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                  Food Chemistry丨綠茶品質與制茶過程中脂質變化密切相關

                  發布日期:2021.05.25


                  導讀

                  脂質影響茶葉風味品質,然而我們對制茶過程中的脂質組成及其變化知之甚少。本研究采用非靶向脂質組學技術對綠茶制作過程中的脂質動態變化進行檢測分析,共檢測到20個亞類283種脂質。首次發現在綠茶制作特別是在固色(殺青)階段,與葉綠素分解、磷脂酸(PAs)還原和糖脂降解有關的脂質組發生顯著變化,這些變化可能影響茶的顏色和香氣質量。該研究首次確定了綠茶制作過程中PAs含量下降最顯著。本研究提供了對綠茶制作過程中脂質代謝的見解,確定了它們在綠茶感官質量中的作用。
                  應用案例
                  綠茶品質與制茶過程中脂質變化密切相關



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                  01 
                  研究背景

                  茶是世界上僅次于水的最受歡迎的調味飲料,它是由植物山茶的鮮芽或葉片在收獲后再通過精心制茶工序而產生的。在各種茶產品中,綠茶在其“非發酵”加工和吸引人的感官品質方面是獨一無二的。因生物活性成分如茶多酚對健康有益,近年來綠茶變得越來越受歡迎,特別是在東亞國家。綠茶的制作過程通常包括固定內源性酶失活、揉捻和干燥完全脫水。其中固色,即去酶,被認為是最關鍵的步驟,在此過程中,多酚氧化酶和過氧化物酶等主要酶被熱滅活,以防止酶氧化和褐變反應。對于綠茶制作過程中的生化成分及其動態變化的研究,以往重點主要放在眾所周知的風味決定因素上,包括兒茶素、咖啡因、游離氨基酸、強效氣味劑以及香氣前體。然而脂質,即疏水代謝物及在綠茶制作過程中的變化,以及它們在綠茶質量形成中的潛在作用,在很大程度上還未被探索。脂類是植物中必不可少的成分,在細胞膜結構和一系列生理活動中起著至關重要的作用。在茶葉風味質量方面,脂溶性葉綠素和類胡蘿卜素是茶樹的主要色素,有助于茶產品的顏色質量,特別是綠茶的顏色質量。此外,不飽和脂肪酸已被報道為茶香氣前體,能通過氧化和降解產生許多揮發性化合物。

                  然而,到目前為止,以茶脂為中心的研究相對有限。在最近的研究中,使用高分辨率液相色譜-質譜聯用(LC-MS)建立了一種茶脂組學方法,該方法能夠廣泛覆蓋數百種茶脂。通過這種方法,對紅茶制作過程中脂類的動態變化進行了表征,并提出了幾種關鍵的代謝途徑。我們猜測綠茶由于其獨特的加工程序在某種程度上與紅茶制作中存在差異,所以可能存在獨特的脂質組學差異。本研究的范圍是系統地闡明綠茶制作過程中的詳細脂質組學組成及其代謝變化以及相關途徑,方法是結合化學計量學工具應用非靶向脂質組學方法。


                  02 
                  材料和方法
                  茶葉樣品采集后進行固色、揉捻、干燥和終干。所有茶葉樣品采集后立即在液氮中進行快速冷凍。在分析之前,將它們冷凍干燥并儲存在-80°C 條件下。為了實現對綠茶脂質組的無偏向、大規模表征,使用高分辨率LC-MS對綠茶樣品進行了非靶向脂質組學分析。

                  03 
                  實驗結果

                  綠茶的脂質組學分析

                  通過精確質量測量、MS / MS碎片和保留時間等綜合信息,共鑒定了283種脂質分子,涵蓋6個主要脂質類別,包括89種甘油磷脂,47種甘油糖脂,94種?;视椭?,22種鞘脂,18種固醇脂和13種孕烯醇酮脂(圖1)。這些脂質化合物可進一步歸類于20個亞類,即7種磷脂酸(PA),29種磷脂酰膽堿(PC),25種磷脂酰乙醇胺(PE),8種磷脂酰肌醇(PI),7種磷脂酰甘油(PG),5種磷脂酰絲氨酸(PS),8種溶血磷脂酰膽堿(LPC),15種單半乳糖基二?;视停∕GDG),17種雙半乳糖基二?;视停―GDG),15種硫代異鼠李糖甘油二酯(SQDG),13種二?;视停―G),81種三?;视?,7種神經酰胺(Cer),15種葡萄糖基神經酰胺(GlcCer),1種?;裙檀?,8種?;鵊lc-谷甾醇,7種?;鵊lc-豆甾醇,11種葉綠素及其衍生物,2種輔酶。這一鑒定結果揭示了綠茶中脂質在其化學結構、組成和極性方面的多樣性和復雜性(圖1)。



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                  圖1 脂質的主要類別和亞類以及它們相應的化學結構


