2区5.1分！非靶向代谢组学UPLC-HRMS证实：狗牯脑2号红茶绝非“换汤不换药”，酚类与黄酮成分驱动FRAP与羟基自由基清除能力大幅提升！- 大数跨境

2区5.1分！非靶向代谢组学UPLC-HRMS证实：狗牯脑2号红茶绝非“换汤不换药”，酚类与黄酮成分驱动FRAP与羟基自由基清除能力大幅提升！

CNS生信新靶点挖掘

2026-03-27

导读：茶树品种是决定茶叶品质的核心，但相同工艺下不同品种的代谢物差异与抗氧化功能的关系尚不明确。本研究采用非靶向代谢组学（UPLC-HRMS）技术，对同一工艺制成的狗牯脑2号（G2R）与传统群体种（BDZ）

茶树品种是决定茶叶品质的核心，但相同工艺下不同品种的代谢物差异与抗氧化功能的关系尚不明确。本研究采用非靶向代谢组学（UPLC-HRMS）技术，对同一工艺制成的狗牯脑2号（G2R）与传统群体种（BDZ）红茶进行了全面比较。结果发现，两种红茶在代谢物谱上存在显著分离：G2R在正离子模式下富集了氨基酸相关通路（如10种氨基酸含量更高），在负离子模式下富集了黄酮与苯丙素类代谢通路。功能上，G2R的总酚、总黄酮含量及FRAP抗氧化能力显著高于BDZ，羟基自由基清除能力也更强。这项研究为高品质茶树品种的筛选提供了代谢组学依据。

今天给大家解读一篇2月发表在《Frontiers in Nutrition》上的题目为“Untargeted metabolomics reveals enhanced antioxidant capacity and key bioactive components of Gougunao No. 2 black tea.”的文章。本研究旨在探究在相同加工条件下，茶树品种背景是否会导致红茶代谢组成及抗氧化性能的系统性差异。通过对G2R和BDZ两个品种的红茶进行非靶向代谢组学分析和多种体外抗氧化测定，发现两者代谢指纹存在显著分离。G2R在氨基酸和类黄酮/苯丙烷类代谢途径上富集，并表现出更高的总酚/总黄酮含量、FRAP值及羟基自由基清除能力。结果表明，整合代谢组学与抗氧化分析可用于红茶品种的品质评价。（请持续关注我们，每天为您解读最新见刊的文献!）想薅生信资料羊毛？直接在对话框回复 “资料”，免费领取干货大礼包！

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题目：《非靶向代谢组学揭示了狗牯脑2号红茶增强的抗氧化能力和关键生物活性成分》Untargeted metabolomics reveals enhanced antioxidant capacity and key bioactive components of Gougunao No. 2 black tea

发表期刊：Frontiers in Nutrition

影响因子：5.1

研究背景：

茶叶的抗氧化能力差异巨大，受原料和加工途径影响。体外抗氧化测定基于不同原理（电子转移ET和氢原子转移HAT），需多种方法互补评价。
茶叶的健康益处源于多种成分通过不同分子机制的共同作用，酚类成分的组成差异是其抗氧化特性差异的基础。
非靶向高分辨质谱是全面分析茶叶代谢指纹、区分不同化学特征产品的有力工具。
茶树品种是代谢物积累和质量性状的核心决定因素。在狗牯脑种质背景下，品种特异的生化性状已被关注。

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研究思路：

样本制备
于2025年4月中旬采摘G2R与BDZ一芽二叶鲜叶，严格按同一地方标准加工成红茶，并制备水提物。
代谢组学分析
使用UPLC-HRMS（正、负离子模式）对红茶样本进行非靶向代谢物检测，通过PCA和OPLS-DA分析代谢谱差异，筛选差异代谢物并进行KEGG通路富集分析。
功能测定
对红茶水提物进行ABTS、DPPH、羟基自由基清除活性、FRAP、总酚含量和总黄酮含量测定。
统计分析
结合多元统计模型（VIP>1.0）和单变量检验（t检验，p<0.05）鉴定差异代谢物。抗氧化指标数据以均值±标准差表示，采用t检验比较组间差异。

