘肽代谢途径的影响最为显著,而此途径与植物的抗逆性密切相关,其中检测到的代谢物主要有甘氨酸和谷胱甘肽在四川盐源的藜麦中有更高的表达水平,表明四川盐源的白色藜麦较青海都兰的白色藜麦有更强的抗氧化能力,使得植物有较好的抗逆性能在逆境中生存,这为指导两地白色藜麦的栽培育种和抗逆性机理的研究提供了理论依据。

体外模拟胃、肠消化对萝卜苗中活性物质、抗氧化功能及代谢差异物的影响

为研究胃、肠消化和吸收对萝卜苗营养品质的影响,采用体外模拟胃、肠消化和吸收处理新鲜萝卜苗,分别测定总酚、总酚酸以及硫代葡萄糖苷等活性物质的含量,用亚铁还原能力(FRAP)、DPPH自由基清除能力(DPPH)、还原能力(RP)、抗超氧阴离子能力(ASA)和超氧化物岐化酶活性(SOD)5种方法从不同角度对萝卜苗的总抗氧化能力进行分析,并以代谢组学手段对其它涉及的代谢物质进行鉴定和分析。结果表明,在体外模拟胃消化后,总酚显著上升,总酚酸增多26.53%,而类黄酮和花青素显著降低(分别为33.66%和20.27%),原花青素增加19.15%。硫代葡萄糖苷显著降低(49.18%),异硫氰酸盐显著下降,维生素C的影响不显著,萝卜苗的FRAP、DPPH和RP能力剧烈下降,而ASA能力显著上升,SOD活力影响不显著。体外模拟吸收后,总酚与总酚酸含量降低,原花青素急剧降低(80.35%),萝卜苗的FRAP和RP能力少许回升,而SOD能力显著上升,DPPH能力显著下降(64.77%),ASA能力显著上升(22.05%)。模拟消化萝卜苗与新鲜萝卜苗相比,共鉴定出37种差异物,多以磷脂累积物、有机酸等为主,其中8种物质在模拟胃、肠消化后含量剧烈下降甚至消失,其余物质属于含量急剧上升的物质,这些差异代谢物主要涉及氨基糖代谢、组氨酸代谢、甘油磷脂代谢、淀粉和蔗糖代谢、胆汁酸生物合成、泛醌和其它萜类醌生物合成、不饱和脂肪酸的生物合成等代谢途径。

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。

不同麦曲酿造黄酒中挥发性风味物质的代谢差异比较分析

黄酒是我国特有的一种酒种,是中国的汉族特产,是世界三大古酒之一,属于酿造酒。酿酒技术独树一帜,成为东方酿造界的典型代表和楷模。而酵母曲种质量决定酒质,本文研究采用不同麦曲酿造黄酒,研究黄酒中挥发性风味物质的代谢差异。

基于GC-TOF-MS代谢组学研究高度黑糯米酒后发酵阶段代谢差异

为了解高度黑糯米酒后发酵过程中代谢产物的差异及其变化,采用气相色谱-飞行时间质谱联用仪分别对发酵长达6个月的酒样进行跟踪监测,并对所得数据进行多元统计分析。结果表明:主成分模型显示发酵1、4、5、6个月后的代谢产物之间存在明显分离。基于正交偏最小二乘法-判别分析结果发现,共有40种代谢物被鉴定为差异代谢物(变量重要性投影值>1,P<0.05),其中包括糖类及其衍生物11种,有机酸13种,氨基酸7种,酮类5种,其他代谢物4种。对差异代谢物进行通路分析发现,具有显著影响(影响值>1,P<0.05)的代谢通路为甘油脂代谢、半胱氨酸和甲硫氨酸代谢、淀粉和蔗糖代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢、三羧酸循环、谷氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成、甘油磷脂代谢。

静态和振荡条件下产茉莉酸 Lasiodiplodia iranensis 的代谢差异

茉莉酸是一种植物内源激素,在抵抗生物胁迫和非生物胁迫过程中发挥重要作用。该研究以产茉莉酸的伊朗毛色二孢菌CCTCC M2017288为研究对象,比较静态与振荡培养环境下菌株发酵产茉莉酸的参数变化,并利用非靶向代谢组学进行差异分析。结果表明在振荡培养条件下,菌体的生物量大、耗糖速率快但产茉莉酸水平低;同时2种发酵过程中发酵液pH变化、菌体外观形态也不同。通过代谢组学分析,共鉴定出77个差异代谢物;静态与振荡培养比较,差异代谢物下调数量最多的代谢途径是氨基酸代谢;脂质代谢中差异代谢物数量仅有2个,其中茉莉酸上调显著。振荡条件下,菌体摄取的营养物质更多地流向氨基酸代谢和核苷酸代谢,而流向茉莉酸合成的通量相对减少,这在一定程度上解释了振荡条件下茉莉酸产量低的原因,也为认识真菌合成茉莉酸的机制提供了参考。

