中国农科院油料所油料品质化学与加工利用团队在JFCA发表论文:非靶向脂质组学方法对不同鱼籽的脂质组成的全面分析

文摘   2024-09-25 21:50   湖北  


2024920日,中国农业科学院油料作物研究所油料品质化学与加工利用创新团队食品领域TOP期刊《Journal of Food Composition and Analysis》(IF:4上发表了题为“Comprehensive lipid profile analysis of three fish roe by untargeted lipidomics using ultraperformance liquid chromatography coupled with quadrupole time-of-flight tandem mass spectrometry的研究性论文。王杰和俞喜娜为本文的共同第一作者,魏芳研究员为本文通讯作者。

研究使用UPLC Q-TOF-MS/MS的非靶向脂质组学方法对不同鱼籽的脂质组成进行了全面分析。


创新点

  1. Lipids of three fish roe were comprehensive analyzed by UPLC Q-TOF-MS/MS.

  2. A total of 449 lipid molecular species of 13 subclasses were characterized.

  3. Yellow croaker roe has the highest content of DHA-TAG and DHA-PL.

  4. DHA-PL and EPA-PL percentage in total PL content was lowest in capelin roe.

  5. 31 lipids could serve as potential biomarkers for differentiation of three fish roe.



研究背景



鱼籽作为一种营养丰富的食品原料,含有高蛋白、维生素、必需氨基酸、矿物质和omega-3多不饱和脂肪酸。这些成分对健康有益,如降低血压、增强胰岛素敏感性和抗炎等。鱼籽中的omega-3脂肪酸主要存在于磷脂形式,尤其是磷脂酰胆碱(PC)中,易于被人体吸收鱼籽脂质的组成因鱼类种类而异,例如鲑鱼、鲱鱼和虹鳟鱼籽中的EPADHA含量各有不同。传统的鱼籽脂质分析关注脂质亚类和脂肪酸组成,但近年来,随着色谱和质谱技术的发展,脂质组学领域迅速进步,使得脂质能在分子水平上被鉴定。这有助于深入理解鱼籽的营养价值和生物分子间的相互作用。




研究内容


作者使用UPLC Q-TOF-MS/MS通过非靶向脂质组学确定了鱼籽的综合脂质谱。三种鱼籽的总离子流色谱图(TIC)如图1A所示。最后,在鱼籽中共鉴定出13个脂质亚类的449种脂质分子,包括20Cer9SM39DG85TG61FFA1LPA16LPC13LPE67PC109PE17PG7PI5PS1B)。1C显示了3种鱼籽脂质亚类百分比组成的比较,TG是黄鱼籽和多春鱼籽中含量最高的脂质,分别占56.85 %51.87 %。然而,鲭鱼籽中TG的含量远低于其他两个物种,仅占2.59 %PC是鲭鱼籽中含量最丰富的脂质,占37.93 %。所有这些鱼籽都表现出高水平的FFA15.22 % - 20.17 %)。1DE表示三种鱼籽中各类脂质含量。

Fig. 1. Lipidomics analysis in roe samples from different fish species. (A) Total ion chromatogram (TIC) of the lipid profile acquired using UPLC Q-TOF-MS/MS (ESI+ and ESI− ). (B) Lipid subclasses identified in three fish roe. Number of lipids in each subclass. (C) Distribution of lipid subclasses identified in three fish roe. (D) Contents of total FA, SL, GL, and PL species three fish roe. (E) Contents of each lipid category in three fish roe.


鱼籽中的甘油酯多为DAGTAGMAG几乎不存在。3鱼籽DAGTAG含量差异显著。DAGTAG的含量趋势为黄鱼籽>多春鱼籽>鱼籽TAG160–161–181)、TAG160–161–161)和TAG160–181–181)是鱼籽中的主要甘油酯。我们发现,一些多不饱和TAG在黄鱼籽(例如TAG160–181–226)和TAG161–181–226))和多春鱼籽(例如,TAG160–201–226)和TAG160–205–205)中含量较高,而鲭鱼籽TAG主要由饱和脂肪酸(SFA)和单不饱和脂肪酸(MUFA)组成。鲭鱼籽的TAG碳链长度主要集中在5052之间,占70 %以上。与其他鱼籽相比,多春鱼籽的长碳链TAG>56)百分比明显更高。所有这些鱼籽的TAG都富含棕榈酸(C 160)和油酸(C 181)。DAG是许多脂质生物合成的主要中间代谢物。黄鱼籽DAG含量最高(4235.84 μg/g),分别是鲭鱼子和毛鳞鱼子的7.58倍和2.4倍。2A显示了DAG在三种鱼籽中的碳链长度和双键分布。鱼籽的大多数脂肪酸是偶数的,只有少数是奇数的,这与人血浆中脂肪酸的组成相当。黄鱼籽DAG的碳链长度主要集中在40,鲭鱼籽多春鱼籽主要集中在38。有趣的是,多春鱼籽碳链长度超过40的含量显著高于其他组。此外,如图2A所示,多不饱和DAG含量较高。鉴于上述结果,我们随后分析了这些组中含n-3 PUFATAGn-3 PUFA-TAG)和DAGn-3 PUFA-DAG)的含量。值得注意的是,TAGDAGEPADHA的分布在这些鱼籽中有所不同。黄鱼籽DHA-TAGDHA-DAG含量最高(分别占TAGDAG总含量的25.6%57.4%),多春鱼籽EPA-TAGEPA-DAG百分比最高(分别占24.3%26.2%)(2B)。2C所示的结果与2B一致,鲭鱼籽n-3 PUFA-TAGn-3 PUFA-DAG的含量显著低于其他两组。黄鱼籽DHA-TAG含量最高(23,257.93 μg/g)。

