驼肉是公认的绿色、营养均衡、鲜嫩味美的有机食品，具有高水分、高蛋白、低脂肪及低胆固醇等特点，是人类较理想的动物源食品。目前关于驼肉方面的研究较少，主要集中在肌纤维特征、嫩度、色泽、保水性、加工特性和营养成分的差异等品质指标研究；而采用组学技术研究驼肉品质差异机制的报道较为鲜见，尤其是不同年龄驼肉品质特征尚待进一步明确，这严重制约了驼肉产业的科学发展。目前大部分骆驼屠宰年龄为7 岁及以上，进而导致驼肉纤维粗、硬度较大、口感不佳，极大地制约了驼肉市场的发展。 代谢组学是对生物体内小分子代谢物进行定性定量分析的技术，基于高通量检测技术和多元数据处理方法研究代谢物的变化，进而探究其生物学功能和代谢机制。

内蒙古农业大学食品科学与工程学院的斯仁达来、吉日木图和中蒙生物高分子应用研究联合实验室的TUYATSETSEG Jambal等人为了解不同年龄阿拉善双峰驼肉差异代谢物及变化规律，选取3 个不同年龄组背最长肌，应用非靶向代谢组学方法筛选和分析差异代谢物，并找到相关富集代谢途径，探讨不同年龄驼肉品质差异的机制，分析年龄对驼肉品质的影响的变化机理。

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不同年龄组驼肉代谢组学分析的QC

在正、负离子模式下，将QC样本3 次实验总离子流（TIC）图谱进行重叠比较，由图1可知，各色谱峰保留时间与响应强度重叠度较高，仪器数据采集稳定性高，数据可靠。采用XCMS软件对代谢物离子峰进行提取，共得到13497 个色谱峰，经过预处理后保留13289 个色谱峰。对QC样本进行相关性分析，相关系数越接近于1（至少应大于0.8），说明整个方法稳定性越好，数据质量也越高。由图2可知，QC样品相关系数均较高（＞0.96），说明实验数据质量高。同时，QC样品在PCA-X一维分布图中全部位于标准差±2之间，说明方差小，数据波动也小，实验数据质量较高（图3）。

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不同年龄组驼肉代谢物鉴定与分类统计

在3 个年龄组比较分析中，代谢物鉴定结果显示，正负离子模式合并后鉴定出710 种代谢物。将这些代谢物进行分类统计，各类代谢物占比如图4所示。其中脂质和类脂分子占34.301%，有机酸及其衍生物占20.690%，有机杂环化合物占14.701%，有机氧化合物占11.797%，苯环型化合物占4.537%，苯丙烷类和聚酮类占3.993%，核苷、核苷酸和类似物占3.993%。

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不同年龄组驼肉的PCA

对获得并整理好的数据进行一系列的多元变量模式识别分析。如图5所示，各组的18 个样本代谢物谱在PC1和PC2方向上存在差异，总贡献率达到26.02%。可以观察到样本的总体分布趋势，但II和III组样本间有明显的交叉现象，所以寻找更有效的模型解释两组样本间的代谢差异。

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不同年龄组驼肉的PLS-DA

为进一步区分不同组别差异，采用有监督的PLS-DA方法对数据进行分析。由图6可知，3 组样本均被有效地区分开，各组样本内部聚合度较PCA方法更加聚合。

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不同年龄组驼肉的OPLS-DA

OPLS-DA是一种有监督的判别分析统计方法，本研究采用SIMCA软件分别建立I、II和III组的OPLS-DA模型。OPLS-DA得分图表明（图7a、c、e），I vs II、II vs III和I vs III组的样本数据均位于得分图两侧，组间具有显著差异，表明模型能有效区分组间样本，适用于寻找差异代谢物。通过OPLS-DA置换检验对模型的有效性作进一步检验（图7b、d、f）。从模型的R 2 Y 和 Q 2 值可以看出，原模型较好地解释了样本组间的差异。Q2的回归线与纵轴的截距小于零；同时随着置换保留度逐渐降低，置换的Y变量比例增大，随机模型的Q2逐渐下降。说明原模型具有良好的稳健性，不存在过拟合现象。

