《Postharvest Biology and Technology》：An integrated metabolomic and transcriptomic analysis of quality changes in fresh Huangjing during storage at normal and low temperatures
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本研究通过代谢组学和转录组学分析，比较了低温（0±1℃）与常温（25±1℃）储存对 Polygonatum cyrtonema Hua 花椒根品质的影响。低温储存显著延长保质期至45天，抑制细胞壁降解基因表达，减少多糖损失，并提升酚类、皂苷等抗氧化成分含量，增强自由基清除能力。
雷江|史玉阳|雷火|张婷婷|雷黄|刘静静|李永新|葛婉莹|司金平|杨华清
浙江省农林大学森林食品资源开发利用国家重点实验室，中国杭州311300
摘要
Polygonatum是一种重要的药用和食用植物，其新鲜根茎在收获后会迅速变质。本研究通过综合代谢组学和转录组学分析，评估了低温（LT，0±1°C）储存与常温（NT，25±1°C）储存对保持根茎质量的效果。低温储存通过减少重量损失和腐烂，将保质期从15天（常温储存）延长至45天。它通过抑制细胞壁降解基因（包括β-半乳糖苷酶和聚半乳糖醛酸酶）的表达，更好地保持了根茎的硬度。低温储存还通过抑制关键降解酶（如levanase和fructan β-果糖苷酶）的活性和基因表达，帮助保留了初级多糖fructan；而常温储存导致30天时fructan含量减少了43%。此外，低温储存增强了总酚类、黄酮类和皂苷的积累，从而提高了抗真菌活性和抗氧化能力，ABTS和DPPH自由基清除活性分别达到了初始水平的1.54倍和1.50倍。多组学分析显示，低温储存上调了参与黄酮类（如CHS和CHI）和皂苷（如HMGS和MVK）生物合成的基因，从而促进了特定抗氧化化合物的积累。总体而言，结果表明，0±1°C的储存是一种非常有效的策略，可以延长Polygonatum cyrtonema的保存时间，保持其结构和碳水化合物的完整性，并增强促进健康的抗氧化剂的生物合成。
引言
Polygonatum（黄精）属于天门冬科。作为一种被国家立法规定为既是食品又是中药材料的物质，黄精因其传统的滋补功能和健康益处而受到越来越多的关注，这些益处已通过当代研究得到验证（Chen等人，2024年）。黄精含有多种生物活性化合物，这些化合物为其营养和药用价值做出了贡献。多糖，特别是作为非淀粉碳水化合物储备的阿加芬型fructan，是主要的营养成分（Si等人，2025年）。其他关键成分包括皂苷、黄酮类和生物碱，它们共同赋予黄精抗氧化（Wang等人，2022年）、抗肿瘤（Huang等人，2020年）、降血糖（Chang等人，2024年）和调节肠道微生物群（Chai等人，2021年）的特性。然而，由于储存过程中会出现水分流失、由Penicillium生长引起的腐烂以及生物活性成分的降解，新鲜黄精难以保存。由于不当储存会导致这些生物活性成分的流失并降低治疗效果，因此开发有效的保存策略至关重要。黄精作为一种既可用于医药也可用于食品的雙重用途物质，具有两种不同的利用途径。传统上，它通过“九蒸九晒”方法进行加工以用于药用（Yu等人，2024年），同时也作为新鲜食品销售。然而，“九蒸九晒”过程复杂且耗时较长。当加工能力跟不上收获速度时，积累的新鲜根茎容易发生水分流失和Penicillium侵染（图1 A），从而导致重大经济损失。新鲜根茎也直接作为食品出售而非用于药用（Li等人，2024年）。对新鲜消费的需求显著增加，该产品已获得广泛的市场认可。到2024年，黄精作为食品或食品成分在中国市场的规模达到了150亿元人民币。一旦根茎在收获后或运输过程中腐烂或变质，它们就失去了食用价值。因此，开发有效的保存策略对于保持黄精的质量和促进产业的可持续发展至关重要。
低温（LT）储存因其成本效益以及保持质量和抑制微生物腐败的能力而在采后管理中得到广泛应用。然而，其对新鲜黄精的腐败模式、生物活性化合物组成和外观的具体影响尚未明确。在本研究中，使用了Polygonatum cyrtonema Hua（PCH）的新鲜根茎来：（1）比较不同储存温度对腐烂发生率和质量保持的影响；（2）评估室温和0°C下的外观和活性成分的变化；（3）结合转录组学和代谢组学分析，确定这些质量差异背后的关键代谢途径和分子机制。研究结果为PCH的采后质量变化提供了见解，并为制定有效的保存策略提供了理论基础。
部分摘录
PCH的外观、腐烂指数和硬度
<拍摄照片记录了pch根茎在储存过程中的形态变化。在常温储存15天后，根茎开始出现可见的霉菌；到第30天时，霉菌生长严重（图1 a，1 c）。相比之下，在低温储存的根茎在整个45天的储存期间几乎没有霉菌生长。常温储存的根茎在30天时重量减少了35.8%，而在低温储存的根茎在45天时仅减少了19.7%（图1>讨论
黄精长期以来一直被用作传统食品和药物，以其抗衰老和抗炎特性而闻名。然而，新鲜黄精根茎在加工和运输过程中容易腐烂、失水以及活性成分降解。本研究确定0°C（±1°C）是新鲜根茎的最佳储存温度，能有效抑制霉菌生长并最小化质量下降。
根茎的采后重量损失主要是由于
结论
本研究探讨了低温储存对新鲜黄精质量保持的影响，并阐明了其背后的生理机制（图6）。我们的发现表明，在低温条件下，新鲜PCH没有出现CI现象，我们确定0°C是最优储存温度。在该温度下储存有效抑制了重量损失，并抑制了参与糖酵解和TCA循环的关键基因的表达，从而延缓了新鲜根茎的衰老。
CRediT作者贡献声明
葛婉莹：验证、监督。李永新：撰写 – 审稿与编辑。刘静静：验证、资源获取、资金申请。雷江：撰写 – 初稿、验证、正式分析。杨华清：撰写 – 审稿与编辑、监督、资源获取、概念化。司金平：验证、资源。雷黄：验证。张婷婷：验证。雷火：验证、调查。史玉阳：调查、数据管理。
致谢
本工作得到了浙江省农业新品种培育重大科技项目（编号：2021C02074）和江山林业局合作项目（编号：[2024]25）的支持。
