编译：微科盟公虾米，编辑：微科盟Tracy、江舜尧。
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导读
黄花菜是中国营养价值极高的功能性食品。山西省大同市（DT）是黄花菜的四大主产区之一，临汾市（LF）、吕梁市（LL）和阳泉市（YQ）也从大同市引进了黄花菜。然而，地理和气候条件以及生产模式引起了黄花菜品质的差异。本研究发现，山西省不同产区的黄花菜营养成分存在差异。影响不同地区黄花菜营养成分的主要环境因素是海拔和温度。根据广泛靶向代谢组学研究结果，我们在黄花菜中发现了 1642种代谢物。DT与YQ、LL与LF之间分别有557、667和359种差异代谢物。有9 条代谢途径和 59 种代谢标志物与不同地区的黄花菜相关。本研究为黄花菜的品质保持和保健功效研究提供了理论依据。
亮点：
1.采用广泛靶向代谢组学方法对黄花菜进行了分析。
2.在黄花菜中共鉴定出1642种代谢产物。
3.不同产地黄花菜的代谢产物组成不同。
4.鉴定出9条代谢途径和59种代谢产物。
5.海拔高度和气温是影响黄花菜生长发育的主要环境因子。
论文ID
原名：Nutrient composition and functional constituents of daylily from different producing areas based on widely targeted metabolomics
译名：基于广泛靶向代谢组学的不同产地黄花菜营养成分及功能成分分析
期刊：Food Chemistry: X
IF：6.1
发表时间：2024.02
通讯作者：郭尚，付永霞
通讯作者单位：山西农业大学
实验设计
实验结果
1.环境因素分析
我们在山西省四个地点采集黄花菜样品（图1）。表S1给出了不同产区的气候因子。LL的日平均气温、最高气温和最低气温最高，其次为YQ、LF、DT。LL的相对湿度最高，其次是LF、YQ和DT。年降雨量排序依次为LF、YQ、LL、DT。DT的日照时间最长，LL的日照时间最短。海拔最高的是LL，其次是DT、LF和YQ。总体而言，4个黄花菜产区土壤养分和气候因子存在显著差异。表S2为不同黄花菜产区土壤养分情况。土壤有机质和有效磷含量最高的是LL，其次是YQ、DT和LF。有效钾含量也以LL最高，其次为DT、YQ和LF。YQ的有效硒含量最高，LF最低。此外，碱解氮含量排序为DT > LL > YQ > LF。pH值排序为LF > DT > LL > YQ。
图1 山西省四个黄花菜产区的地理分布
2.不同产地黄花菜的基本成分、氨基酸、总黄酮含量（TFC）和总多酚含量（TPC）
我们通过测定基本成分、氨基酸、TFC和TPC，以评估不同产区黄花菜营养成分的变化(表S3和表1)。与DT相比，YQ中的蛋白质含量显著增加，蛋白含量在DT、LF和LL之间无显著差异。DT中总氨基酸(TAA)和必需氨基酸(EAA)含量显著低于YQ、LL和LF。食物蛋白质一般由α -氨基酸组成，α -氨基酸的味道分类为：谷氨酸( Glu )和天冬氨酸( Asp )具有鲜味；甘氨酸（Gly）和丙氨酸（Ala）主要呈甜味。鲜味氨基酸(UTAA)含量以YQ最高，其次是LF、DT和LL。甜味氨基酸(SAA)含量的大小顺序为YQ > LF > LL > DT。YQ、LL和LF的含水率低于DT。此外，TPC和TFC在DT与LL、YQ、LF之间也存在显著差异。TFC最高的是LL (71.19 mg RE/g)，其次是DT (52.02 mg RE/g)、LF (47.24 mg RE/g)和YQ (46.0 mg RE/g)。TPC最高的是DT (13.96 mg GAE/g)，其次是LF (10.01 mg GAE/g)、LL (9.70 mg GAE/g)和YQ (8.23 mg GAE/g)。总体而言，不同产地黄花菜的营养成分存在差异。
表1 不同产地黄花菜的氨基酸组成(单位: g / 100 g黄花菜样品)
3.不同产地黄花菜营养成分与环境因子的关系
冗余分析(RDA)用于评价环境因素与黄花菜营养成分之间的关系(图S1)。海拔高度、日平均温度、日最高温度、有机质、有效硒和有效钾是影响黄花菜营养差异的环境因子，它们对黄花菜营养成分的影响强度分别为79.2%、15.3%、3.9%、0.9%、0.4%和0.1%。影响不同地区黄花菜营养成分的关键环境因子是海拔和温度。