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不同年龄组驼肉显著差异代谢物的分离和鉴定

本实验以变量投影重要度（VIP）值＞1为筛选标准，初步筛选出各组间的差异代谢物，进一步采用单变量统计分析，验证差异代谢物是否具有显著性。选择同时具有VIP＞1和P＜0.05的代谢物，作为具有显著差异的代谢物。I vs II组间共筛选鉴定出显著差异代谢物78 个，其中I组上调47 个，II组上调31 个；II vs III组间共筛选鉴定出显著差异代谢物49 个，其中II组上调18 个，III组上调31 个；I vs III组间的显著差异代谢物共有65 个，其中I组上调29 个，III组上调36 个。对I vs II、II vs III和I vs III组样本数据进行的火山图分析，如图8所示。

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不同年龄组驼肉差异代谢物K-Means分析

为研究不同年龄组驼肉差异代谢物的相对含量变化趋势，对其相对含量进行K均值（K-Means）聚类分析。如图9所示，3 个年龄组中的差异代谢物相对含量变化趋势可以被归纳成7 个Cluster。Cluster 1中，44 个代谢物在I组中的含量最多，而在II和III组中的含量相当。Cluster 2中，13 个代谢物在I组中的含量最多，而在II组中的含量最低。Cluster 3中，10 个代谢在I和II组中的含量相当，而在III组中的含量最低。Cluster 4中，9 个代谢物在III组中的含量最高，而II组中的含量最低。Cluster 5中，14 个代谢物在II组中的含量最高，而在I和III组中的含量较低。Cluster 6中，22 个代谢物在III组中的含量最高，而在I组中的含量最低，这些物质含量有随着骆驼年龄增大而增加的趋势。Cluster 7中，33 个代谢物在II组中的含量最高，而在I组中的含量最低。

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不同年龄组驼肉差异代谢物的KEGG注释与富集分析

KEGG注释结果显示，I vs II、II vs III和I vs III组中的差异代谢物分别注释到60、21 个和52 个代谢通路上，根据KEGG通路注释的结果进行分类。由图10a可知，I vs II组中，差异代谢物主要注释到组氨酸代谢等氨基酸代谢通路，矿物质吸收、蛋白质的消化和吸收等消化系统通路，亚油酸、花生四烯酸代谢等脂质代谢通路，雷帕霉素机械靶蛋白（mTOR）信号通路等信号转导途径上。从图10b可知，II vs III组中，差异代谢物主要注释到半胱氨酸和蛋氨酸代谢，乙醛酸和二羧酸代谢等碳水化合物代谢通路，细胞生长和死亡通路，不饱和脂肪酸的生物合成、亚油酸代谢等脂质代谢通路，核苷酸代谢和鞘磷脂信号通路。从图10c可知，I vs III组中，差异代谢物主要注释到缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成与降解等氨基酸代谢通路，胆固醇代谢等消化系统通路，亚油酸代谢等脂质代谢通路和mTOR信号途径等通路。3 个年龄组差异代谢物注释到的共同代谢通路为氨基酸代谢通路、脂质代谢通路和信号转导通路。

在上述KEGG注释结果基础上，对3 个年龄组差异代谢物进行KEGG富集分析，具体结果以KEGG富集图和差异丰度得分图形式展示。在I vs II组间有36 个差异代谢物显著富集于15 条KEGG通路中，主要为脂质代谢、氨基酸代谢等重要通路。图11、12表明，26 个差异代谢物主要参与亚油酸代谢，组氨酸代谢，蛋白质的消化和吸收，花生四烯酸代谢，缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成，矿物质吸收，mTOR信号通路等10 条代谢通路，且在I组中整体呈上调表达。而整体在II组中呈现上调表达的10 个差异代谢物主要参与精氨酸和脯氨酸代谢与全身性红斑狼疮等2 条代谢通路。

