代谢组学联合蛋白组学解析白茶的品质形成机理

发布时间：2020-06-01 06:14

【摘要】：白茶是我国六大茶类之一,具有滋味鲜爽微甜,香气清鲜,毫香显露的品质特征。白茶的制法最为简单,仅包括长时间萎凋和干燥两道工序。目前关于白茶的研究主要集中在白茶的滋味、香气成分和保健功效上,忽略了这些品质成分在加工过程中,尤其是长时间萎凋过程中的变化规律及其形成机理。本课题采用多组学联合分析,详细研究白茶的品质形成机理,主要结果如下:1采用UPLC-LTQ-Orbitrap/MS详细研究了白茶加工过程中非挥发性成分的变化规律。总计鉴定得到97个非挥发性成分,包括2个生物碱、17个氨基酸、14个儿茶素类物质、13个二聚儿茶素类物质、27个黄酮(醇)糖苷、5个挥发性成分糖苷(GBVs)、11个酚酸、6个核苷(酸)、2个其他物质。萎凋过程中,咖啡碱含量上升,而可可碱含量下降;大部分氨基酸含量增加,茶氨酸含量降低;儿茶素类、原花青素类、聚酯型儿茶素类、酚酸类物质含量降低,茶黄素类物质含量升高;黄酮(醇)糖苷类物质含量呈不规则变化;大部分核苷(酸)含量增加;GBVs含量降低。干燥后,生物碱、氨基酸、儿茶素类物质、部分黄酮(醇)糖苷含量降低;大部分二聚儿茶素类物质、部分黄酮(醇)糖苷、GBVs、核苷(酸)、茶氨酸葡萄糖苷含量上升。2采用GC×GC-TOFMS详细研究了白茶加工过程中挥发性成分的变化规律。总计鉴定得到172种挥发性成分,主要为内源性生物合成的挥发性成分,包括脂肪酸来源的挥发物(FADVs)、氨基酸来源的挥发物(AADVs)、挥发性萜类(VTs)、类胡萝卜素来源的挥发物(CDVs)。萎凋过程中,大部分非酯类FADVs含量增加,酯类FADVs含量先增加后下降,或后期大量增加;绝大部分AADVs含量在中后期大量增加;VTs呈多样性变化,单萜中醇类、倍半萜中的烯烃类成分含量增加,而单萜中烯烃类、倍半萜中的醇类成分含量下降或保持稳定。干燥后,大部分烯烃类、醇类、部分酯类物质含量显著降低;部分烷烃类、醛类、大部分酮类、部分酯类物质含量显著上升。3采用Label free蛋白组学技术、qPCR技术详细研究了萎凋过程中与滋味、香气成分代谢相关基因的表达规律。大部分参与氨基酸和蛋白质合成的蛋白发生显著下调,而大部分参与蛋白质水解的蛋白发生显著上调,表明蛋白质水解是游离氨基酸含量升高的主要原因。大部分参与类黄酮合成的蛋白发生显著下调,说明儿茶素等类黄酮类物质含量的下降,除被氧化形成色素外,还跟其生物合成减弱相关。大部分参与淀粉与蔗糖代谢的蛋白发生显著上调,暗示不溶性多糖会降解为可溶性单糖等。参与香气生物合成的基因的表达与相应香气成分的变化基本一致,说明这些关键基因的差异表达调控着内源性香气的差异积累。4对白茶萎凋过程中22个游离氨基酸、10个GBVs的变化进行了绝对定量分析。4个香气前体氨基酸(苯丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸)含量在前中期大量增加,后期略微下降,GBVs含量呈下降趋势;与此同时,AADVs在后期大量增加,GBVs对应的香气成分大量增加;说明游离氨基酸的增加和GBVs的降解促进了白茶香气的形成。5白茶中大部分品质成分的变化主要发生在长时间萎凋过程中,在干燥后相对变化不大,说明长时间萎凋是白茶品质形成的关键工序。干燥后,非挥发性成分变化幅度相对较小,而挥发性成分变化幅度相对较大,说明干燥过程也是促进白茶香气形成的重要步骤。
【图文】：

白茶,挥发性成分,主成分分析,中非

图 1 白茶加工过程中非挥发性成分主成分分析得分图（R2X=0.845, Q2=0.658）。数据经过 UV 归一化处理；TP 为成品茶。ig. 1 PCA score plot of non-volatile compounds during white tea processing (R2X=0.8Q2=0.658). The data was auto-scaled; TP is tea product.表 1 初步鉴定到的非挥发性化合物Table1 Summary of preliminary identified non-volatile compounds. RTAccuratemass (m/z)Theoreticalmass (m/z)Identifcation Add生物碱5.43 181.0719 181.0720 Theobromine* M+9.07 195.0869 195.0877 Caffeine* M+氨基酸1.35 147.1207 147.1128 Lysine (Lys)* M+1.35 156.0767 156.0768 Histidine (His)* M+1.37 175.1189 175.1190 Arginine (Arg)* M+1.46 104.0754 104.0706 γ-Aminobutyric acid (GABA)* M+1.47 116.0342 116.0342 Asparagine (Asn)* M+H1.47 134.0447 134.0448 Aspartic acid (Asp)* M+

差异化,热图,氨基酸,数据

20图 2 萎凋过程中差异化合物含量的热图分析（数据经过 auto-scaling）Fig. 2 Heat map of the contents of differential compounds during the withering period (the datawas auto-scaled)3.1.2.1 氨基酸（amino acids）氨基酸被认为是茶汤鲜爽味的重要贡献者，但有报道显示只有茶氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺才呈鲜味，，其他氨基酸则呈苦味或甜味(Kirimura et al 1969;Scharbert and Hofmann 2005)。所有 17 个氨基酸都呈现极显著性变化，其中天冬酰
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS272.5

【参考文献】