基于多组学分析的白茶萎凋过程品质形成研究

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萎凋是白茶品质形成最重要的工艺,了解白茶萎凋过程中物质代谢规律,可为提升白茶品质提供理论依据。本论文为了对不同萎凋时间福鼎大毫白茶主要物质变化进行研究,采用热风萎凋方式,取0h、6h、12h、18h、24h和30h萎凋叶检测咖啡碱、儿茶素、氨基酸、可溶性糖和黄酮苷元物质等含量,并纪录不同萎凋时间点的萎凋叶叶片形态,然后采用广泛靶向代谢组、蛋白组和转录组对相关样品进行检测、分析。结果如下:
  1.白茶萎凋过程中叶片形态由硬挺、饱满逐渐向柔软转化,萎凋结束时叶片变得干燥易碎。EGC、ECG、EGCG、EC和TC含量下降,其中EGC含量在萎凋0-12h快速下降,EC、ECG及EGCG含量在12h后快速下降,C含量增加,30h后TC含量减少57.45mg/g;Caff以18h为界,呈现先增加后减少趋势;GA含量持续增加;TF、TFDG、TF3G和TTF含量增加,TF3G含量减少,萎凋结束后TTF含量上升;TFL含量以12h为临界点,呈现先增后减趋势,30h后TFL含量增加7.57mg/g;Rut、Myr、Thea和TAC呈上升后下降的趋势,其中Rut和Myr在18h后下降,Thea及TAC在12h后下降,萎凋结束时TAC含量无显著差异;TSS呈现波动状态,无显著差异;Fru呈上升趋势,Rha含量呈波动状态,Sac持续下降,Raff在萎凋过程中先增加后减少,Man、Glu和Ara的总量先减少后增加,12h是变化节点。根据物质检测及表型,发现12h时物质代谢较为活跃,因此选择0h、12h、30h萎凋样进行代谢组、蛋白组、转录组检测。
  2.经广泛靶向代谢分析共测得代谢物824个,经代谢物差异分析筛选出的差异代谢物主要为氨基酸及其衍生物、苯丙素类、醇类、核苷酸、有机酸等物质。在MCK vs MWP(0h vs12h)中鉴定出33种氨基酸,除N-乙酰-L-谷氨酸、还原型谷胱甘肽、N-α-乙酰-L-精氨酸外,其余物质含量增加;MWP vs MWF(12h vs30h)中仅鉴定到2种差异的氨基酸类物质谷氨酸及乙酰甘氨酸,皆含量减少。共检测出差异的糖及其衍生物类化合物9种,MCK vs MWP中仅检测到松三糖-o-鼠李糖苷、苏阿糖及潘糖3种糖,且含量增加;在MWP vs MWF中主要的糖类差异代谢物有6种,含量下降。
  3.利用蛋白组检测,并对不同时期样品的类黄酮代谢途径、氨基酸合成途径、糖类物质代谢途径的相关酶表达进行分析。发现PCK vs PWP(0h vs12h)中参与类黄酮代谢途径的酶表达均下调,而在PWP vs PWF(12h vs30h)中表达上升;PCK vs PWP中氨基酸合成途径中大部分酶表达下调,而在PWP vs PWF中大部分酶的表达显著上调,表明萎凋过程中氨基酸处于动态平衡过程中;萎凋过程中大部分参与糖类物质代谢途径中的酶表达上升,不单是合成途径,还包括糖酵解等糖类降解途径,萎凋过程糖类代谢旺盛。
  4.转录组检测的结果发现类黄酮代谢途径、氨基酸合成途径、糖类物质代谢途径中基因与蛋白组关联性不强,类黄酮途径中仅检测到7个共同富集的基因,均下调表达,半乳糖途径中富集到3个上调表达的基因,其余途径中均未富集,可能是由于转录后翻译、翻译后修饰等问题,大部分基因的变化会早于相关酶的变化,因此探究基因与酶对物质调控时应结合分析。
  5.多组学联合分析的结果显示:儿茶素等类黄酮类物质减少的原因主要是失水胁迫下发生氧化反应,使得儿茶素合成减少,而长时间萎凋会诱导查耳酮合成酶等部分基因和酶的表达,会促进儿茶素聚合体等类黄酮衍生类物质的转化生成;蛋白质水解是萎凋过程中蛋白质氨基酸的主要来源,非蛋白质氨基酸GABA在萎凋过程中受到CsGAD基因表达影响而含量上升,失水胁迫会促进CsGAD基因及酶的表达增强;糖类物质来源于大分子糖类(如淀粉)等的水解,但同时糖类物质也会降解进入糖酵解和三羧酸循环,为氮代谢提供能量。基于多组学数据,绘制了萎凋过程糖类代谢通路图。
  6.白茶萎凋后氨基酸、糖类、类黄酮类物质变化差异大,部分糖类、氨基酸类物质含量上升,贡献白茶鲜甜,其中γ茶氨基丁酸是主要鲜味贡献物质之一。氨基酸贡献甜味更多,因此有机酸与核苷酸可能是白茶鲜味的主要来源之一。类黄酮类物质降解减少白茶苦涩味增强茶汤醇厚感。
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