基于代谢组学的大蒜生长贮藏过程中特征成分变化研究
发布时间：2021-09-30 07:51
大蒜是重要的药食同源植物,营养成分丰富,对人体具有重要的生理功能。我国是世界上最大的大蒜生产国和出口国,大蒜种植范围广,栽培品种多。但目前我国不同品种及产地大蒜鳞茎中特征性成分的含量水平及差异尚不清晰,大蒜生长贮藏过程中物质变化趋势也缺乏系统研究。因此,本文首先建立了大蒜中特征性成分的靶向和非靶向检测方法,然后基于建立的方法结合代谢组学技术手段,对我国不同品种及产地大蒜营养品质特征差异以及大蒜生长贮藏过程中物质的动态变化趋势进行了研究,从而为大蒜的科学种植生产及加工消费提供基础依据。主要研究内容及结果如下:建立了大蒜鳞芽中7种风味前体物质和21种游离氨基酸同时测定的UHPLC-MS/MS靶向检测方法;除Met外,该方法同样适用于大蒜其它4个组织（叶片、假茎、鳞茎外皮和鳞芽内皮）中特征性成分的定量分析。同时建立了大蒜中特征性成分非靶向分析的UHPLC Q-Exactive Orbitrap MS方法,该方法可对大蒜中部分代谢物进行定性和相对定量分析。对我国6个省份共242份大蒜样品中的Allicin、7种风味前体物质和21种游离氨基酸的含量水平及差异进行了研究。结果表明,大蒜中Allii...
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
大蒜体内含硫化合物的生物合成途径Fig.1-1Thebiosynthesispathwayoforganosulfurcompoundsingarlic
中国农业科学院博士学位论文第三章我国不同品种及产地大蒜鳞茎中特征成分差异分析30将大蒜鳞茎剥皮后，取不低于300g大蒜鳞芽于-70℃进行冷冻干燥。大蒜冻干完成后，采用平行研磨仪进行粉碎，过60目筛后于-80℃冰箱中保存待测。图3-1我国样品采集区域（样本数）示意图Figure3-1Samplingregions(numberofsamples)inChina3.2.3检测方法3.2.3.1大蒜中7种风味前体物质和21种游离氨基酸检测方法样品前处理和仪器条件分别同2.2.3和2.2.4。3.2.3.2大蒜中Allicin检测方法参照WANG等（2010）的方法。准确称取200mg大蒜冻干粉于50ml离心管中，加入10mL预冷水，迅速涡旋15s，再加入10mL预冷水，涡旋30s。将混合提取液在4℃、10000rpm条件下离心5min，取上清液过0.22μm滤膜后经UHPLCDionexUltimate3000系统进样分析。采用UPLCBEHC18柱（2.1mm×50mm，1.7μm）进行色谱分离，柱温28℃，流速0.3mL/min。流动相为水（A相）和甲醇（B相），50%的A相和B相等度洗脱。进样盘温度设为4℃，进样量5μL，波长254nm。3.2.4数据处理PCA、OPLS-DA等多元数据统计分析采用SIMCA-P14.1软件（瑞典Umetrics公司）进行分析；HCA及热图采用MultiExperimentViewer（MeV）绘制；箱图的制作、单因素方差分析及相关性分析采用IBMSPSSStatistics23；雷达图采用Excel2013绘制。3.3结果与讨论3.3.1含硫化合物及游离氨基酸总体含量水平
中国农业科学院博士学位论文第三章我国不同品种及产地大蒜鳞茎中特征成分差异分析34mg/100gdw。大蒜中化合物含量的差异主要由地理位置（HIRATAetal.,2016）、品种和生态型（MONTAOetal.,2011）等因素导致。充分了解我国不同品种大蒜中特征性成分的含量有助于高Alliin和高Allicin等专用、特用型大蒜品种的选育；此外，本试验结果还为大蒜地理标志产品的开发以及深加工产品原料的选择提供理论依据。