                  與綠茶制作相關的脂質組學改變

                  為了探討茶葉在制作過程中的脂質組學改變,采用非監督化學計量工具PCA,對代謝表型的變化進行全面而直觀的顯示。如 PCA 的分數散點圖所示(圖2A),在一系列制造時間點獲得的茶葉樣品顯示出明顯的分離和聚類趨勢。新鮮茶葉在左半邊,與其他茶葉明顯分離,而所有其他固色和進一步加工處理后的茶葉都始終位于另一半,這表明綠茶脂質的明顯改變可能發生在固色階段。相應的動態代謝軌跡圖(圖2B)還揭示了脂質表型的顯著逐步變化。因為制作步驟從鮮葉到固色,再到揉捻和進一步干燥處理,最顯著的變化是由PC1方向的固色階段觸發的,進一步的變化發生在PC2方向的第二干燥和最終干燥階段。相反,揉捻和第一干燥階段的變化很小。PLS-DA模型的S圖揭示了脂質分子對表型改變有很高的貢獻。



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                  圖2 綠茶制作過程中茶葉脂質組學變化的多元分析




                  圖片關鍵詞

                  表1 在綠茶加工過程中46種主要的差異脂質


                  磷脂酸還原最顯著
                  在本研究中,磷脂酸被確定為綠茶制作過程中降低最顯著的脂質(與新鮮茶葉中的含量相比,下降5-10倍)。在圖3A中,繪制了六種PAs亞類在處理步驟方面的時間變化。在固色階段觀察到6種PAs亞類的顯著下降(所有FDR<0.001),而與進一步處理步驟相關的變化可以忽略不計(圖3A),表明固色是PAs 分解代謝的首要步驟。為了進一步了解這些分子,對每個亞類進行了高分辨率MS/MS 分析,分析了其詳細的脂肪?;M成。隨后,根據單個PAs亞類的相對豐度及其相應的?;M成,定量評價了 PAs 亞類脂肪?;鶜埢慕M成(圖3C)。在鮮茶葉中,亞油酸(FA18:2)是 PAs 中最多的酯化脂肪酸,占41.8%,其次是亞麻酸(FA18:3)和 棕櫚酸(FA16:0),分別占27.8%和27.6%。油酸(FA18:1)的比例較小,僅為2.7%。如圖3C所示,這些?;诠躺箫@著減少,表明響應于固色處理而迅速降解。磷脂元素基團PAs作為植物的結構膜脂和信號分子響應各種生物或非生物脅迫。植物中 PAs水平受其產生和降解的動態調節,由幾種酶激活,包括磷脂酶和二酰甘油激酶。在固色階段引起的環境變化中,PAs可能發生多種不同的反應,包括高熱和脫水。脂類是脂氧合酶(LOX)輔助氧化形成茶葉香氣的主要前體之一。在此,多不飽和脂肪酸18:2和18:3的酯化形式可能通過酶解從PAs中釋放出來,并經歷LOX介導的降解途徑,產生醛和醇等氣味,這些氣味與綠茶的顏色和新鮮度有關。另一方面,熱誘導應激對磷脂的非酶降解在食品加工中得到了廣泛的認可,通過加熱磷脂的水分散體,觀察到磷脂的熱誘導氧化和降解,這些分散體產生脂質衍生的揮發性羰基。此外,磷脂的加入可以通過熱誘導的脂類降解,在食品加工過程中增強香氣。這些結果可以推斷,富含18:2脂肪酸的PAs經歷了酶或熱誘導降解,或兩者兼而有之,導致急劇減少,這可能有助于綠茶香氣的形成。


                  圖片關鍵詞

                  圖3

                  3.4綠茶和紅茶生產過程中脂質變化的比較

                  綠茶制作過程中,在固色和干燥階段,葉綠素和糖脂也顯示出顯著變化。但是,變化的程度有很大的不同。 例如,綠茶制作過程中糖脂的下降趨勢遠不如紅茶制作過程中明顯。 此外,特別值得注意的是,在綠茶制造過程中PAs降低最明顯,但是在紅茶制造過程中未觀察到。 脂質的這些代謝差異很大程度上是由于在這兩種茶在制作中采用了不同的制作方法所致。

                  04 
                  實驗結論

                  本研究提出了綠茶制作過程中脂類及其代謝的綜合表征。檢測到283種脂質,觀察到脂質顯著變化與葉綠素分解、PAs還原和糖脂降解有關,這可能有利于茶的顏色和香氣質量。具體而言,首次確定了綠茶制作過程中PAs含量下降最顯著。這是第一個關于綠茶制作的脂質組學研究,深入闡明了綠茶制作不同階段相關的脂質組學變化及其對綠茶風味質量的潛在貢獻,有望為綠茶制作過程中的質量調控提供新的分子靶點。

                  ? 文獻出處

                  Li J , Hua J , Yuan H , et al. Investigation on green tea lipids and their metabolic variations during manufacturing by nontargeted lipidomics. Food Chemistry, 2021, 339:128114.


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