生活離不開柴米油鹽醬醋茶，其中醬油是中國傳統(tǒng)的調(diào)味品，主要是由大豆經(jīng)過發(fā)酵釀造而成。醬油由醬演變而來，早在三千多年前，中國就有制作醬的記載了。

本期百趣代謝組學(xué)文獻(xiàn)分享為大家分享的文獻(xiàn)是百趣生物協(xié)助客戶發(fā)表的關(guān)于兩種單菌種發(fā)酵的豆瓣醬代謝組方面差異研究（IF=5.399 中科院工程2區(qū)），下面我們來看看具體研究內(nèi)容吧。
 

實驗分組：P. glabrum GQ1-3、A. oryzae HGPA20

檢測方法：GC-TOF-MS

數(shù)據(jù)分析：PCA、OPLS-DA、KEGG分析、通路分析（MetaboAnalys）

3.代謝組學(xué)分享-研究結(jié)果

（1）AAN含量隨發(fā)酵時間的變化

從圖1可以看出，隨著發(fā)酵時間的增加，初始AAN含量穩(wěn)步增加，且在發(fā)酵第40天達(dá)到最大值。隨后，兩種真菌的AAN含量逐漸下降。代謝組學(xué)分享，發(fā)酵開始時，HGPA20體系的AAN含量高于GQ1-3，但在發(fā)酵第40天同時達(dá)到最大值，GQ1-3的豆瓣醬發(fā)酵速度要快于HGPA20。兩種真菌的AAN含量是動態(tài)變化的。因此選擇AAN達(dá)到最大值的第40天發(fā)酵樣品進(jìn)行代謝組學(xué)分析。
 

圖1 發(fā)酵豆瓣醬中氨基氮含量隨時間的變化

（2）差異代謝物分析
從兩組的PCA模型和OPLS-DA模型中，發(fā)現(xiàn)兩組之間的差異顯著，且樣本均在置信區(qū)間內(nèi)（圖2a，2b）。

圖2 PCA模型得分圖（a）和OPLS-DA模型得分圖（b）
 

對發(fā)酵第40天的樣品進(jìn)行代謝組學(xué)檢測，共檢測到350個代謝物，通過VIP＞1&P＜0.05篩選到的差異代謝物如圖3所示。在圖中可以觀察到明顯的代謝物分組差異。代謝組學(xué)分享，由圖3可知，GQ1-3體系中有12種相對含量較高的氨基酸及其衍生物，而HGPA20體系中只有7種相對含量較高的氨基酸。GQ1-3中相對含量較高的有機(jī)酸有7種，HGPA20中相對含量較高的有15種。在GQ1-3中檢測到4種相對含量較高的糖和醇，而在HGPA20中檢測到3種糖和醇。此外，在HGPA20樣品中還檢出了相對含量較高的吡啶、醛、酮和酚類物質(zhì)。且在兩菌株的發(fā)酵體系中發(fā)現(xiàn)了不同的醇類。說明，兩菌株在豆瓣醬發(fā)酵過程中的代謝產(chǎn)物豐富多樣，且兩組之間存在明顯差異。
 

圖3 GQ1-3和HGPA20層次聚類分析熱力圖

（3）通路分析
代謝途徑分析的結(jié)果顯示在氣泡圖中（圖4），從圖中可以看出，丙氨酸、天門冬氨酸和谷氨酸代謝與差異代謝產(chǎn)物和發(fā)酵過程的相關(guān)性最高。代謝組學(xué)分享，谷氨酸和天冬氨酸是食品中主要的兩種含鮮味的游離氨基酸，均屬于谷氨酸類鮮味物質(zhì)，是豆瓣醬鮮味的重要來源。在兩株菌株的發(fā)酵體系中，檢測到的兩種氨基酸及其衍生物的相對含量差異很大。GQ1-3中谷氨酰胺的相對含量較高，而HGPA20中天冬氨酸和天冬酰胺的相對含量較高，說明兩株發(fā)酵的豆瓣醬中鮮味物質(zhì)的組成存在差異。另一個重要的代謝途徑是三羧酸循環(huán)，該代謝途徑連接許多代謝過程。
 

圖4 GQ1-3和HGPA20的通路分析圖

另外，作者將兩菌株的一些代謝途徑及相關(guān)代謝產(chǎn)物進(jìn)行整合（圖5）。紅色差異代謝物表示在GQ1-3體系中相對含量較高，藍(lán)色差異代謝物表示在HGPA20體系中相對含量較高。如圖5所示，部分氨基酸合成以2-酮戊二酸為底物來合成谷氨酸、谷氨酰胺等。

生成的谷氨酸由轉(zhuǎn)乙酰酶等一系列酶合成鳥氨酸和瓜氨酸。GQ1-3中2-酮戊二酸、谷氨酰胺、鳥氨酸和瓜氨酸的相對含量明顯高于HGPA20。氨基酸合成的另一部分以草酰乙酸為底物合成天冬氨酸、天冬酰胺等物質(zhì)。

天冬氨酸是由一系列酶如天冬氨酸激酶合成的半醛，最終產(chǎn)生L-高絲氨酸。HGPA20體系中天冬氨酸、天冬酰胺和L-高絲氨酸的相對含量明顯高于GQ1-3。代謝組學(xué)分享，因此推測，兩株菌株中氨基酸的主要合成途徑不同，在GQ1-3中，α -酮戊二酸衍生型（谷氨酸型）的氨基酸合成占優(yōu)勢，而在HGPA20中草酰乙酸衍生型（天冬氨酸型）的占優(yōu)勢。

圖5 GQ1-3、HGPA20部分代謝通路及相關(guān)差異代謝物整合圖

代謝組學(xué)分享，綜上所述，反映了兩種真菌代謝行為的差異。單菌種P. glabrum及其代謝產(chǎn)物的研究尚屬首次報道，而A. oryzae作為一種廣泛應(yīng)用的發(fā)酵菌株，在醬油、米酒等相關(guān)發(fā)酵食品中已有報道。由于A.oryzae不同種類的發(fā)酵基質(zhì)、發(fā)酵過程和發(fā)酵菌株的不同，發(fā)酵過程產(chǎn)生的代謝物也存在差異。本研究結(jié)果有助于補充和豐富米曲霉的發(fā)酵潛力。