图3-2不同产地大蒜中S-烷（烯）基-L-半胱氨酸总含量（a）、γ-谷氨酰基-S-烷（烯）基半胱氨酸总含量（b）、S-烷（烯）基-L-半胱氨酸亚砜总含量（c）、Allicin（d）、GABA（e）、8种必需氨基酸总含量（f）和20种氨基酸总含量（g）分布雷达图（单位：mg/100gdw）Figure3-2RadardiagramofthetotalS-alk(en)yl-L-cysteine(a),totalγ-glutamyl-S-alk(en)ylcysteines(b),totalS-alk(en)yl-L-cysteinesulfoxides(c),allicin(d),GABA(e),total8essentialaminoacids(f),andtotal20freeaminoacids(g)ofdifferentregions(mg/100gdw)3.3.3多元数据统计分析监督及非监督模式下的多元数据统计分析广泛应用于大蒜及其它农产品的成分表征、产地溯源及真伪鉴别等多方面的研究（BTTCHERetal.,2017;HRBEKetal.,2018;RITOTAetal.,2012）。本论文采用多元数据分析方法，对我国不同地区大蒜中29种特征成分进行了可视化分析，并对各成分与生长环境之间的相关性进行了研究。3.3.3.1我国南北地区大蒜鳞茎中特征成分差异HCA和PCA是多元数据统计分析中2种主要的非监督模式识别方式。首先，基于29种特征性成分的均值和中位值对242个大蒜样品进行了层次聚类分析，结果如图3-3所示。从图中可看出，不同省份间29种化合物存在一定差异。其中，河南和江苏大蒜中8种必需氨基酸的含量高
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同产地金花葵中9种核苷类成分的含量测定及质量评价[J]. 孙莹娜,冯素香,张浩杰,李冰,李荣荣,刘学芳. 中药材. 2020(01)
[2]代谢组学在农产品营养品质检测分析中的应用[J]. 许彦阳,姚桂晓,刘平香,赵洁,王昕璐,孙君茂,钱永忠. 中国农业科学. 2019(18)
[3]2019年我国辛辣类蔬菜产业发展趋势与政策建议[J]. 赵帮宏,宗义湘,乔立娟,吴曼. 中国蔬菜. 2019(06)
[4]浅谈金乡大蒜产业发展与乡村振兴[J]. 李伟才. 农业与技术. 2019(07)
[5]我国大蒜种质资源研究进展[J]. 石瑜,王敬民,李敬华,程栋,乔峰,安萌萌,刘艳红,王博. 农业科技通讯. 2018(10)
[6]中国营养型农业发展正当其时[J]. 唐华俊. 高科技与产业化. 2018(07)
[7]代谢组学及其在农作物研究中的应用[J]. 张晓磊,张瑞英. 生物技术通讯. 2018(03)
[8]不同发芽时期桃仁形态结构及氨基酸含量变化[J]. 罗玉兰,章漳,蒋耀权,张冬梅. 种子. 2018(02)
[9]发芽对黑大麦游离氨基酸及其他营养成分的影响[J]. 蒋芮,李雅婷,欧阳鹏凌,余满堂,李启莲,宋立华. 食品工业科技. 2018(06)
[10]大蒜CA贮藏特性和参数优化研究[J]. 李勇,时培宁,厉洪洋,王书博,贾政,顾金晖. 农产品加工. 2017(09)
博士论文
[1]大蒜价格与产业链利益主体行为影响关系研究[D]. 邹嘉琦.山东农业大学 2019
[2]中国大蒜遗传多样性评价及大蒜辣素含量与蒜氨酸酶基因的关联分析[D]. 王海平.中国农业科学院 2011
硕士论文
[1]谷氨酰胺酶合成γ-谷氨酰肽及其抗氧化性的研究[D]. 卢慧茵.华南理工大学 2019
[2]基于UPLC-QTOF/MS方法的小麦发芽过程的代谢产物分析[D]. 王丽娜.中国农业科学院 2019
[3]高效液相色谱法测定大蒜中蒜氨酸和大蒜素的含量[D]. 许珂珂.郑州大学 2015
[4]大蒜素制剂抑制人胆管癌细胞株生长增殖的体外实验研究[D]. 付勇超.昆明医科大学 2015
[5]大豆品种及发芽时间对豆芽营养成分与产量的影响[D]. 王慧.东北农业大学 2014
