摘要： 【目的】運(yùn)用代謝組學(xué)技術(shù)分析明火熏烤煙葉的代謝差異及其形成機(jī)制?！痉椒ā恳钥緹熎贩NK326 為試驗(yàn)材料，進(jìn)行明火熏烤（X） 和常規(guī)烘烤（CK） 對(duì)比試驗(yàn)，利用代謝組學(xué)技術(shù)分析2 種調(diào)制方法的代謝差異，并探討其形成機(jī)制?！窘Y(jié)果】KEGG 富集結(jié)果表明：在X-38 vs CK-38 比較組中，亞油酸代謝和植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)是富集最顯著的2 條通路；在X-42 vs CK-42 比較組中，糖酵解/糖異生和氨基酸的生物合成是富集最顯著的2 條通路；在CK-42 vs CK-38 比較組和X-42 vs X-38 比較組中，亞油酸代謝和核苷酸代謝是富集最顯著的2 條通路。在4 個(gè)比較組中，上調(diào)表達(dá)的代謝物包括游離脂肪酸、氨基酸及其衍生物、酚酸類、糖類、有機(jī)酸、生物堿、核苷酸及其衍生物等。【結(jié)論】明火熏烤煙葉的差異代謝物包含大量酸性代謝物。形成差異的原因是明火熏烤使煙葉額外受到煙霧和光熱輻射脅迫，促使其形成更多的代謝物。

關(guān)鍵詞： 代謝組學(xué)；明火熏烤；KEGG；差異代謝物

中圖分類號(hào)： S572.01 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)： 1004–390X （2024） 04?0080?11

明火熏烤是美洲調(diào)制煙葉的古老方法之一。在調(diào)制過(guò)程中，加入具有特殊香味的木料，使煙葉在調(diào)制時(shí)增加了木料燃燒后的酚類物質(zhì)，從而使明火熏烤煙葉與其他調(diào)制方式得到的煙葉在化學(xué)成分上存在差異，木香突出，形成獨(dú)特風(fēng)味。目前該調(diào)制方法在一些國(guó)家仍有應(yīng)用，但略有改進(jìn)。在調(diào)制過(guò)程中，煙葉直接接觸煙霧，使其顏色深、味道濃郁，并帶有一種雜酚油的香氣，這種調(diào)制煙葉通常作為調(diào)味原料之一用于卷煙生產(chǎn)[1]，在制作鼻煙、嚼煙以及雪茄煙時(shí)也配合應(yīng)用。明火熏烤煙的生產(chǎn)量較低，使用該調(diào)制方法的國(guó)家主要有美國(guó)[2-3]、印度尼西亞、意大利、馬拉維[4-6]等。中國(guó)鮮有明火熏烤的相關(guān)研究，該調(diào)制方法主要用于制作口含煙[7-8]。關(guān)于明火熏烤煙的香氣成分，LEFFINGWELL 等[9]利用超臨界二氧化碳提取熏煙的香氣揮發(fā)物質(zhì)發(fā)現(xiàn)：除了預(yù)期的煙草成分外，主要的香氣揮發(fā)物還包括闊葉木煙氣中木質(zhì)素?zé)峤猱a(chǎn)生的酚類物質(zhì)。

代謝組學(xué)效仿基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)的思路，定量分析生物體內(nèi)的所有代謝產(chǎn)物，并尋找這些代謝產(chǎn)物與生理和病理變化之間的相關(guān)性。該研究方法是系統(tǒng)生物學(xué)的一部分，主要關(guān)注分子質(zhì)量小于1 000 的小分子物質(zhì)[10]。20 世紀(jì)70 年代誕生的代謝物譜分析是代謝組學(xué)相關(guān)研究的開端。使用氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對(duì)患者體液中的代謝物進(jìn)行定性和定量分析是常見(jiàn)的研究方法，從而對(duì)疾病進(jìn)行診斷和分析[11]。代謝組學(xué)作為一門新興學(xué)科，是在轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)之后逐漸發(fā)展起來(lái)的。目前，核磁共振、質(zhì)譜及相關(guān)聯(lián)用技術(shù)、紅外光譜、紫外吸收、熒光散射等分離分析技術(shù)被廣泛應(yīng)用于代謝組學(xué)研究[11-12]。彭翠云[13]研究表明：豫中煙區(qū)上部葉延遲約8 d采收能夠促進(jìn)9 種氨基酸的合成以及淀粉和蔗糖代謝，通過(guò)抑制不飽和脂肪酸以及托品烷、哌啶、吡啶等生物堿的合成來(lái)降低煙葉中的煙堿含量，從而減少其刺激性。田培等[14]研究發(fā)現(xiàn)：煙草抗病品種G28 和感病品種長(zhǎng)脖黃被南方根結(jié)線蟲侵染后，從提取的樣品中發(fā)現(xiàn)與抗病相關(guān)的代謝通路存在明顯差異，差異代謝物包括生物堿、脂肪酸、類黃酮、萜類、聚酮等，其中感病品種被顯著激活的代謝通路有5 條，而抗病品種多達(dá)10 條，不同品種對(duì)南方根結(jié)線蟲的防御能力也存在差異。李勇等[15]基于氣相色譜—質(zhì)譜方法建立了煙草根部代謝物定性信息庫(kù)，對(duì)紅花大金元與TN90 根部的代謝組差異進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)纈氨酸等8 種氨基酸、乙醇酸等7 種有機(jī)酸、果糖等4 種糖類物質(zhì)在2 種煙草根部的含量存在顯著差異。本研究旨在運(yùn)用代謝組學(xué)技術(shù)分析明火熏烤煙葉與常規(guī)烘烤煙葉的代謝差異及其形成機(jī)制，進(jìn)一步拓寬代謝組學(xué)在煙草領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與供試材料

本研究在云南省大理白族自治州灣橋鎮(zhèn)進(jìn)行。供試煙草（Nicotiana tabacum L.） 品種為K326，栽培管理按照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行。封頂后，摘除2～3 片底腳葉，留葉20 片，以確保煙株生長(zhǎng)均勻且營(yíng)養(yǎng)均衡。采摘成熟度一致的煙株中部葉（11～13 葉位） 備用。