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我院吴韬研究员课题组:利用云计算组合工具深入解密牦牛牛腩与牛腱肉的关键脂质差异

作者:李旭发布:2022-10-09点击量:0

2022921日,川渝共建特色食品重庆市重点实验室成员,西华大学365体育亚洲官方入口_NO.1吴韬研究员课题组在国际食品期刊Food ChemistryQ1IF: 9.2(点击查询即时IF及分区)发表题为Using an integrated feature-based molecular network and lipidomics approach to reveal the differential lipids in yak shanks and flanks”的研究性论文(点击查阅本刊投稿指南)该文第一作者为李伟丽副教授和硕士研究生王家琦,通讯作者为吴韬研究员。

中国是牦牛肉主要生产国家,占全球总产量的95%以上。天然脂类的化学结构多种多样(>40,000个化合物)。脂质作为能量储存和信号分子在人体细胞中发挥关键的生物功能。尽管脂肪酸组成历来被作为肉类中脂类营养价值的主要指标,但越来越多的临床和生物学证据表明,其他脂类,如甾醇、糖脂和磷脂,也表现出强大的抗炎、心脏保护和免疫调节生物活性。因此,急需明确食物中脂质体的特征指纹和组成,因为这些因素有助于筛选特定的脂质生物标志物,并阐明特定脂质的营养功能作用。这也有助于消费者根据其健康目的选择合适的牦牛产品。

作为代谢组学技术的一个分支,食品脂质组学专注于食品基质中脂质分子的综合分析。它已被广泛应用于食品科学研究的不同目的,包括食品鉴别、食品安全和肉类加工。细胞脂质结构的多样性要求发现尽可能多的脂质种类。与UHPLC-Q-TOF仪器相比,UHPLC-Orbitrap仪器可以在准确的质量测量和灵敏度方面提供卓越的结果。然而,高分辨质谱数据中通常包含成千上万的MS/MS光谱,特别是脂质成分中含有多种同分异构体,使得数据挖掘与解析极具挑战性。全球天然产物社会分子网络(GNPS)是一个基于云计算的网站。通过质谱数据的相似性,具有相似子结构的化合物被聚类为分子网络(MN)。这种技术有利于快速注释已知或未知的成分。

以往研究表明,牦牛的肌肉脂质体显示出独特的脂质特征,但没有涉及牦牛不同部位肉的研究。牛腱和牛腩肉常被用作食品原料,在生理上也有联系。推测其脂质成分可能存在差异。本研究旨在I)采用基于UHPLC-Orbitrap MS的方法全面分析牛腱和牛腩肉的脂质概况。采用多种计算工具对整个数据集进行深度挖掘。II)使用主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)模型来比较和评价两部分的脂质营养,III)阐明参与差异性脂质的主要代谢途径。这项研究获得了全面的牦牛肉脂质谱,这对了解不同牦牛肉部位的精确营养差异至关重要。


研究结论

该研究集成了FBMNMS-DIALlipidone计算工具,通过学科交叉,借助生物信息学解决食品科学的基本问题。

该分析对来自牦牛肉中20个亚类的355种脂质进行了深度注释。脂质链的长度分布为1620个碳原子,其不饱和度为05。结果显示,牛腩与牛腱中71种脂质呈现显著差异,包括磷脂酰乙醇胺(PEs)(160/204)、PEs180/191)、PEs181/225)、鞘氨醇(SMs)(3623O),以及肉碱(CARs)(220)。通路分析表明,甘油磷脂和鞘磷脂的代谢途径在这些脂质成分的差异中起着重要作用。

这项研究首次集成多种计算工具去挖掘脂质成分,对于深入了解牦牛肉的脂质谱,以及不同牦牛肉部位的精确营养差异至关重要。

图文赏析

数据采集与分析流程

图 2. 牦牛肉中具有代表性的基于特征的脂类分子网络。红色和蓝色分别代表牛腩和牛腱。节点中不同的颜色比例表示脂质在两组样品中的相对丰度,圆角节点表示MSDIAL数据库中的匹配脂质。

图 3. 牦牛牛腱和牛腩的差异性代谢物的途径分析(A);甘油磷脂代谢(B);鞘脂代谢(C)。

李伟丽

李伟丽,工学博士,西华大学365体育亚洲官方入口_NO.1副教授,硕士生导师,加拿大农业部圭尔夫食品研究中心联合培养博士,2011年于美国农业部东部研究中心交流访问,天津科技大学博士后,西华大学青年后备人才。主要从事川菜调味品与预制菜加工研究。指导本科生获得2021年全国大学生生命科学大赛一等奖,2021年四川省生物与环境科技创新大赛一等奖,2022年四川省大学生“生命之星”科技竞赛三等奖。主持中国博士后面上基金1项,四川省科技厅项目3项,成都市科技创新服务项目1项,参编教材1部,获天津市专利优秀奖1项,四川省食品工业科学进步奖1项,近5年以一作或通讯作者发表文章15篇。

吴 韬

吴 韬,三级教授,国家自然科学基金评审专家,教育部学位论文评审专家,四川省“天府峨眉计划”特聘专家,四川省海外高层次留学人才,四川省营养学会理事。长期从事食品化学及农产品高值化加工利用研究。先后主持完成科技部星火计划1项及其它各级各类项目20余项。在国内外发表学术论文40余篇,其中SCI收录论文30余篇;作为成果负责人和主要完成人获省部级政府科技进步奖、科学技术奖等省部级二等奖2项。


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