生物技术通报 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (6): 260-270.doi: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-1101
虞昕磊1(), 何结望2, 林国平3, 李金海3, 王大爱1, 袁跃斌1, 刘圣高1, 李志豪1, 陶德欣3
收稿日期:
2023-11-22
出版日期:
2024-06-26
发布日期:
2024-06-24
作者简介:
虞昕磊,女,博士,农艺师,研究方向:雪茄烟生产技术;E-mail: jiayoualei@sina.com
基金资助:
YU Xin-lei1(), HE Jie-wang2, LIN Guo-ping3, LI Jin-hai3, WANG Da-ai1, YUAN Yue-bin1, LIU Sheng-gao1, LI Zhi-hao1, TAO De-xin3
Received:
2023-11-22
Published:
2024-06-26
Online:
2024-06-24
摘要:
【目的】 解析夏冬季节发酵的雪茄烟叶代谢物差异。【方法】 采用超高效液相色谱串联质谱(UPLC-MS/MS)技术对发酵前、冬季发酵、夏季发酵的雪茄烟叶样品进行广泛靶向代谢物检测。【结果】 发酵期间(历时34 d)夏季、冬季发酵房平均温度分别是27.2℃、14.7℃,二者相差12.5℃,平均湿度分别是77.6%、66.7%,二者相差10.9%,夏季更符合烟叶发酵相对高温、高湿的环境要求;雪茄烟叶样品检测得到905种代谢物包含10类:生物碱、酚酸、黄酮、脂质、氨基酸、有机酸、萜类、糖类、核苷酸、木质素,其中生物碱、有机酸、脂质含量比例居前三,分别是24.5%、23.7%、15.0%。烟叶发酵后,有机酸、脂质、氨基酸、酚酸的含量都显著提升,生物碱、萜类、黄酮、糖类、木质素的含量有不同程度的减少。夏季发酵的烟叶生物碱、萜类代谢转化更剧烈,有机酸、氨基酸、黄酮、脂质、糖类含量较高,化学成分更协调,香气质量更丰富,烟气柔顺、余味甜润,感官品质更优。【结论】 鄂西南地区夏季自然高温高湿环境,更顺应雪茄烟农业发酵理想状态,将当年生产的雪茄烟叶在冬季自然醇化后推迟到次年夏季发酵,或可作为探索推动雪茄烟发酵工序提质增效的参考方案。
虞昕磊, 何结望, 林国平, 李金海, 王大爱, 袁跃斌, 刘圣高, 李志豪, 陶德欣. 夏冬两季发酵雪茄烟叶的代谢组差异分析[J]. 生物技术通报, 2024, 40(6): 260-270.
YU Xin-lei, HE Jie-wang, LIN Guo-ping, LI Jin-hai, WANG Da-ai, YUAN Yue-bin, LIU Sheng-gao, LI Zhi-hao, TAO De-xin. Metabolome Difference Analysis of Fermented Cigar Tobacco Leaves in Summer and Winter[J]. Biotechnology Bulletin, 2024, 40(6): 260-270.
图3 夏冬两季发酵雪茄烟叶的代谢谱全貌解析 A:代谢物含量组成;B:聚类分析;C:主成分分析得分;D:主成分分析散点(X:第一主成分,Y:第二主成分)。SF:夏季发酵烟叶;CK:发酵前烟叶;WF:冬季发酵烟叶;QC:质控样本,下同
Fig. 3 Overview of global metabolic profiles in fermented cigar tobacco samples of summer and winter A: Metabolites content categories. B: Clustering analysis. C: Principal component analysis score. D: Principal component analysis scatter(X: First principal component;Y: Second principal component). SF: Tobacco fermentation in summer. CK:Tobacco before fermentation. WF: Tobacco fermentation in winter. QC: Quality control sample. The same below
图4 夏冬两季雪茄烟发酵叶中代谢物离子丰度对比 不同小写字母表示3个样本数据在基于Tukey HSD的多重比较在P< 0.05水平存在显著差异
Fig. 4 Comparison of metabolite ion intensity in the fermented cigar tobacco leaves of summer and winter Different lowercase letters indicate Tukey HSD multiple comparison exists significant differences at the P< 0.05 level
编号 No. | 代谢通路 Metabolic pathway | 关联代谢物 Associated metabolites | 通路ID Pathway ID |
---|---|---|---|
1 | 代谢途径 Metabolic pathways | 胍丁胺、N-甲基-5-羟基色胺、顺式-5'-(2-氧代丙基)-烟碱、2-苯乙胺、去甲基烟碱、苯基乙醇胺、烟胺、3-吲哚乙腈 | ko01100 |
2 | 甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢 Glycine, serine and threonine metabolism | 乙酸胍 | ko00260 |
3 | 半胱氨酸和甲硫氨酸代谢 Cysteine and methionine metabolism | 烟胺 | ko00270 |
4 | 精氨酸和脯氨酸代谢Arginine and proline metabolism | 胍丁胺、N-乙酰腐胺、阿魏酰腐胺 | ko00330 |
