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《食品科学》:中南林业科技大学付湘晋教授等:不同产地虾酱代谢物组的比较

发布时间:2025-07-26 06:34:20| 浏览次数:

  虾酱是由毛虾、蜢子虾等小型虾或低值虾添加食盐发酵制成的调味品,具有细腻的口感、鲜咸的滋味和独特的香味,同时富含多不饱和脂肪酸、蛋白质、矿物质等营养成分,在我国主要产自辽宁、山东、海南和广东等沿海地区。虾酱历史悠久,其制作技艺已被山东省列为省级非物质文化遗产。

  代谢组学通过高通量检测技术和多元数据处理方法将样品中低分子质量代谢物的全部信息系统性整合,具有耗时短、准确度高和覆盖面广的特点,能够在定性定量检测样品中小分子代谢产物的基础上,提取出与样品的品质或(和)产地关联的关键信息。

  中南林业科技大学食品科学与工程学院的刘佳乐、郑兰萍、付湘晋*等人以山东、广东、河北3 个产地虾酱样品为对象,采用基于超高效液相色谱-静电场轨道阱高分辨质谱(UPLC-Q-Exactive HF-MS)的代谢组学技术对3 个产地虾酱的非挥发性成分进行比较分析,以期为不同产地虾酱非挥发性小分子组成测定和产地鉴定提供理论依据。

《食品科学》:中南林业科技大学付湘晋教授等:不同产地虾酱代谢物组的比较(图1)

  利用UPLC-Q-Exactive HF-MS技术对3 个地区、9 个虾酱样品进行分析,其正负离子模式下重叠的总离子流图(TIC)(图1A、B)呈现信号强、峰容量大且分离度高的特点。去除冗余和噪声信号,通过

  mz进行代谢物的注释,共测到7 957 个代谢物信号。将所有代谢物进行树状分析,如图1C所示,同一地区虾酱聚为同一类,不同地区的虾酱可完全分开。

  3 个地区虾酱样品的所有代谢物种类如图1D所示。3 个不同产地的虾酱在代谢物种类上呈现出高度的相似性,均包含了14 个种类。其中山东虾酱、广东虾酱、河北虾酱的脂质和类脂分子化合物总和分别为2 250、2 406、2 419 个,有机酸及其衍生物化合物总和分别为1 512、1 584、1 581 个,其余种类代谢物占比相对较少。

  虾类富含脂质和类脂,在微生物的代谢作用下会被分解、转化成各种代谢产物,如磷脂、糖脂、胆固醇以及胆固醇酯等。虾酱的发酵过程中,微生物会产生大量的有机酸,如乳酸、琥珀酸、醋酸、丙酸、苹果酸、

  由表2可知,3 个不同产地的虾酱中存在峰面积大于106 的高含量共有代谢物,这些共有的高含量代谢物体现了虾酱的独特营养价值,反映了虾酱的相似性。

  -威廉希尔williamhill官网亮氨酸、N,N-二乙基甘氨酸、肉桂酸、N-乙酰-L-苯丙氨酸、-谷氨酰-L-亮氨酸、酪氨酸、甘氨酸、谷氨酸、色氨酸、鸟氨酸、乙酰亮氨酸等。其中色氨酸、缬氨酸属于必需氨基酸。游离氨基酸具有味觉活性,可赋予虾酱复杂的口感,如鲜味、甜味和苦味等。-亮氨酸在调节糖代谢、蛋白质代谢以及脂肪代谢等方面有显著效果,具有一定鲜味。肉桂酸,即-苯丙烯酸,是由苯丙氨酸脱氨降解产生的苯丙烯酸。肉桂酸具有突出的香气和味道,表现为酸酪的醇厚、大蒜汁的辛辣以及烧烤香气。N-乙酰-L-苯丙氨酸具有消炎、防止蛋白变性和聚集、高效保湿以及消除自由基的功能,已经被尝试用于治疗多种炎症反应,如过敏性鼻炎、过敏性皮炎、慢性阻塞性肺病、急性咽喉炎以及炎症性肠炎。谷氨酸是食品中典型的鲜味物质。

《食品科学》:中南林业科技大学付湘晋教授等:不同产地虾酱代谢物组的比较(图2)

  虾酱中二肽含量也较高,包括苯丙酰脯氨酸、组氨酰脯氨酸、脯氨酸-缬氨酸、亮氨酸-甘氨酸和酪氨酸-脯氨酸等。苯丙酰脯氨酸最早是从荧光假单胞菌和产碱假单胞杆菌无细胞培养上清液中分离出来的一种抗真菌二肽,其通过干扰维甲酸诱导视黄酸诱导基因-I的激活抑制干扰素的产生,并具有较强的自由基清除活性。亮氨酸-甘氨酸和酪氨酸-脯氨酸两种二肽都带有苦味,为虾酱增添了复杂的风味层次,且两种二肽均具有血管紧张素转化酶抑制活性。酪氨酸-脯氨酸还表现出较强的抗氧化能力,同时具有降血糖活性。

