LC-MS和GC-MS综合代谢分析揭示了大麦酿造过程中的动态变化
2024年10月18日，美国农业部Heena Rani及通讯作者Sarah J. Whitcomb在国际期刊《Food Chemistry》（JCR一区，IF2023=8.5）发表了题为“Integrative LC-MS and GC-MS
metabolic profiling unveils dynamic changes during barley malting”（ LC-MS和GC-MS综合代谢分析揭示了大麦酿造过程中的动态变化）的研究论文。
摘要
大麦发芽涉及复杂的生化转化，影响啤酒麦芽的感官和质量特性。本研究使用无目标的LC-MS和GC-MS代谢组学方法，在发芽的六个时间点上分析了4980种代谢物，发现其中82%在发芽过程中显著变化。研究揭示了不同发芽阶段的代谢转变及其在麦芽质量和风味上的作用，特别是具有抗菌特性的代谢物，表明大麦与微生物在发芽过程中的代谢相互作用。结果为优化发芽条件以提升麦芽质量提供了依据，并提出进一步研究微生物代谢物以增强麦芽质量和安全性的建议。
引言
啤酒生产依赖于将原粮转化为麦芽，大麦因其活跃的酶活性和适应性而成为首选。标准的发芽过程包括浸泡、萌发和烘烤三个步骤，其中酶活性和细胞壁降解在萌发阶段尤为显著。本研究采用代谢组学方法，以无偏的LC-MS和GC-MS分析手段，系统探讨了大麦从干种子到烘烤麦芽的代谢变化，填补了目前在发芽过程代谢物分析的空白。
研究内容
（1）样品采集与代谢物提取：从六个不同的发芽阶段采集样品，包括浸泡后、萌发阶段和烘烤阶段。通过LC-MS和GC-MS分析检测并鉴定了大量代谢物，数据集涵盖了多种化学类别，如脂质、糖类、氨基酸等。
（2）代谢物变化分析：使用统计分析和化学富集方法对代谢物的变化进行评估，发现82%的代谢物在发芽过程中发生显著变化。萌发早期阶段代谢物的增加与细胞壁降解和酶活性增强有关，而烘烤过程中代谢物的变化则主要与美拉德反应产物的生成有关。
（3）特定代谢路径的分析：通过代谢通路富集分析，识别出多条受影响的代谢通路，如糖酵解、TCA循环和氨基酸代谢，这些通路在不同阶段的活动各异，并直接影响麦芽的风味和质量。
结论与展望
本研究展示了大麦在发芽过程中的代谢动态，为提高麦芽质量提供了新的视角，尤其是发现了一些具有抗菌性质的代谢物。未来的研究可以深入探讨这些代谢物在不同发芽条件下的作用，以进一步优化发芽工艺，实现更高质量和更安全的麦芽。