基于GC-MS的野生和‘鲁赫’刺蔷薇叶片代谢差异研究

为探究野生刺蔷薇(Rosa acicularis)和‘鲁赫’刺蔷薇(Rosa acicularis‘Luhe’)叶片的代谢物和代谢通路差异,对2种刺蔷薇叶片进行了GC-MS非靶向代谢组学试验,共检测出6种氨基酸、12种糖类、4种烷烃类化合物、17种有机酸、5种酯类和7种其他类化合物,共计51种代谢物。PCA模型符合预期,OPLS-DA模型筛选出19种显著差异代谢物,差异代谢通路分析共分析出5条主要的差异代谢通路。综合各项结果,2种刺蔷薇叶片在部分有机酸和糖类的代谢上有显著差异,同时也在ABC转运蛋白、苯丙烷的生物合成、苯甲酸的降解和丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸的代谢上有显著差异,推测2种植物可能在叶片光合效率和抗胁迫能力上有显著不同,但仍需进一步结合基因组、蛋白质组、转录组和其他方法进行深入研究。

基于非靶向代谢组学的平菇子实体发育过程中菌丝体差异代谢物分析

为了解平菇生长发育过程中子实体形成的代谢物基础,采用超高效液相色谱-电喷雾串联四级杆质谱(UPLC-ESI-MS/MS)技术结合多变量统计分析方法对发菌完成期(MM)、原基期(MP)及子实体分化期(MF)的平菇菌丝体进行代谢组学分析。结果表明,主成分(PCA)模型分析结果显示3个时期平菇菌丝体中的代谢产物具有明显差异。通过正交偏最小二乘判别分析(OPLS‐DA),以VIP(varible importance in the projection)>1和差异倍数值(fold change)≥2或≤0.5为条件对MM vs MP、MM vs MF和MP vs MF中的差异代谢物进行比较分析,分别获得139个、147个和67个差异代谢物,变化倍数最大的物质包括氨基酸及其衍生物、脂质、生物碱、有机酸等,说明这些差异代谢物对平菇子实体发育具有重要影响。KEGG分析表明,苯丙氨酸代谢、色氨酸代谢、嘌呤代谢等20条代谢通路表现活跃。在子实体发育过程中,脂质、有机酸、核苷酸及其衍生物、氨基酸及其衍生物之间明显相关。以上研究结果为平菇子实体发育机制和标准化栽培提供了理论依据。

基于非靶向代谢组学分析两种酵母培养物的成分差异

【目的】比较两种酵母培养物及其代谢成分的差异,为指导酵母培养物的生产及应用提供参考。【方法】材料为1种自研酵母培养物与达农威益康XP酵母培养物,利用非靶标代谢组学UHPLC-QTOF-MS技术,分析比较二者代谢产物成分及差异。【结果】(1)在二级类别注释下,正、负离子模式分别注释到614、497个化合物,主要代谢类别为有机酸,核苷、核苷酸及其衍生物,氨基酸及其衍生物,两种酵母培养物均无特有代谢成分,只在含量上有显著(P<0.05)差异。(2)共237个差异代谢物在正离子模式检出,176个显著(P<0.05)上调表达,61个显著(P<0.05)下调表达;136个差异代谢物在负离子模式检出,64个显著(P<0.05)上调表达,72个显著(P<0.05)下调表达。(3)差异代谢物的KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)富集分析主要集中在丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸等代谢通路。【结论】自研酵母培养物与达农威益康XP的代谢产物含量存在显著差异,但其发酵原料及工艺更简便,并含有多种具药理、生理作用的代谢成分,有潜在应用价值。

老山芹层积前后种子差异代谢物分析

为深入探索老山芹种子休眠机理,以老山芹层积前后种子为研究对象,采用气相色谱-飞行时间质谱联用技术(gas chromatography-time of flight mass spectrometry,GC-TOF/MS)对其非层积种子(non-lamellarized seeds,NS)和层积后达到发芽状态种子(germination seeds,GS)的差异代谢物进行分析。结果表明,共检测到995种代谢产物,NS和GS的代谢物存在明显分离,差异代谢物有126种,其中极显著差异代谢物75种,包括35种上调,40种下调。对极显著差异代谢物所在代谢通路分析表明,涉及10条关键代谢通路。和弦图分析表明,差异代谢物中脂质类化合物(含类脂分子)与苯类化合物呈极显著正相关;苯丙烷类化合物(含聚酮类化合物)与有机氧类化合物呈极显著负相关。以上研究结果为探索老山芹种子成熟后萌发提供了代谢组学理论基础,为更好地研究老山芹种子后成熟及休眠机制提供了依据和支撑。