  E,13Z-十八碳二烯醛、8,11-二十碳二烯酸、胆固醇和肉豆蔻酸等。其中二十碳五烯酸广泛存在于水产动物中,具有降低甘油三酯、防止动脉粥样硬化斑块破裂、抵抗血小板聚集和抗炎、抗氧化等作用。肉豆蔻酸,即十四烷酸,是虾酱中的一种重要风味成分,赋予虾酱酸味特征。

  N-脂酰氨基酸化合物,如N-油酰牛磺酸、N-棕榈酰色氨酸、N-二十二碳六烯酸苯丙氨酸、N-二十碳五烯酸甘氨酸、N-二十二碳六烯酸甘氨酸,这是本研究的新发现。N-脂酰氨基酸化合物是由微生物N-酰基转移酶催化脂肪酸羧基与氨基酸的氨基形成酰胺键。N-脂酰化提高了多不饱和脂肪酸的氧化稳定性,有利于虾酱营养成分保持。冯云子等在酱油中检测到大量N-酰基氨基酸化合物,如N-乳酰基异亮氨酸等,并通过酶法合成、感官评价、添加重组实验证明,N-乳酰基异亮氨酸对酱油滋味品质有关键贡献。N-脂酰氨基酸化合物对虾酱风味的影响还需进一步深入研究。

  虾酱中的维生素主要是VB 6 。VB 6 也叫吡哆醇,衍生形式还包括吡哆醛、吡哆胺等,能与氨基酸、糖类等物质发生美拉德反应,改善虾酱的气味。VB 6 能通过调节同型半胱氨酸代谢维持血管健康,参与褪黑素的合成,改善睡眠。值得注意的是,虾酱中11’-羧基-

  -铬醇含量很高,11’-羧基--铬醇是VE衍生物,具有很强的清除自由基活性、抗炎活性。

  虾酱中主要的有机酸为琥珀酸。琥珀酸是典型的鲜味物质,与谷氨酸钠结合能够增强虾酱的鲜味,同时其酸味更柔和,能够增强虾酱口感层次感和复杂度。从表3可以看出,虾酱中琥珀酸和谷氨酸含量差别不大,但考虑到琥珀酸的阈值(0.023 mg/mL)远低于谷氨酸阈值(0.12 mg/mL),所以琥珀酸对虾酱鲜味的贡献可能更大;本研究组在豆豉中也发现了类似现象。

  虾酱中潜在功能活性物质及其含量见表3。牛磺酸是一种含硫的非蛋白氨基酸,参与多个氨基酸代谢及能量代谢,在降解过程中会产生巯基乙醛,能使肉香味增加,同时具有与胆汁酸结合、渗透调节、抗氧化、促进神经元发育和膜稳定等生理功能。适当含量的牛磺酸可以增加虾酱的鲜味,使其体现出浓郁饱满的海鲜特征风味。

  N-酰基牛磺酸是改善葡萄糖稳态的内源性脂质信使,具有促进葡萄糖同化的功能。

《食品科学》:中南林业科技大学付湘晋教授等:不同产地虾酱代谢物组的比较(图3)

  多巴胺、去甲肾上腺素都是酪氨酸代谢产物,都是神经递质。多巴胺是神经系统中的一种关键“犒赏递质”,与鼓励和准备获得犒赏相关联;多巴胺含量低下将引起快感缺失(不能体验到愉快)、情感淡漠(缺乏动机)和心绪不良(感到不满意、不幸福、痛苦、激惹和紧张不安)。

  -谷氨酰胺-5-羟基色氨酸都是色氨酸代谢产物。6-羟基褪黑素具有与褪黑素相似的生物活性,如调节睡眠、抗氧化、抗炎等多种生理功能。γ-谷氨酰胺-5-羟基色氨酸可在体内快速转化为5-羟基色氨酸(5-HT),5-HT是一种神经递质,也叫血清素,是一个重要的调节精神和情绪的神经递质,是能够产生愉悦情绪的一个信使,几乎影响到大脑活动的各个方面。

  脂类代谢物中具有一定生理活性的有前列腺素H1、氢化可的松琥珀酸、12-Hete-T。前列腺素H1是二高-γ-亚麻酸的环氧化酶代谢物,也是一种CRTh2激动剂以及一系列抗炎前列腺素的前体物质。氢化可的松琥珀酸是一种肾上腺皮质激素类药,具有抗炎、抗过敏和抑制免疫等多种药理作用。12-Hete-T是花生四烯酸在12-脂肪氧合酶催化下的主要代谢产物,具有血管功能、神经调节和胰岛素分泌等功能活性。

