代谢组学揭示了产地和发酵对雪茄烟叶物质转化的影响

一、研究目的：

揭示雪茄烟叶在不同地区和发酵阶段的物质转化动态规律。

提供精确控制雪茄烟叶及其加工和育种的共同参考。

二、材料与方法：

1.植物材料和实验设计：

从四个不同地区（德宏、临沧、普洱、玉溪）收集雪茄烟叶叶片。

对临沧地区的雪茄烟叶进行发酵实验，包括杀虫储藏、筛选、增湿减量、堆叠发酵等步骤。

2.样本制备和提取：

使用真空冷冻干燥机对生物样本进行冷冻干燥。

使用搅拌磨破碎冻干样本，并用70%甲醇溶液溶解。

3.UPLC条件：

使用UPLC-ESI-MS/MS系统进行分析，包括色谱柱、流动相、梯度程序等。

4.ESI-Q TRAP-MS/MS条件：

设置离子源温度、喷雾电压、气体压力等参数。

5.数据分析：

利用自建数据库和公共数据库进行定性分析。

使用PCA和HCA进行无监督分析，以及OPLS-DA模型筛选差异代谢物。

三、研究结果：

代谢物鉴定：共鉴定出1103种代谢物，涵盖多种化合物类别。

多变量分析：通过PCA和OPLS-DA模型揭示了不同地区和发酵阶段的代谢物轮廓差异。

差异代谢物：

在不同地区间比较（普洱/临沧, 普洱/德宏, 普洱/玉溪）发现了293、105和199种差异积累的代谢物。

在临沧雪茄烟叶不同发酵阶段（0d, 4d, 14d, 24d, 34d, 25d-unstacking）发现了216、242、220、227和198种差异积累的代谢物。

代谢途径富集分析：鉴定的代谢物被注释到KEGG数据库，并进行了代谢途径富集分析。

四、研究结论：

发现在不同地区和发酵阶段的雪茄烟叶中代谢物的积累存在显著差异。

主要上调的化合物包括黄酮类、酚酸和木脂素以及香豆素，而主要下调的化合物包括有机酸、酚酸和氨基酸及其衍生物。

代谢物轮廓的变化可以用于准确把握发酵的结束时间，并提高雪茄烟叶发酵的效率。

五、资助基金：

中国烟草总公司科技项目（110202103018）；中国烟草总公司云南省公司科技项目（2022530000241001/2022530000241002)

参考文献：

Zhang, G., Yao, H., Zhao, G. et al. Metabolomics reveals the effects producing region and fermentation stage on substance conversion in cigar tobacco leaf. Chem. Biol. Technol. Agric. 10, 66 (2023). https://doi.org/10.1186/s40538-023-00444-1.