[6]三种高挥发性大蒜有机硫化合物的分析鉴定及其抑制人肺癌细胞H460增生的机制研究[D]. 高翠翠.山东大学 2014
[7]大蒜素测定方法研究[D]. 刘莹.山东农业大学 2014
[8]不同大蒜鳞茎产品营养成分的比较研究[D]. 宋晓红.山东农业大学 2012
[9]大蒜中氨基酸HPLC指纹图谱及大蒜成分的分析[D]. 杨瑾.新疆医科大学 2010
[10]大蒜多糖的体外抗凝血作用和结构分析[D]. 崔莹莹.安徽农业大学 2009
本文编号：3415431
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
大蒜体内含硫化合物的生物合成途径Fig.1-1Thebiosynthesispathwayoforganosulfurcompoundsingarlic
中国农业科学院博士学位论文第三章我国不同品种及产地大蒜鳞茎中特征成分差异分析30将大蒜鳞茎剥皮后，取不低于300g大蒜鳞芽于-70℃进行冷冻干燥。大蒜冻干完成后，采用平行研磨仪进行粉碎，过60目筛后于-80℃冰箱中保存待测。图3-1我国样品采集区域（样本数）示意图Figure3-1Samplingregions(numberofsamples)inChina3.2.3检测方法3.2.3.1大蒜中7种风味前体物质和21种游离氨基酸检测方法样品前处理和仪器条件分别同2.2.3和2.2.4。3.2.3.2大蒜中Allicin检测方法参照WANG等（2010）的方法。准确称取200mg大蒜冻干粉于50ml离心管中，加入10mL预冷水，迅速涡旋15s，再加入10mL预冷水，涡旋30s。将混合提取液在4℃、10000rpm条件下离心5min，取上清液过0.22μm滤膜后经UHPLCDionexUltimate3000系统进样分析。采用UPLCBEHC18柱（2.1mm×50mm，1.7μm）进行色谱分离，柱温28℃，流速0.3mL/min。流动相为水（A相）和甲醇（B相），50%的A相和B相等度洗脱。进样盘温度设为4℃，进样量5μL，波长254nm。3.2.4数据处理PCA、OPLS-DA等多元数据统计分析采用SIMCA-P14.1软件（瑞典Umetrics公司）进行分析；HCA及热图采用MultiExperimentViewer（MeV）绘制；箱图的制作、单因素方差分析及相关性分析采用IBMSPSSStatistics23；雷达图采用Excel2013绘制。3.3结果与讨论3.3.1含硫化合物及游离氨基酸总体含量水平
中国农业科学院博士学位论文第三章我国不同品种及产地大蒜鳞茎中特征成分差异分析34mg/100gdw。大蒜中化合物含量的差异主要由地理位置（HIRATAetal.,2016）、品种和生态型（MONTAOetal.,2011）等因素导致。充分了解我国不同品种大蒜中特征性成分的含量有助于高Alliin和高Allicin等专用、特用型大蒜品种的选育；此外，本试验结果还为大蒜地理标志产品的开发以及深加工产品原料的选择提供理论依据。图3-2不同产地大蒜中S-烷（烯）基-L-半胱氨酸总含量（a）、γ-谷氨酰基-S-烷（烯）基半胱氨酸总含量（b）、S-烷（烯）基-L-半胱氨酸亚砜总含量（c）、Allicin（d）、GABA（e）、8种必需氨基酸总含量（f）和20种氨基酸总含量（g）分布雷达图（单位：mg/100gdw）Figure3-2RadardiagramofthetotalS-alk(en)yl-L-cysteine(a),totalγ-glutamyl-S-alk(en)ylcysteines(b),totalS-alk(en)yl-L-cysteinesulfoxides(c),allicin(d),GABA(e),total8essentialaminoacids(f),andtotal20freeaminoacids(g)ofdifferentregions(mg/100gdw)3.3.3多元数据统计分析监督及非监督模式下的多元数据统计分析广泛应用于大蒜及其它农产品的成分表征、产地溯源及真伪鉴别等多方面的研究（BTTCHERetal.,2017;HRBEKetal.,2018;RITOTAetal.,2012）。