  为了确定3 个不同产地虾酱代谢物的差异情况,对检测到的代谢物进行PCA,结果见图2,其拟合参数R2x 为0.855,PC1和PC2的贡献率分别为29.4%和24.8%。同一地区虾酱的3 个样品距离相对较近,不同地区虾酱的则相距较远,这说明可以通过PCA区分不同产地的虾酱,与树状聚类图(图1C)分析结果相同,不同地区的虾酱代谢物有明显差异。

《食品科学》:中南林业科技大学付湘晋教授等:不同产地虾酱代谢物组的比较(图4)

  为识别3 个地区虾酱中的差异代谢物,使用OPLSDA法分析3 个地区虾酱样品,结果如图3A所示。3 个地区的3 组样品分布在置信区间的不同象限,判别效果明显,3 组数据之间的显著差异,R2x 为0.803,

  Q2 为0.934,两者均接近1,表明OPLS-DA模型的拟合能力和预测能力均很好。为防止模型过度拟合,对OPLS-DA模型进行置换验证,由图3B可知,Q2 与纵轴负半轴相交,模型成立。综上所述,该模型具有良好的稳定性,不存在过拟合现象,可用于进一步筛选差异代谢物。

《食品科学》:中南林业科技大学付湘晋教授等:不同产地虾酱代谢物组的比较(图5)

  P<0.05的代谢物为组间差异代谢物,共筛选出356 个差异代谢物。选取VIP>1.2且峰面积> 10 4 的30 种差异代谢物如图4A所示,其峰面积热图如图4B所示。选取某一地区中代谢物含量显著不同于其他地区的特定代谢物作为特征代谢物。

《食品科学》:中南林业科技大学付湘晋教授等:不同产地虾酱代谢物组的比较(图6)

《食品科学》:中南林业科技大学付湘晋教授等:不同产地虾酱代谢物组的比较(图7)

  3 个地区虾酱中差异代谢物种类多为氨基酸、肽和类似物。不同地区虾酱中肉桂酸、

  -亮氨酸、15-过氧化氢-9Z,12Z,16E-十八碳三烯酸甲酯、N-十六烷酰基甘氨酸和N-二十二碳六烯酸脯氨酸)。广东地区虾酱主要有5 种特征代谢物(12-Hete-T、N-油酰牛磺酸、6-羟基褪黑素、-谷氨酰胺-5-羟基色氨酸和N-α-乙酰-L-赖氨酸)。河北地区虾酱主要有二十碳五烯酸、谷胱甘肽、花青素-3-O-(6’-丙酰基阿拉伯糖苷)等16 种特征代谢物。其中谷胱甘肽只在河北虾酱中检测到。但河北虾酱中未检测到花青素-4’-葡萄糖苷。

  O-(6′-丙酰基阿拉伯糖苷)、花青素-3-O-(6’-乙酰阿拉伯糖苷)和花青素-4’-葡萄糖苷。虾酱中的花青素可能并非直接来源于虾本身,而是间接来源于虾的食物链。虾在生长过程中,可能摄入了富含花青素的藻类或其他植物性食物,当虾摄入这些食物时,花青素会在虾的体内进行富集。在虾酱的发酵过程中,由于微生物的作用和酶的作用,花青素经历一系列的代谢,形成不同的衍生物。花青素颜色对pH值具有较高的敏感性和响应性,可能通过影响虾酱的色泽来间接影响消费者的风味感知。

  本实验基于UPLC-Q-Exactive HF-MS代谢组学技术,对不同产地虾酱的非挥发性小分子物质进行了比较研究。虾酱富含

  -亮氨酸、酪氨酸和甘氨酸等氨基酸,脯氨酸-缬氨酸、亮氨酸-甘氨酸等多肽,二十碳五烯酸和胆固醇等脂肪酸类代谢物,且虾酱中氨基酸、脂肪酸之间形成了大量N-脂酰化合物;新发现虾酱富含多巴胺、去甲肾上腺素、6-羟基褪黑素、-谷氨酰胺-5-羟基色氨酸等积极神经递质类活性物质。通过产地特征代谢物可以区分不同产地虾酱。这些代谢物的显著差异,不仅反映了虾酱生产过程中微生物活动、环境条件及原料差异对其化学组成的影响,还揭示了不同产地虾酱在营养价值与风味特性上的独特之处。

  本文《不同产地虾酱代谢物组的比较》来源于《食品科学》2025年46卷第4期147-153页,作者:刘佳乐,郑兰萍,刘 颖,刘 敏,陈亚泉,龙 肇,付湘晋*。DOI:10.7506/spkx0704-045。点击下方阅读原文即可查威廉希尔williamhill官网看文章相关信息。

  实习编辑:梁雯菁;责任编辑:张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

《食品科学》:中南林业科技大学付湘晋教授等:不同产地虾酱代谢物组的比较(图8)

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