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雪茄烟叶采后褐变的生理和代谢网络鉴定

2023年12月15日 来源:雪茄烟叶 作者:研究快报
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【目的】本研究通过比较雪茄烟叶(CTLs)采后5个时期褐变的生理特征和代谢产物,研究了其褐变的分子机制。【方法】2020年,雪茄品种“云雪1号”被种植于云南省澄江县。采摘后烟叶在晾房内自然晾制。在0、6 d、12 d、20 d和26 d随机抽取样品,每个样品重复3次。使用五点取样法,用灭菌剪刀在烟叶的支脉之间切约10g样品,立即在液氮中快速冷冻1小时,然后置于-80°C冰箱中冷冻。随后进行酶活、化学成分和代谢组学检测分析。

【结果】表明,表型性状和褐变相关酶活性数据表明,当多酚氧化酶和过氧化物酶活性达到最大值时,褐变反应在约12 d时最为强烈。采后CTLs多酚、多酸、碳氮化合物在变黄期快速降解,变褐期多酚类和类胡萝卜素的生物合成速率大于降解速率。代谢组学分析发现了 2027 种代谢物,这些代谢物主要注释为脂质和类脂质分子、有机酸及其衍生物以及有机杂环成分。分层聚类分析发现谷氨酸、丝氨酸、苏氨酸、鸟氨酸和精氨酸是参与褐变反应的主要氨基酸。KEGG分析表明,对酶促褐变有重要影响的代谢通路依次为苯丙烷类生物合成、类黄酮生物合成、异喹啉生物碱生物合成、苯丙氨酸代谢和亚油酸代谢。挖掘代谢途径网络,发现参与CTLs褐变反应的主要多酚类为花青素、芸香苷、咖啡酰奎宁酸、山奈酚、柚皮苷和新橙皮苷。

【结论】新鲜收获的CTLs膜脂质通透性迅速增加,多酚逐渐积累,在PPO和POD的参与下开始发生酶促褐变。酶促褐变反应在晾制中期逐渐增加,然后减少。多酚类物质主要参与晾制初期和中期的褐变反应,而多酚类物质在晾制中后期积累以提供烟叶芳香品质。谷氨酸、丝氨酸、苏氨酸、鸟氨酸和精氨酸是非酶促褐变的关键氨基酸。褐变反应抑制剂,如异柠檬酸、顺乌头酸、番茄红素和柠檬酸,通过含量变化将褐变调节在稳定水平。本研究为采后CTLs褐变生理代谢网络提供参考。 


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