本论文采用多元数据分析方法，对我国不同地区大蒜中29种特征成分进行了可视化分析，并对各成分与生长环境之间的相关性进行了研究。3.3.3.1我国南北地区大蒜鳞茎中特征成分差异HCA和PCA是多元数据统计分析中2种主要的非监督模式识别方式。首先，基于29种特征性成分的均值和中位值对242个大蒜样品进行了层次聚类分析，结果如图3-3所示。从图中可看出，不同省份间29种化合物存在一定差异。其中，河南和江苏大蒜中8种必需氨基酸的含量高
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同产地金花葵中9种核苷类成分的含量测定及质量评价[J]. 孙莹娜,冯素香,张浩杰,李冰,李荣荣,刘学芳. 中药材. 2020(01)
[2]代谢组学在农产品营养品质检测分析中的应用[J]. 许彦阳,姚桂晓,刘平香,赵洁,王昕璐,孙君茂,钱永忠. 中国农业科学. 2019(18)
[3]2019年我国辛辣类蔬菜产业发展趋势与政策建议[J]. 赵帮宏,宗义湘,乔立娟,吴曼. 中国蔬菜. 2019(06)
[4]浅谈金乡大蒜产业发展与乡村振兴[J]. 李伟才. 农业与技术. 2019(07)
[5]我国大蒜种质资源研究进展[J]. 石瑜,王敬民,李敬华,程栋,乔峰,安萌萌,刘艳红,王博. 农业科技通讯. 2018(10)
[6]中国营养型农业发展正当其时[J]. 唐华俊. 高科技与产业化. 2018(07)
[7]代谢组学及其在农作物研究中的应用[J]. 张晓磊,张瑞英. 生物技术通讯. 2018(03)
[8]不同发芽时期桃仁形态结构及氨基酸含量变化[J]. 罗玉兰,章漳,蒋耀权,张冬梅. 种子. 2018(02)
[9]发芽对黑大麦游离氨基酸及其他营养成分的影响[J]. 蒋芮,李雅婷,欧阳鹏凌,余满堂,李启莲,宋立华. 食品工业科技. 2018(06)
[10]大蒜CA贮藏特性和参数优化研究[J]. 李勇,时培宁,厉洪洋,王书博,贾政,顾金晖. 农产品加工. 2017(09)
博士论文
[1]大蒜价格与产业链利益主体行为影响关系研究[D]. 邹嘉琦.山东农业大学 2019
[2]中国大蒜遗传多样性评价及大蒜辣素含量与蒜氨酸酶基因的关联分析[D]. 王海平.中国农业科学院 2011
硕士论文
[1]谷氨酰胺酶合成γ-谷氨酰肽及其抗氧化性的研究[D]. 卢慧茵.华南理工大学 2019
[2]基于UPLC-QTOF/MS方法的小麦发芽过程的代谢产物分析[D]. 王丽娜.中国农业科学院 2019
[3]高效液相色谱法测定大蒜中蒜氨酸和大蒜素的含量[D]. 许珂珂.郑州大学 2015
[4]大蒜素制剂抑制人胆管癌细胞株生长增殖的体外实验研究[D]. 付勇超.昆明医科大学 2015
[5]大豆品种及发芽时间对豆芽营养成分与产量的影响[D]. 王慧.东北农业大学 2014
[6]三种高挥发性大蒜有机硫化合物的分析鉴定及其抑制人肺癌细胞H460增生的机制研究[D]. 高翠翠.山东大学 2014
[7]大蒜素测定方法研究[D]. 刘莹.山东农业大学 2014
[8]不同大蒜鳞茎产品营养成分的比较研究[D]. 宋晓红.山东农业大学 2012
[9]大蒜中氨基酸HPLC指纹图谱及大蒜成分的分析[D]. 杨瑾.新疆医科大学 2010
[10]大蒜多糖的体外抗凝血作用和结构分析[D]. 崔莹莹.安徽农业大学 2009
本文编号：3415431
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