中国地理标志白山羊品种肉品质与风味差异的多组学解析

《Food Chemistry: X》：Multi-omics analysis reveals the differences in meat quality and flavor among three breeds of white goats with geographical indication of China

本研究针对不同地理标志白山羊品种肉品质特征缺乏系统研究的问题，通过多组学技术比较了崇明白山羊(CM)、宜昌白山羊(YC)和萧县白山羊(XX)的肉品质参数、代谢物谱、脂质谱和香气成分。研究发现YC组肌内脂肪(IMF)含量较低但肉色更佳，代谢组学和脂质组学揭示了三个品种在氨基酸、嘌呤、甘油磷脂和甘油脂代谢方面的差异调控，基于OAV值确定了19种关键香气物质，Mantel检验表明32个分子变异影响了品种间香气组成，为地理标志羊肉的品质特征提供了理论依据。

　　

在中国丰富多彩的饮食文化中，羊肉一直占据着特殊地位，而带有地理标志（Geographical Indication, GI）认证的山羊肉更是凭借其独特的风味和文化内涵备受消费者青睐。崇明白山羊、宜昌白山羊和萧县白山羊作为三个获得地理标志认证的优良品种，虽然都享有盛名，但它们的肉品质和风味特征究竟有何差异？这些差异背后的分子机制是什么？这些问题不仅关系到消费者的选择，也对山羊品种的优化和优质羊肉生产具有重要指导意义。

传统上，人们对肉质的评价多集中于感官体验，但随着科技的发展，科学家们开始从分子层面深入探索肉品质的形成机制。肌内脂肪（Intramuscular Fat, IMF）含量、蛋白质组成、pH值、蒸煮损失和肉色等指标共同决定了肉品的食用品质，其中IMF含量尤为关键，它直接影响肉品的风味、嫩度和香气释放。然而，不同地理标志山羊品种在这些品质指标上的具体差异，以及造成这些差异的代谢物和脂质基础，尚未有系统研究。

为此，研究人员在《Food Chemistry: X》上发表了题为"Multi-omics analysis reveals the differences in meat quality and flavor among three breeds of white goats with geographical indication of China"的研究论文，采用多组学技术对三个白山羊品种的肉品质和风味特征进行了全面解析。

研究团队采用了多种先进技术方法开展此项研究。他们从上海崇明、湖北宜昌和安徽萧县三个地区分别获取了崇明白山羊（CM）、宜昌白山羊（YC）和萧县白山羊（XX）样本，每组6只，均为12月龄去势公羊，在相同饲养条件下育肥。关键技术包括：使用超高效液相色谱-飞行时间质谱（UHPLC-TOF-MS）进行代谢组学分析，通过超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）进行脂质组学分析，采用全二维气相色谱-飞行时间质谱（GC×GC-TOF-MS）检测挥发性香气成分，并运用主成分分析（PCA）和正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）等多变量统计方法处理数据。

3.1. 三个白山羊品种的肉品质特性

研究人员首先对三个白山羊品种的肉品质参数进行了系统测定。结果显示，三个品种在pH值、蒸煮损失和水分含量方面无显著差异，但在IMF含量和蛋白质含量上存在明显区别。CM和XX山羊的IMF含量显著高于YC山羊，而CM和YC山羊的蛋白质含量则显著高于XX山羊。在肉色方面，YC山羊的红度值（a*值）显著高于CM山羊，表明其肉色更为鲜红，可能具有更好的市场接受度。这些发现为理解不同地理标志山羊品种的肉品质差异提供了基础数据。

3.2. 三个白山羊品种代谢物谱的变化

通过代谢组学分析，研究人员在正负离子模式下分别检测到1730和952个代谢物。这些代谢物被分为26类，其中有机酸及其衍生物、氨基酸及其衍生物、苯及其取代衍生物是三个品种中最主要的三类代谢物。多元统计分析显示，三个品种的代谢物谱存在明显分离，表明它们具有独特的代谢特征。差异代谢物分析发现，CM与XX比较中有136个差异代谢物，CM与YC比较中有316个，YC与XX比较中有293个。这些差异代谢物主要涉及氨基酸及其代谢物、脂质、核苷酸及其代谢物等类别。

