不同储存条件下，Akebia trifoliata果实采后成熟过程中植物化学物质（包括挥发性和非挥发性化合物）的变化

《Postharvest Biology and Technology》：Phytochemicals, volatile and non-volatile compounds changes in post-ripening of harvested Akebia trifoliata fruit under different storage conditions

代谢组学分析显示，牛油果果肉和果皮在成熟过程中糖类（如七碳糖减少，氧化糖增加）、氨基酸（BCAA减少，谷氨酸/谷氨酰胺增加）及酚类物质（如p-香豆酸和 apigenin衍生物上调）显著变化，与质地变软、抗氧化能力增强相关，种子代谢较稳定。

　　本研究聚焦于鳄梨（又称牛油果）在采摘后的成熟过程中，其不同组织部位（果肉、果皮和种子）所发生的代谢变化。鳄梨作为一种广受欢迎的水果，因其独特的口感、丰富的营养成分以及对健康有益的特性而受到全球消费者的青睐。然而，其在采摘后继续成熟的生理过程导致了内部化学成分的显著变化，这些变化不仅影响其口感和质地，还可能影响其营养价值和储存特性。尽管已有研究关注了鳄梨成熟过程中的某些特定代谢物，但缺乏对所有组织部位进行全面代谢组学分析的系统性研究。因此，本研究采用基于核磁共振（NMR）的非靶向代谢组学方法，对鳄梨在不同成熟阶段的代谢变化进行了深入探讨，旨在为鳄梨的贮藏和加工提供科学依据。

### 1. 研究背景与意义

鳄梨是一种典型的呼吸跃变型果实，其成熟过程伴随着二氧化碳和乙烯的显著增加，这表明其成熟过程是一个高度活跃的生理活动。在成熟过程中，鳄梨的果肉和果皮表现出显著的代谢变化，而种子的代谢变化则相对较少。这些变化不仅影响鳄梨的风味和质地，还可能对其营养成分和储存稳定性产生深远影响。本研究通过系统分析不同组织部位的代谢物变化，揭示了鳄梨成熟过程中的关键代谢通路和相关生理机制，为优化鳄梨的采摘后处理和储存策略提供了重要参考。

### 2. 材料与方法

本研究使用的鳄梨样本为“Hass”品种，这些样本在成熟但未完全成熟时采摘，并在实验室条件下进行处理。为了确保实验的准确性，样本在运输和储存过程中均保持在恒定的低温环境中。随后，样本被分为三个成熟阶段：未成熟、成熟和过熟。每个阶段选取了10个样本，以保证数据的可靠性和代表性。为了评估鳄梨的物理特性，使用手持色度计测量果皮颜色变化，同时采用纹理分析仪测定果肉的硬度变化。这些物理参数的变化反映了鳄梨成熟过程中的质量变化。

在代谢组学分析方面，本研究采用了基于NMR的非靶向代谢组学方法。通过将果肉、果皮和种子分别冷冻干燥，并使用特定的溶剂提取代谢物，最终获得可用于NMR分析的样品。NMR光谱数据经过校准、相位校正和基线校正后，导入MATLAB进行进一步的对齐处理。通过对数据进行主成分分析（PCA）和正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA），研究团队能够识别出不同成熟阶段之间的代谢差异。此外，使用MetaboAnalyst和KEGG数据库进行代谢通路分析，以揭示这些变化背后的生物学意义。

### 3. 研究结果与讨论

#### 3.1 物理特性变化

鳄梨在成熟过程中，果皮颜色和果肉硬度均发生了显著变化。果皮颜色从鲜绿色逐渐变为深绿色，最终变为深褐色，而果肉硬度则从较硬逐渐变软。这些变化与鳄梨的成熟程度密切相关，为判断鳄梨的成熟状态提供了直观的依据。

#### 3.2 NMR代谢组学分析

基于NMR的代谢组学分析揭示了鳄梨在不同成熟阶段中，果肉、果皮和种子的代谢物变化。在果肉和果皮中，七碳糖（如甘露七糖和perseitol）的含量显著下降，而氧化糖（如葡萄糖内酯和半乳糖内酯）的含量则明显上升。此外，支链氨基酸（BCAAs）和天冬氨酸的含量减少，而谷氨酸和谷氨酰胺的含量增加。酚类化合物（如对香豆酸和芹菜素衍生物）的含量也显著上升。这些代谢物的变化反映了鳄梨在成熟过程中能量代谢、氧化还原平衡和分解代谢的动态调整。

#### 3.3 多变量统计分析

通过多变量统计分析（MVA），研究团队进一步确认了不同成熟阶段之间的代谢差异。PCA和OPLS-DA分析结果显示，果肉和果皮的代谢物变化比种子更为显著。特别是在果肉和果皮中，代谢物的种类和含量呈现出明显的阶段性变化。例如，未成熟鳄梨的果肉中，甘露七糖和perseitol的含量较高，而在成熟和过熟阶段则显著降低。同时，氧化糖的含量在成熟和过熟阶段显著上升，这可能与鳄梨在成熟过程中发生的氧化反应有关。

#### 3.4 代谢物变化的生物学意义

研究结果表明，鳄梨在成熟过程中，糖类、氨基酸、脂类和有机酸等代谢物的变化具有重要的生物学意义。糖类的减少可能与鳄梨成熟过程中能量的消耗有关，而氧化糖的增加则可能有助于抵抗氧化应激。氨基酸的变化则与鳄梨的风味形成和代谢调控密切相关，特别是支链氨基酸的减少可能反映了成熟过程中对能量的需求增加。此外，酚类化合物的增加可能与鳄梨的抗氧化能力和防御机制有关，为鳄梨在成熟过程中保持营养价值提供了支持。

#### 3.5 代谢物变化与生理功能

鳄梨的代谢变化不仅影响其风味和质地，还可能对其营养成分和健康效益产生影响。例如，未成熟鳄梨中高含量的甘露七糖和perseitol可能具有更强的抗氧化作用，而成熟和过熟阶段的代谢物变化则可能影响其营养成分的分布和稳定性。此外，鳄梨种子的代谢物变化相对较少，这可能与其在成熟过程中处于代谢休眠状态有关，提示其在采摘后处理中的潜在应用价值。

### 4. 结论

本研究通过基于NMR的代谢组学方法，系统分析了鳄梨在不同成熟阶段中果肉、果皮和种子的代谢变化。研究发现，鳄梨的果肉和果皮在成熟过程中表现出显著的代谢变化，而种子则相对稳定。这些变化涉及多种代谢通路，包括能量代谢、氧化还原平衡、风味形成和质地变化等。通过揭示这些代谢变化的规律，研究为优化鳄梨的采摘后处理和储存策略提供了科学依据。同时，研究还强调了鳄梨不同组织部位的代谢特性差异，为鳄梨的合理利用和功能开发提供了新的视角。未来的研究可以进一步探索这些代谢物在鳄梨加工和贮藏中的具体作用，以期实现鳄梨的高质量和高附加值利用。