文章标题:Integration of non-target metabolomics and sensory analysis unravels vegetable plant metabolite signatures associated with sensory quality: A case study using dill (Anethum graveolens)
发表期刊:Food Chemistry
发表时间:2020-11-24
影响因子:IF=6.306
实验分组
(每组3个重复,2年取样情况相同)
样本来源:
户外、零售商、供应商和温室(温室内的四个条件如下)
温室正常条件(Exp_Control)
温室增加荧光照射(Exp_UVA)
温室增加紫外灯光照射(Exp_UVB)
夜间移到冰箱模拟低温(Exp_CN)
基于GC-MS的代谢物分析:通过GC-MS检测、物质鉴定、数据比对和过滤后,匹配到70种极性代谢物,主要包括有机酸、碳水化合物和氨基酸等。在这些代谢物中,当设定ANOVA分析的p<0.01时,不同类型的样品之间有57个代谢物表现出显著差异。为了探索其他代谢物是否可能与莳萝感官品质的改善有关,将各组在代谢物水平进行了个体比较,值得注意的是,五种氨基酸(丙氨酸、苯丙氨酸、谷氨酸、缬氨酸和亮氨酸)的含量在温室的处理组较对照组有所增加。
2. 莳萝样本代谢物PCA建模分析
在主成分分析的得分图A中,Comm_shop和Exp_control分布较集中,说明样本代谢状态较为类似。Exp_CN、Exp_UVA和Exp_UVB三者组间差异较大,而Out_Y1和Out_Y2不仅组间差异较大,Out_Y1组内差异也较大。
在主成分分析的载荷图B中,描述了不同的代谢物对于影响组间分布的情况。在Loadings1方向上,超过80%的氨基酸、糖和其他代谢物与Comm_grower处于相似的象限位置,表明这些代谢物在Comm_grower的莳萝中含量较高;在Loadings2方向上,糖和其他化合物(包括酚类化合物)在Exp_CN、Exp_UVA和Exp_UVB三者样品中含量较高,而有机酸主要在Exp_UVA和Exp_CN高表达。综合得分图和载荷图可知,氨基酸与莳萝特有风味有着密切关系。
3. 莳萝风味物质的含量分析
已有研究表明莳萝醚(Dill ether)和α/β-水芹烯(α/β-Phellandrene)与特有的莳萝风味有关,而本研究通过靶标定量进行已知风味相关化合物的含量分析。如图A所示,莳萝醚在普通植株Out_Y1、Out_Y2和Comm_grower 6W的莳萝中含有较高水平,而来自温室的莳萝含量却很低(或第二年有些检测不到),仅在第一年温室经荧光或紫外灯光照射下的莳萝醚含量较对照组有所增加。如图B所示,α/β-水芹烯的相对含量水平与莳萝醚观察到的结果具有相似情况,虽然所有样本都检测到了α/β-水芹烯,但是与Comm_ grower 6w的莳萝植株相比,这些含量仍然处于较低水平。由此可见,夜间低温和暴露在富含紫外线条件下可调节温室莳萝的新陈代谢,且植物年龄是莳萝醚和α-水芹烯积累的关键因素。
4. 莳萝样本感官特征的PCA建模分析
莳萝的感官分析由瑞典奥雷布罗大学的酒店管理学院、烹饪艺术学院和膳食科学学院抽调专人组成的品评小组,使用了汇编网格方法(RGM)来汇集小组成员对不同样本的看法。结果显示,七种味道(酸味、青草味、甜味、苦味、辣味、莳萝味和柠檬味)是普遍存在所有样本中。
图A和图B分别是第一年和第二年的样本感官数据进行PCA建模分析的得分图和载荷图,第一年样本感官品评的PCA得分图中样本在PC1上的分离模式与代谢物的整体分布较为类似;在载荷图上,莳萝味、茴香味、酸味、芹菜味、胡椒味和苦味是PC1主要贡献因素,从而表明这些感官属性在Out_Y1中比较突出。青草味与甜味在PC1上是负值,表明与其味道在同象限位置的Exp_control和Comm_shop样本中更突出,而辣味是在PC2方向上区分样本的主要感官属性。综合得分图和载荷图可以看出,由Exp_CN、Exp_UVA到Exp_UVB,莳萝植物在荧光和紫外灯光的胁迫条件下改善了莳萝特有的风味,感官属性向与莳萝味道相关的载荷方向移动。
第二年的样本中,与第一年的增加辐照因素会使得样本向与特有莳萝味道相关的载荷方向移动这一趋势相符,但主成分分析表明,温室的植株在第二年与第一年的相同处理下却有着不同的感官特征模式,且新出现的泥土味和香草味与莳萝味是在PC2方向上区分样本的主要属性。
5. 非靶代谢物与感官特征的关联分析