KEGG富集分析揭示了七个显著富集的代谢通路，包括牛磺酸和亚牛磺酸代谢、嘌呤代谢、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢、谷胱甘肽代谢、甘油磷脂代谢、半胱氨酸和蛋氨酸代谢以及氨基糖和核苷酸糖代谢。这些通路与能量代谢、脂肪沉积和细胞稳态调控密切相关，可能是造成品种间风味差异的重要代谢基础。

3.3. 三个白山羊品种的脂质分析

脂质组学分析共鉴定出988个脂质分子，分为6大类35亚类，包括81个脂肪酸酰基（FA）、203个甘油脂（GL）、608个甘油磷脂（GP）、2个酚脂（PR）、90个鞘脂（SP）和4个固醇脂（ST）。其中，甘油三酯（TG）、磷脂酰乙醇胺（PE）和磷脂酰胆碱（PC）是白山羊中最主要的脂质亚类。三个品种在FA、GL、GP和SP水平上存在显著差异，特别是在TG、PC和PE等关键脂质类别上。

差异脂质分析显示，CM与XX比较中有114个差异脂质，CM与YC比较中有337个，YC与XX比较中有188个。KEGG分析表明，甘油磷脂代谢、甘油脂代谢、鞘脂代谢等是显著富集的通路。这些脂质代谢差异可能与三个品种的IMF含量差异密切相关，TG、PC和PE水平的变异可能是影响IMF沉积的关键因素。

3.4. 三个白山羊品种的香气化合物分析

通过GC×GC-TOF-MS分析，研究人员共鉴定出140种挥发性化合物，包括49种烃类、34种醛类、18种醇类、13种酯类、12种酮类以及其他类别化合物。醛类、醇类和酸类是三个品种中最主要的香气成分。值得注意的是，尽管YC组的脂肪含量最低，但其醛类浓度最高，这可能与IMF对脂溶性香气化合物的保留作用有关。

基于香气活性值（OAV>1），研究人员确定了30种关键香气物质，其中19种存在于所有组中，被认为是白山羊的关键香气成分。这些物质包括C₆-C₁₀的脂肪醛、1-辛烯-3-醇、含硫和含氧化合物等。感官特性分析表明，CM和XX组的脂肪香和花香较YC组更强，而CM组的甜香似乎强于XX和YC组。通过OAV>1、VIP>1和P<0.05的标准，研究人员筛选出13种差异香气化合物，可能是造成品种间香气差异的主要驱动力。

3.5. 香气、代谢物和脂质之间的相关性分析

为了探究香气化合物与风味前体物之间的关系，研究人员进行了Mantel检验相关性分析。结果显示，选定的香气化合物与大多数游离氨基酸、小肽和脂质显著相关。例如，（E）-2-辛烯醛、庚醛、十一醛等脂肪醛与PE（P-18:2_20:5）、PG（18:2_18:3）和CAR（C18:2-OH）等脂质显著相关。二甲基三硫醚与蛋氨酸显著相关，而1-辛烯-3-醇与TG（15:0_18:1_20:4）和TG（16:0_18:1_20:4）显著相关。这些结果表明，三个白山羊品种中游离氨基酸、小肽和脂质的丰度差异可能是造成香气变异的原因。

通过对三个地理标志白山羊品种的全面比较研究，研究人员得出了一些重要结论。在肉品质方面，YC山羊虽然IMF含量较低，但具有更好的肉色特性；CM和YC山羊的蛋白质含量高于XX山羊。多组学分析表明，三个品种在代谢物和脂质谱上存在显著差异，这些差异可能通过影响关键代谢通路（如甘油磷脂代谢、氨基酸代谢等）进而影响肉品的风味特性。

特别值得注意的是，TG、PC和PE等脂质分子的变异可能与IMF沉积差异有关，而32个特定分子的变异则可能是造成品种间香气差异的重要因素。尽管YC组脂肪含量最低，但其醛类香气物质浓度最高，这表明IMF不仅影响风味前体物的含量，还可能通过调节香气化合物的释放来影响最终的风味感知。

这项研究首次系统比较了三个地理标志白山羊品种的肉品质和风味特征，从多组学角度揭示了品种间差异的分子基础。研究结果不仅为消费者选择提供了科学依据，也为山羊品种的优化选育和优质羊肉生产提供了重要理论指导。未来研究可以在此基础上进一步探索特定代谢通路的功能验证，以及这些风味相关分子标记在育种实践中的应用潜力。