研究亮点：

方法全面
结合了非靶向代谢组学（正、负离子模式）与一套互补的体外抗氧化测定（FRAP、ABTS、DPPH、羟基自由基清除）及总酚/总黄酮含量测定，从化学组成与功能特性两个维度进行评价。
条件控制严格
对两个品种采用完全相同的加工协议，旨在最大程度地凸显品种本身（即“基因型”）对最终产品化学组成和功能的影响。
结果具有区分度
G2R在代表还原能力的FRAP和与芬顿反应相关的羟基自由基清除能力上表现出显著优势，但在ABTS和DPPH测定中与BDZ差异不显著或相当，揭示了抗氧化性能的“测定方法依赖性”。
机制关联性
代谢组学分析为观察到的功能性差异提供了潜在的生化基础，即G2R在氨基酸代谢和类黄酮/苯丙烷生物合成途径上的富集。

研究结果：

代谢组学数据质量良好
QC样本在正负离子模式下的峰强度相对标准偏差多数低于30%，表明分析重复性满意。
代谢谱存在显著品种差异
PCA和OPLS-DA分析显示，G2R与BDZ的代谢物谱在正、负离子模式下均能清晰分离，表明存在 cultivar-dependent 的整体代谢差异。
差异代谢物通路富集模式不同

正离子模式
差异代谢物显著富集于氨基酸代谢相关通路（如氨基酸生物合成、氨酰-tRNA生物合成），且10种注释到的氨基酸在G2R中丰度更高。
负离子模式
差异代谢物显著富集于次级代谢通路，尤其是类黄酮和苯丙烷生物合成途径，表明存在品种依赖的酚类/黄酮类代谢特征差异。

抗氧化性能的测定方法依赖性差异

G2R的羟基自由基清除率（28.63%）显著高于BDZ（22.48%）。
G2R的FRAP值（523.4 μmol Fe²⁺/g）显著高于BDZ（401.3 μmol Fe²⁺/g）。
两者在ABTS清除率上无显著差异。
两者在DPPH清除率上无显著差异（BDZ略高）。

抗氧化相关成分含量差异
G2R的总酚含量（62.00 mg GAE/g）和总黄酮含量（10.20 mg RE/g）均显著高于BDZ。

研究总结：

主要结论
在相同加工条件下，茶树品种背景与协调的氨基酸及酚类/黄酮类代谢差异相关，并与测定方法特异性的抗氧化指标相关联。G2R表现出更高的还原能力（FRAP）和羟基自由基清除能力，这与其更高的总酚/总黄酮含量以及代谢组学揭示的酚类/黄酮类代谢途径富集相一致。
讨论要点

机制解释
FRAP和羟基自由基清除能力的优势可能与G2R中更高的酚类物质（提供电子转移能力和金属螯合潜力）有关。而ABTS和DPPH测定未显示显著差异，可能与这些自由基的反应特性及提取物中的基质效应有关。
局限性
研究样本来自单一地区和季节，仅采用一种加工工艺；抗氧化评价限于体外化学测定，不能反映体内复杂的生理抗氧化反应。
未来展望
建议进行多地点、多季节采样，并结合靶向定量、转录组/蛋白组学分析以及细胞或体内模型，以更深入理解品种差异的机制及其生物学意义。将化学表征与感官评价结合，可支持品质导向的育种和产品开发。

结果译文：

1.UPLC-HRMS数据质量评估

为了监测UPLC-HRMS平台的稳定性和重现性，在整个分析过程中，在正离子和负离子模式下定期分析混合的QC样品。通过检查多变量得分图中QC样品的聚类情况，以及QC峰强度的相对标准偏差（RSD），结果显示在两种模式下，超过65%的检测特征峰的RSD低于30%（图1），表明分析重复性令人满意。