5 | 酪氨酸代谢Tyrosine metabolism | L-酪胺 | ko00350 |
6 | 苯丙氨酸代谢 Phenylalanine metabolism | 2-苯乙胺 | ko00360 |
7 | 色氨酸代谢 Tryptophan metabolism | N-甲基-5-羟基色胺、甲氧基吲哚乙酸、3-吲哚乙腈 | ko00380 |
8 | 核黄素代谢Riboflavin metabolism | 7,8-二甲基咯嗪 | ko00740 |
9 | 烟酸和烟酰胺代谢Nicotinate and nicotinamide metabolism | 1,4-二氢-1-甲基-4-氧代-3-吡啶甲酰胺、烟酸甲酯 | ko00760 |
10 | 异喹啉生物碱生物合成Isoquinoline alkaloid biosynthesis | L-酪胺 | ko00950 |
11 | 莨菪烷、哌啶和吡啶生物碱生物合成 Tropane, piperidine and pyridine alkaloid biosynthesis | 去甲基烟碱 | ko00960 |
12 | 植物次生代谢产物的生物合成 Biosynthesis of various plant secondary metabolites | 烟胺、3-吲哚乙腈、阿魏酰腐胺、1-甲基胍、对香豆酰酪胺 | ko00999 |
表1 差异生物碱的关联代谢通路
Table 1 Metabolic pathways associated with differential alkaloids
编号 No. | 代谢通路 Metabolic pathway | 关联代谢物 Associated metabolites | 通路ID Pathway ID |
---|---|---|---|
1 | 代谢途径 Metabolic pathways | 胍丁胺、N-甲基-5-羟基色胺、顺式-5'-(2-氧代丙基)-烟碱、2-苯乙胺、去甲基烟碱、苯基乙醇胺、烟胺、3-吲哚乙腈 | ko01100 |
2 | 甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢 Glycine, serine and threonine metabolism | 乙酸胍 | ko00260 |
3 | 半胱氨酸和甲硫氨酸代谢 Cysteine and methionine metabolism | 烟胺 | ko00270 |
4 | 精氨酸和脯氨酸代谢Arginine and proline metabolism | 胍丁胺、N-乙酰腐胺、阿魏酰腐胺 | ko00330 |
5 | 酪氨酸代谢Tyrosine metabolism | L-酪胺 | ko00350 |
6 | 苯丙氨酸代谢 Phenylalanine metabolism | 2-苯乙胺 | ko00360 |
7 | 色氨酸代谢 Tryptophan metabolism | N-甲基-5-羟基色胺、甲氧基吲哚乙酸、3-吲哚乙腈 | ko00380 |
8 | 核黄素代谢Riboflavin metabolism | 7,8-二甲基咯嗪 | ko00740 |
9 | 烟酸和烟酰胺代谢Nicotinate and nicotinamide metabolism | 1,4-二氢-1-甲基-4-氧代-3-吡啶甲酰胺、烟酸甲酯 | ko00760 |
10 | 异喹啉生物碱生物合成Isoquinoline alkaloid biosynthesis | L-酪胺 | ko00950 |
11 | 莨菪烷、哌啶和吡啶生物碱生物合成 Tropane, piperidine and pyridine alkaloid biosynthesis | 去甲基烟碱 | ko00960 |
12 | 植物次生代谢产物的生物合成 Biosynthesis of various plant secondary metabolites | 烟胺、3-吲哚乙腈、阿魏酰腐胺、1-甲基胍、对香豆酰酪胺 | ko00999 |
样品 Sample | 香气质 Aroma quality | 香气量 Aroma quantity | 杂气 Disorder | 刺激性 Thrill | 余味 Aftertaste | 甜度 Sweetness | 燃烧性 Inflammability | 灰色 Grayness | 合计 Total |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
发酵初始样 | 12 | 12 | 6 | 7.5 | 8 | 4 | 8 | 7.5 | 65 |
冬季发酵叶 | 13 | 12 | 7 | 8 | 9 | 6.5 | 8.5 | 8 | 72 |
夏季发酵叶 | 15 | 13 | 7.5 | 9 | 10 | 7 | 8.5 | 8 | 78 |
表2 夏冬两季雪茄烟发酵叶的感官评价
Table 2 Sensory quality of fermented cigar tobacco leaves from summer and winter
样品 Sample | 香气质 Aroma quality | 香气量 Aroma quantity | 杂气 Disorder | 刺激性 Thrill | 余味 Aftertaste | 甜度 Sweetness | 燃烧性 Inflammability | 灰色 Grayness | 合计 Total |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
发酵初始样 | 12 | 12 | 6 | 7.5 | 8 | 4 | 8 | 7.5 | 65 |
冬季发酵叶 | 13 | 12 | 7 | 8 | 9 | 6.5 | 8.5 | 8 | 72 |
夏季发酵叶 | 15 | 13 | 7.5 | 9 | 10 | 7 | 8.5 | 8 | 78 |
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