原創(chuàng) 飛飛 賽默飛色譜與質(zhì)譜中國
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史碧云
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專家說：要增強(qiáng)抵抗力,。
■ 在“二十條”和“新十條”先后發(fā)布后，各地響應(yīng)號召,，對疫情防控措施進(jìn)行了優(yōu)化,，面對從嚴(yán)格預(yù)防感染的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)為重點關(guān)注重癥和預(yù)防死亡，在此基礎(chǔ)上讓社會生活和經(jīng)濟(jì)活動逐步回歸正常,，然而對于病毒的預(yù)防仍不可忽視,，首要的方法就是增強(qiáng)抵抗力。
如何有效增加抵抗力呢,？
攝入優(yōu)質(zhì)蛋白是增強(qiáng)抵抗力的核心方式,，蛋白質(zhì)最普遍的來源便是牛奶。奶牛的飼喂系統(tǒng)對于牛奶的質(zhì)量至關(guān)重要,，意大利圣心天主教大學(xué)和薩薩里大學(xué)聯(lián)合使用食品組學(xué)的方式評估了不同飼喂系統(tǒng)對牛奶化學(xué)成分的影響,，多變量統(tǒng)計分析的結(jié)果提示牛奶樣品同奶牛飲食配方中的高水分穗玉米（HMC）相關(guān)性較大，差異代謝物主要同嘧啶和維生素B6的代謝途徑有關(guān),，這些同奶牛瘤胃到乳腺的微生物氮代謝相關(guān),。
玉米為典型的高產(chǎn)作物，其播種面積大,，分布范圍廣,，也是最主要的飼用谷物。在奶牛的飼喂系統(tǒng)中,，經(jīng)常使用的是青貯玉米,，即在最佳收獲期將包括果穗在內(nèi)的玉米地上部植株收獲，經(jīng)過整株切碎,、加工或貯藏發(fā)酵,，形成青貯玉米，也叫高水分玉米青貯（High-moisture ear corn, HMC）,，然后以一定比例配置成草食家畜的飼料作物,。
研究者從意大利波河平原的66個商業(yè)奶牛牧場隨機(jī)選取了36個,，其奶牛種和飼養(yǎng)環(huán)境均十分接近，只是飼料選擇有所不同,，如下表所示,；于每個牧場取牛奶樣品3份，進(jìn)行小分子代謝物提取,，過程如下圖所示,。
使用LC-HRAM MS進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，儀器方法如下圖所示,，對數(shù)據(jù)進(jìn)行峰提取,、對齊、空缺值填充等,，并使用5ppm作為質(zhì)量偏差閾值,，進(jìn)行結(jié)合MS1、同位素峰簇分布及MS2信息的鑒定,，使用Bovine Metabolome Database,、Phenol-Explorer和Mass Bank of North America等數(shù)據(jù)庫，得到697個包含同位素峰簇的特征峰,，其中88個獲得結(jié)構(gòu)鑒定的化合物信息,，包括氨基酸、小肽段,、碳水化合物及其衍生物,、核酸衍生物、吡啶衍生物,，以及馬尿酸衍生物和酚類代謝物等同飼料相關(guān)的化合物,。
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此后，使用有監(jiān)督的多變量統(tǒng)計分析進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,，OPLS-DA散點圖如下所示,，可見牛奶樣品代謝組的聚合程度同飼料的組成有關(guān)，飼料中有HMC的聚集程度較高,，而其它無HMC的飼料則分散于不同象限內(nèi),。OPLS-DA的結(jié)果提示基于HMC的飼喂系統(tǒng)對于牛奶樣品的代謝組學(xué)特征有關(guān)鍵性影響。因此,，下一步工作是基于飼料中包含和不包含HMC的牛奶之間進(jìn)行成對比較,，即將1+4+6組合并為HMC組，同2,3,5組分別比較,，并引入通路富集分析,，以便更深入地了解引起聚合度分離的代謝物及通路信息。
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使用VIP>0.8為代謝物判別能力的閾值,，得到HMC和其它各組中,，差異性最明顯的為小肽類及其衍生物（71種特征峰）,，其次是嘧啶衍生物（38種）、嘌呤衍生物（15種）,、吡啶衍生物（14種）,，以及一些必需或非必需氨基酸（10種）。通路富集分析的結(jié)果見下圖（其中A圖為富集差異化合物通路,，B圖為富集差異化合物種類）,，無論從通路還是從化合物種類來看，嘧啶衍生物都是最顯著（p<0.05）的類別,，GDP,、L-天冬氨酸、胸腺苷和4-吡哆酸都被發(fā)現(xiàn)在HMC的樣品中豐度較高且差異顯著,。
（可左右滑動查看）
基于多變量統(tǒng)計分析的結(jié)果,，針對HMC特征性最明顯的代謝途徑探索,，分別對HMC和組2,3,5進(jìn)行代謝組富集分析,，選擇的通路庫為KEGG中的Bos Taurus庫，結(jié)果如下圖所示,，其中A,B,C圖分別代表HMC vs 組2,、組3和組5。結(jié)果提示3種代謝途徑對于HMC組較為主要,，即嘧啶代謝,、VB6代謝（即吡哆醛衍生物）和丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代謝,。其中嘧啶代謝對每組對比的影響都是最大的,，故下一步工作是基于對每個嘧啶代謝中間體的變化進(jìn)行評估，以證明它們同飼喂策略之間的相關(guān)性,。
（可左右滑動查看）
由結(jié)果可見,，胞嘧啶、尿嘧啶和胸腺嘧啶的中間體包括脲基琥珀酸（VIP=1.25）,、L-天冬氨酸（VIP=1.24）和乳清酸（VIP=1.39）,。有趣的是，一些最重要的胸苷降解產(chǎn)物如 3-脲基異丁酸和 3-氨基異丁酸顯示出顯著積累,，HMC vs組2的比較發(fā)現(xiàn) 3-氨基異丁酸的log2 FC = 0.63,，HMC vs 組5的log2 FC = 0.34，HMC vs組3的log2 FC = 0.30,，所有的比較都顯示FC高于1.23倍,，且有顯著性差異。胞嘧啶和尿嘧啶的降解產(chǎn)物3-脲基丙酸也可觀察到類似的趨勢,，盡管其FC值較低,。
最后,，考慮到每次比較都強(qiáng)調(diào)了維生素B6代謝的顯著差異，對其在Bos Taurus 代謝途徑中VB6 中間體4-吡哆酸進(jìn)行差異比較,，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同對比組中都有顯著的積累趨勢,。其中在HMC vs組 2（log2FC = 0.18）中發(fā)現(xiàn) 4-吡哆酸的最高積累，然后是與組3和組5的差異,。綜上所述,，研究結(jié)果支持基于HMC的飼喂系統(tǒng)與牛奶中嘧啶和吡哆醛降解產(chǎn)物的積累之間存在直接相關(guān)性。
除了我們熟知的食品安全,、營養(yǎng)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用,，對于飼喂系統(tǒng)和乳質(zhì)產(chǎn)品之間的相關(guān)性信息挖掘是不是也讓各位小伙伴大開眼界呢，對于食品組學(xué)的應(yīng)用還遠(yuǎn)不止于此,。誠然,，所有應(yīng)用的前提都是高水平的平臺，賽默飛多年來提供多種高分辨率高質(zhì)量精度質(zhì)譜的選擇,，對于食品組學(xué)可選擇新一代靜電場軌道阱高分辨質(zhì)譜儀,，附帶AcquireX的方法模板，可使數(shù)據(jù)挖掘到前所未有的深度.
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