我们进一步分析了4个地区黄花菜营养成分与环境因子的关系(图S1)。药用植物和食用植物中都含有丰富的氨基酸、类黄酮和酚酸，它们在我们的日常生活中发挥着重要作用。氨基酸在植物应对致病胁迫的反应中起着重要作用。蛋白质、TAA、SAA、EAA、UTAA含量与日平均温度、日最高温度、有机质、有效硒呈显著正相关，与海拔、有效钾呈显著负相关。本研究中，YQ黄花菜的蛋白质、TAA、EAA、SAA和UTAA含量最高，可能与YQ地区海拔最低、有效硒含量最高有关。同时，DT黄花菜中蛋白质、TAA、EAA、SAA和UTAA含量最低与日平均气温和日最高气温呈显著正相关。因此，YQ黄花菜中氨基酸含量高，能较好地应对致病胁迫。此外，酚类化合物还被用于食品、制药、保健和化妆品行业。酚类物质在植物代谢中起着重要作用，它们在植物中积累，以应对胁迫条件，如有害的环境条件(干旱、极端温度、污染等)。TPC与有效钾和海拔高度呈正相关，与日平均气温和日最高气温、有效硒和有机质呈负相关。而DT中的TPC含量最高，与最低日平均气温和日最高气温有关。因此， DT黄花菜可以更好地抵抗胁迫环境。黄酮类化合物作为植物体内天然存在的物质，属于着色剂家族，并作为色素发挥重要作用，类黄酮、异黄酮、黄酮、花青素和儿茶素类物质还可以作为抗氧化剂来对抗自由基。TFC与海拔高度、日平均和最高气温、有效钾和有机质呈正相关，与有效硒呈负相关。LL的海拔、平均温度和最高温度、土壤有效钾和有机质最高，对黄花菜TFC的影响最大。总体而言，低海拔、高温、有机质和有效硒丰富的土壤有利于培育氨基酸和蛋白质含量高的黄花菜；海拔高、温度低、土壤有效钾丰富的土壤则有利于TPC的富集；高温、高海拔、有效钾和有机质丰富的土壤有利于TFC的富集。
4.黄花菜代谢产物概况
我们在黄花菜中鉴定出1642种代谢物(表S4)，包括生物碱类成分(5.79%)、氨基酸及其衍生物(24.85%)、苯及其取代衍生物(0.49%)、类黄酮(17.48%)、木脂素和香豆素类成分(2.92%)、脂类(11.57%)、核苷酸及其衍生物(4.93%)、有机酸类成分(6.21%)、其他类成分(9.14%)、酚酸类成分(12.91%)、醌类成分(2.01%)、类固醇(0.12%)、单宁类成分(0.06%)和萜类(1.52%) (图2A)，比在冷冻干燥和烘*黄花菜中发现的641和648种化合物更多。在本研究中，我们鉴定出了408种氨基酸及其衍生物，在代谢产物中占比最高。许多氨基酸及其衍生物，即使是那些在蛋白质合成中没有作用的氨基酸，对植物发育和应对环境胁迫的反应都是必不可少的。此外，氨基酸是许多初生和次生代谢产物的前体，对人类健康至关重要。此外，氨基酸还是决定黄花菜风味的重要成分。
黄酮类化合物是黄花菜中含量第二丰富的化合物。许多类黄酮，如槲皮素，是有利于人类健康的生物活性成分。黄花菜中第三丰富的代谢物是酚酸类成分。我们共鉴定出287种黄酮类化合物，其中二氢异黄酮1种，黄烷醇8种，查尔酮17种，黄烷酮30种，二氢黄酮醇7种，黄酮79种，黄酮醇121种，异黄酮8种，其他黄酮类化合物16种。我们还在黄花菜中还检出了212种酚酸类物质，除了抗氧化剂外，这些酚酸类物质还表现出各种生理作用。
脂质具有许多重要的生理作用，如膜的形成、储存能量、产生信号分子等。然而，人们对黄花菜中的脂质所知甚少。在本研究中，我们发现了190种脂质，从而填补了我们对黄花菜脂质的认识空白。黄花菜中的脂质主要为游离脂肪酸(FAAs)和溶血磷脂酰胆碱(LPC)。FAAs作为信号分子，可根据碳链长度调节各种细胞过程和生理功能。另一方面，LPC是一种重要的信号分子，具有多种调节细胞炎症的生物学功能。因此，高含量的FAAs和LPC使黄花菜成为一种具有良好营养价值的食品。
我们还在黄花菜中鉴定出95种生物碱、8种苯及其取代衍生物、48种木脂素和香豆素、81种核苷酸及其衍生物、102种有机酸、150种其他物质、33种醌类、25种萜类、2种类固醇和1种单宁。虽然DT、YQ、LL和LF之间存在差异，但它们的代谢物分布是相同的。
5.差异代谢物鉴别
我们对4个地区的黄花菜进行了营养成分分析。通过PCA分析，我们可以确定不同样本之间的总体代谢物差异和变异性程度。如图2B所示，四个产地的黄花菜样品明显分离，总解释率为65.42% (PC1 PC2)。我们根据代谢物的含量进行了层次聚类分析（HCA），结果显示，DT和LF黄花菜代谢距离最接近，其次是LL和YQ(图2C)。
