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基于感官分析和非靶向代谢组学揭示郫县豆瓣酱味道差异的关键非挥发性物质

期刊:Food ChemistryDOI:10.1016/j.foodchem.2024.142565

这篇文档属于类型a,即报告了一项原创性研究。以下是对该研究的学术报告:

主要作者与机构
本研究的主要作者包括Qin Xiang、Wenjing Zhou、Aiping Yang、Yilan Wei、Min Xu和Ping Liu。他们分别来自西华大学食品与生物工程学院和重庆特色食品川渝共建重点实验室。该研究发表于2025年的《Food Chemistry》期刊。

学术背景
郫县豆瓣酱(Pixian Broad Bean Paste, PBBP)是四川省郫县的传统发酵调味品,已有300多年的历史。其独特的风味主要来源于地理位置和独特的酿造工艺,尤其是1-3年的发酵过程。尽管PBBP的香气成分已有较多研究,但其非挥发性味道成分及其代谢途径尚未得到全面解析。因此,本研究旨在通过感官分析和非靶向代谢组学(untargeted metabolomics)方法,探讨不同生产商和等级的PBBP的味道特征、分子基础及其代谢途径。

研究流程
1. 样品准备
研究选取了来自郫县三家知名生产商的六种PBBP样品,包括三个高级别(premium)和三个一级(first-class)样品。所有样品分别经过1年和3年的发酵,并根据水分和氨基酸氮含量进行分类。样品从发酵容器的不同位置采集,混合后储存于-25°C以备分析。

  1. 感官分析
    感官实验在专业实验室进行,12名感官评估员对样品的苦、酸、甜、鲜、咸、协调性和感官偏差进行了9分制评分。评估员接受了40小时的培训,使用标准溶液代表五种基本味道。

  2. 非挥发性代谢物分析
    样品经过甲醇提取、研磨、超声处理和离心后,使用超高效液相色谱-质谱联用(UPLC-MS/MS)进行分析。质谱数据通过XCMS软件进行峰检测、峰过滤和峰对齐处理,并通过公共数据库和自建数据库进行代谢物鉴定。

  3. 差异代谢物筛选
    使用正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)筛选不同生产商和等级PBBP的差异代谢物。通过置换检验验证模型的有效性,筛选出p值<0.05且VIP值>1.0的代谢物。

  4. 代谢途径分析
    使用KEGG数据库对差异代谢物进行代谢途径富集分析,筛选出p值<0.05且影响值>0.05的关键代谢途径。

主要结果
1. 感官差异
PBBP主要表现出强烈的酸、鲜和咸味,不同生产商和等级的样品在味道强度上存在显著差异。高级别PBBP的酸、咸和鲜味显著高于一级PBBP。

  1. 代谢物分析
    通过UPLC-MS/MS分析,共鉴定出663种代谢物,主要包括氨基酸、脂肪酸、有机酸和糖类。不同生产商和等级的PBBP在代谢物丰度上存在显著差异。

  2. 差异代谢物筛选
    通过OPLS-DA分析,筛选出185种差异代谢物,其中205种和207种分别来自高级别和一级PBBP样品。这些差异代谢物主要包括氨基酸、有机酸和糖类。

  3. 代谢途径分析
    通过KEGG数据库分析,共注释到137条代谢途径,其中36条为关键代谢途径,主要包括氨基酸生物合成、赖氨酸生物合成和苯丙烷类生物合成。

结论
本研究通过感官分析和非靶向代谢组学方法,全面解析了不同生产商和等级PBBP的非挥发性味道成分及其代谢途径。研究结果表明,PBBP的味道差异主要来源于氨基酸、有机酸和糖类等关键代谢物的组成差异及其代谢途径的调控。这些结果为PBBP的进一步质量改进提供了理论依据。

研究亮点
1. 重要发现
本研究首次通过非靶向代谢组学方法,全面解析了PBBP的非挥发性味道成分及其代谢途径,揭示了不同生产商和等级PBBP的味道差异的分子基础。

  1. 方法创新
    研究采用了UPLC-MS/MS结合OPLS-DA的代谢组学方法,快速、全面地鉴定了PBBP的差异代谢物,并通过KEGG数据库进行了代谢途径分析,为复杂食品成分的研究提供了新思路。

  2. 研究对象的特殊性
    本研究聚焦于具有300多年历史的传统发酵调味品PBBP,探讨了其非挥发性味道成分及其代谢途径,为传统食品的现代化生产提供了科学依据。

其他有价值的内容
研究还通过Pearson相关分析,探讨了PBBP味道属性与差异代谢物之间的关系,进一步揭示了味道形成的分子机制。这些结果为PBBP的定向调控和品质提升提供了重要参考。

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