Fig. 2. GL analysis in roe samples from different fish species. (A) Distribution of total carbon and double bond number of DAG in three fish roe (B) Percentage of various n-3 PUFA-TAG content in three fish roe. (C) Contents of individual EPA-DAG, DHA-DAG, DPA-DAG, ALA-DAG, EPA-TAG, and DHA-TAG in three fish roe.


磷脂是细胞膜的主要结构成分,具有独特的营养价值。3鱼籽磷脂含量差异显著。结果表明,所有样品中两个最主要的磷脂亚类是PCPE,其次是PILPC。在所有鱼籽样品中检测到高含量的DHA-PLEPA-PL,占总磷脂33.1 %−56.4 %19.6 %-37.4 %3A)。许多研究结果表明,磷脂形式的n-3 PUFA具有更高的生物利用度。如图3B所示,3鱼籽中,黄鱼籽DHA-PL21 648.55 μg/g)、DPA-PL722.55 μg/g)和ALA-PL33.88 μg/g)显著高于其他鱼籽。鲭鱼子的EPA-PL含量最高(10,015.06 μg/g)。值得注意的是,这些鱼卵中含有DPAALAEPADHA的不同磷脂亚类也存在差异。特别是黄鱼籽DHA-PC16,545.89 μg/g),鱼籽多春鱼籽的1.7倍和4.5倍(3D)。分子水平上,PC160–226)是黄鱼籽(占总PC18.7%)和鲭鱼籽(占总PC31.5%)的主要PC,而PC160–226)是多春鱼籽的主要PCPE中,PE160–226)是黄鱼籽(占总PE22.5 %)和多春鱼籽(占总PE19.8 %)的主要PE。值得注意的是,PE181–205) 是鲭鱼籽的主要PE,占PE37.3%,这是鲭鱼籽EPA-PL含量高于其他组的关键因素。

Fig. 3. PL analysis in roe samples from different fish species. (A) Percentage of EPA-PL, DHA-PL, ALA-PL, and DPA-PL of the whole total PL content in three fish roe. (B) Content of EPA-PL, DHA-PL, ALA-PL, DPA-PL, and total PL in three fish roe. (C) Content of individual DPA-PC, DPA-PE, and ALA-PE in three fish roe. (D) Content of individual DHA-LPC, DHA-PC, DHA-PE, DHA-PG, DHA-PI, and DHA-PS in three fish roe. (E) Content of individual EPA-LPC, EPA-LPE, EPA-PC, EPA-PE, EPA-PG, EPA-PI, and EPA-PS in three fish roe. (F) Distribution of EPA-PC and DHA-PC molecular species in three fish roe. (G) Distribution of EPA-PE, DHA-PE, and DPA-PE molecular species in three fish roe.


最后作者采用统计分析对鱼籽样品进行分类并进一步区分其脂质组成4。鉴定了31种潜在的脂质生物标志物,包括PCO-182–226PE160–181)和PEO-182–160等,这些生物标志物有助于区分不同种类的鱼籽。

Fig. 4. Multivariate statistical analysis in roe samples from different fish species. (A) 3D-PCA score plot of all lipid species in three fish roe. (B) PCA score plot of all lipid species in three fish roe. (C) VIP scores of individual lipids in PLS-DA. (D) Heat map analysis of 31 differential lipids in three groups. (E) Volcano plot of lipids between the mackerel roe group and the yellow croaker roe group. (F) Volcano plot of lipids between the capelin roe group and the yellow croaker roe group. (G) Volcano plot of lipids between the mackerel roe group and the capelin roe group.



结论


本研究利用无靶向脂质组学技术,对三种鱼籽中的脂质分子物种进行了深入的分析。共鉴定出449种脂质物种,涵盖了13个亚类。研究结果揭示了不同鱼籽在SLsPLsGLs方面的显著差异,为海洋鱼籽的营养价值提供了新的见解,并为海洋鱼副产品的加工提供了理论基础。
















中国农业科学院油料作物研究所魏芳研究员为论文的通讯作者。上述研究得到了国家重点研发计划重点专项(项目编号2021YFD1600103),国家自然科学基金(项目编号U21A2027432472446),湖北省技术创新项目(项目编号2021BEC021),湖北省创新团队项目(项目编号2023AFA042)以及中国农业科学院农业科技创新项目(CAAS-ASTIP-2013-OCRI)的资助。

END

供稿:王杰

责任编辑:魏芳

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.jfca.2024.106782


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