在II vs III组间有15 个差异代谢物显著富集于15 条KEGG通路中，主要为脂质代谢、氨基酸代谢、碳水化合物代谢等重要通路。图13、14表明，9 个差异代谢物主要参与亚油酸代谢、鞘磷脂代谢、鞘氨醇脂质信号通路、甘油磷脂代谢等9 条代谢通路在II组上整体呈上调表达；而整体在III组呈现上调表达的6 个差异代谢物主要参与半胱氨酸和蛋氨酸代谢、乙醛酸和二羧酸代谢、戊糖和葡萄糖醛酸相互转化、抗坏血酸和醛酸代谢、不饱和脂肪酸的生物合成、嘧啶代谢6 条通路。

在I vs III组间存有37 个差异代谢物显著富集于15 条KEGG通路中，主要为氨基酸代谢、脂质代谢、信号转导通路、消化系统代谢通路、薄膜运输等重要通路。图15、16表明，缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成，缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸降解，丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢，蛋白质的消化和吸收，胆固醇代谢，矿物质吸收，初级胆汁酸生物合成，亚油酸代谢，ABC转运蛋白，mTOR信号通路，氨酰-tRNA生物合成等代谢通路均在I组中呈上调表达。

总之，不同年龄驼肉组间差异代谢物涉及的通路主要有氨基酸代谢、脂质代谢、信号转导通路、消化系统等代谢通路。在3 组中亚油酸代谢通路均呈显著上调趋势。

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本研究采用UPLC-QExactive-MS技术对骆驼不同年龄肌肉进行差异代谢物分析，并分析相关代谢途径，从代谢物层面探讨不同年龄驼肉品质差异，初步分析年龄对驼肉品质的影响机理。

为研究年龄对驼肉品质产生的影响，重点讨论I组和III组的比较结果。从K-Means分析结果可以看出，不同年龄组差异代谢物的含量变化趋势，随着年龄的增加其含量逐渐减少的代谢物有44 个，主要有L-亮氨酸、L-缬氨酸、L-谷氨酰胺、正缬氨酸、L-焦谷氨酸、苯乙酰甘氨酸、D-天冬氨酸等氨基酸类代谢物，咪唑-1-乙酸、芸香灵等生物碱，硬脂酰肉碱、十六碳二酸等脂肪酸类，甘氨鹅脱氧胆酸钠、甘氨胆酸等胆汁酸类代谢物均在I组中的表达量最高，表明这些代谢物的高表达很有可能影响年龄组间肉品质，可以作为不同年龄驼肉的标志代谢物。

本研究发现，氨基酸合成代谢、不饱和脂肪酸合成代谢、矿物质吸收、蛋白质消化与吸收、2-氧代羧酸代谢、氨酰-tRNA生物合成、嘌呤代谢、ABC运输载体和维生素代谢等代谢通路密切相关的代谢物（L-缬氨酸、L-谷氨酰胺、L-亮氨酸、甘氨鹅脱氧胆酸钠、甘氨胆酸、二十酸、亚油酸等）浓度在I组中显著提高，而甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢和氧化磷酸化代谢通路相关的代谢物（肌酸、L-异亮氨酸、2-氨基己二酸、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸等）浓度降低。参与脂肪酸代谢通路的代谢物浓度的变化影响了肌肉中的脂肪酸含量。通过分析这些差异代谢物可知，年龄显著影响机体氨基酸和不饱和脂肪酸代谢和转化效率，印证肌肉中脂肪酸含量的变化可影响相关肉品质特性和营养结构。

