代谢组学分析揭示了腌制叶芥末在自然发酵过程中的颜色变化机制

《EUROPEAN FOOD RESEARCH AND TECHNOLOGY》：Metabolomics analysis reveals the color-change mechanisms in pickled leaf mustard during natural fermentation

本研究采用LC-MS非靶向代谢组学与靶向分析，系统解析自然发酵芥菜叶代谢组动态及颜色变化机制。主要发现酸催化叶绿素降解、氨基羰基反应及抗坏血酸氧化降解是颜色转变的核心途径，同时伴随抗氧化酶（POD、PAL、APX）活性降低和细胞膜结构损伤。通过KEGG富集分析揭示氨基酸代谢（7条通路）、脂质代谢（3条通路）及生物碱合成（吲哚、异喹啉类）关键途径。共鉴定8种调控颜色的重要中间代谢物，包括卟啉原、γ-氨基丁酸等，并发现酚类、萜类及异喹啉类化合物与颜色变化显著相关。研究结果为发酵蔬菜品质控制提供了理论依据。

　　

摘要

本研究采用了基于LC-MS的非靶向代谢组学技术和靶向分析方法，来研究腌制叶芥菜在整个自然发酵过程中的代谢组成及其变化、与颜色相关的化学成分以及酶活性的差异。Spearman相关性分析结果显示，在发酵过程中，酸催化的叶绿素降解、羰基氨反应、抗坏血酸的氧化降解、细胞膜结构损伤以及抗氧化酶（如POD、PAL和APX）防御机制的减弱在腌制叶芥菜的颜色变化中起着主导作用。根据KEGG富集分析的结果，我们发现与氨基酸相关的代谢途径（包括氰氨基酸代谢、苯丙氨酸代谢、酪氨酸代谢、色氨酸代谢、谷氨酸代谢、谷胱甘肽代谢和氮代谢）得到了富集。此外，三种重要的脂质代谢途径（α-亚麻酸代谢、亚油酸代谢和花生四烯酸代谢）也得到了富集。我们还发现了两种生物碱（吲哚类和异喹啉类生物碱）的生物合成途径。参与颜色调节的重要中间代谢物的含量发生了显著变化，这些中间代谢物包括卟啉原、γ-氨基丁酸、酪胺、多巴胺、吲哚-3-乙酸、N-乙酰血清素、甘油磷酸胆碱和创伤酸。此外，一种酚类化合物、两种萜类次级代谢物和一种异喹啉类生物碱与组织颜色的变化可能存在很强的相关性。随着发酵的进行，酚类底物的组成和含量也发生了显著变化。本研究为自然发酵叶芥菜在发酵过程中颜色变化的相关生理机制提供了新的见解，并为发酵蔬菜的质量控制策略提供了理论参考。

图形摘要