本研究中，参与脂肪酸代谢的差异代谢物有花生四烯酸、亚油酸、13-L-过氧化氢油酸，涉及到的通路有不饱和脂肪酸的生物合成和亚油酸代谢。在I组中这些代谢物浓度均提高，对不饱和脂肪酸的合成、亚油酸的合成、肌肉脂肪含量调控均有显著影响。课题组之前研究表明，I组的多不饱和脂肪酸（PUFA）（n-6 PUFA、n-3 PUFA）含量和PUFA/UFA值均显著高于III组，这与相关代谢通路上的花生四烯酸、亚油酸和13-L-过氧化氢油酸浓度的显著上调有关。有研究报道，在家畜饲养管理过程中，饲喂油料籽实（葵花籽等）可以提升肌肉中的n-6 PUFA、n-3 PUFA、PUFA/UFA值和总多不饱和脂肪酸的含量，并能提高肉营养品质。另外，花生四烯酸是机体肌肉、器官和组织中广泛分布的一种重要磷脂，是多个体内代谢循环的活性物质，与亚油酸、亚麻酸一起被称为人体必需的三大脂肪酸，对机体免疫功能的发挥起着非常重要的作用，花生四烯酸具有优良的药用、营养和保健价值。另外，本研究鉴定出的差异代谢物中，共同参与胆固醇代谢和胆汁分泌代谢通路的甘氨鹅脱氧胆酸钠和甘氨胆酸含量在I组中显著提高，这可能与脂肪的消化有关。

本研究中，上调的差异代谢物L-缬氨酸、L-谷氨酰胺、L-亮氨酸和下调的代谢物L-异亮氨酸和2-氨基己二酸均参与氨基酸生物合成代谢，蛋白质消化与吸收，缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸降解，缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成代谢通路。这些差异代谢物中，大多数差异代谢物参与必需氨基酸的合成代谢，这解释了年龄对肉必需氨基酸含量提高的影响。本实验中，上调代谢物L-谷氨酰胺、肌苷、甘氨胆酸参与含氮代谢通路，肌肉中谷氨酸、精氨酸、酪氨酸含量的降低与这些代谢物浓度增高有关，其分解转化成这些活性物质。下调代谢物肌酸和L-肌肽参与了精氨酸和脯氨酸代谢途径，其下调抑制了这些氨基酸的合成，导致I组肌肉中的含量降低，这与年龄对氨基酸含量的影响结果一致。

本研究中，L-缬氨酸、L-谷氨酰胺和L-亮氨酸在矿物质吸收代谢途径中的含量增加，这解释了课题组之前研究中I组肌肉的钠和锌元素含量高于III组的结果。本研究表明，不同年龄导致的差异代谢物富集到的重要通路基本涵盖了蛋白质和氨基酸代谢通路、脂肪酸代谢通路和矿物质代谢通路，说明不同生长阶段骆驼各营养素的消化代谢均有差异，并显著影响肌肉营养品质。

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结 论

本研究采用UPLC-MS联用技术结合非靶标代谢组学，探究不同年龄组驼肉代谢物的差异及变化规律。PCA、PLS-DA、OPLS-DA结果显示，I、II和III组样本间有较明显的分离趋势，表明3个年龄组间代谢物有较明显的变化，且均有显著差异。年龄可以显著影响驼肉中代谢物的变化，在正负离子模式下共鉴定出710 种代谢物，主要归纳为脂质和类脂分子、有机酸及其衍生物等。筛选与驼肉品质相关的通路主要有氨基酸代谢、脂质代谢、信号转导通路、消化系统等代谢通路，其中亚油酸代谢通路在3 个组中均呈显著上调趋势。L-亮氨酸、L-缬氨酸、L-谷氨酰胺等可以作为不同年龄的标志代谢物。本研究可为今后双峰驼宰后肌肉代谢及品质改善提供一定参考。

本文《基于UPLC-MS非靶向代谢组学分析不同年龄双峰驼肉代谢物差异》来源于《食品科学》2024年45卷4期154-163页，作者：张清燕，赵君，张哲，陈雄，姚兰。DOI：10.7506/spkx1002-6630-20230507-054。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

实习编辑：东北农业大学食品学院胡婧瑶；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网。

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