2.代谢谱的主成分分析

对G2R和传统狗牯脑群体种（BDZ）制成的成品红茶的非靶向代谢组学谱进行了主成分分析。前两个主成分（PC1和PC2）在正离子模式下解释了52.0%和12.4%的变异性，在负离子模式下解释了49.8%和13.2%的变异性。如图2所示的二维PCA得分图所示，两种离子模式下，两个品种沿PC1轴明显分离，且每组内的生物学重复紧密聚类。这种模式反映了G2R与传统群体种红茶在整体代谢物组成水平上存在稳定的品种依赖性分离。

3.正交偏最小二乘判别分析

为了进一步表征品种依赖的代谢差异，对非靶向代谢组学数据集应用了有监督的多变量判别分析（OPLS-DA）。在OPLS-DA得分图（图3A、B）中，G2R和传统群体种红茶在正离子（图3A）和负离子（图3B）模式下均沿预测主成分（PC1）形成了两个良好分离的簇，每个品种的生物学重复紧密聚集在一起。这种清晰的分离证实了两种红茶在全局代谢物组成上存在显著且可重复的差异。

与后续检测到的差异代谢物一致，正离子模式的OPLS-DA模型主要受注释为氨基酸及其衍生物的变量影响，而负离子模式模型则捕捉了与黄酮类化合物和酚酸相关的大部分变异。这种模式表明，两个品种在风味相关和生物活性代谢物库方面存在多维度的差异。

使用200次置换检验进一步检验了模型的可靠性。如图3C、D所示，两种离子模式下置换得到的R²（蓝色）和Q²（红色）值均显著低于原始模型，且Q²回归线截距小于0.05。这些结果表明OPLS-DA模型没有过拟合，观察到的品种间区分反映了真实的潜在代谢差异，而非随机噪声。

4.差异代谢物的KEGG通路富集分析

为清晰起见，我们基于差异代谢物列表进行了KEGG通路富集分析（通路水平富集），富集通路总结于图4。在正离子模式下，富集的条目主要集中于氨基酸代谢。顶级通路包括氨基酰-tRNA生物合成和氨基酸生物合成，以及几个氨基酸特异性途径（例如，甘氨酸/丝氨酸/苏氨酸代谢和精氨酸生物合成）。值得注意的是，与氨基酸相关通路的富集一致，G2R中10种注释的氨基酸（如L-脯氨酸和L-(+)-天冬氨酸）显示出更高的丰度（图4和补充表S1），表明存在品种相关的氨基酸库差异，这可能影响风味相关前体和下游代谢。

相比之下，负离子模式数据突出了次级代谢途径，其中黄酮类生物合成和苯丙素类生物合成最为突出。与这些富集一致，在差异代谢物中鉴定出几种注释的黄酮类相关代谢物（例如，与槲皮素和芦丁相关的黄酮类特征）（补充表S2），这与通路水平富集结果（图4）相符。总体而言，负离子模式数据集表明，在相同加工条件下，品种依赖的酚类/黄酮类相关代谢特征存在差异，这得到了通路水平富集（图4）和代谢物水平注释（补充表S2）的支持。

5.抗氧化活性分析

为了能够可靠地定量黑茶提取物中的抗氧化活性及相关成分，为六种常用检测方法（ABTS、DPPH、羟基自由基清除、FRAP、TPC和TFC）生成了标准曲线。Trolox、Fe²⁺、没食子酸和芦丁分别用作这些测量的参考标准品。如表2所示，所有校准曲线在测试浓度范围内均表现出优异的线性，决定系数（R²）超过0.99，证实这些检测方法适用于样本抗氧化特性的定量评估。

6. 自由基清除活性

如图5所示，ABTS、DPPH和·OH检测结果显示两种黑茶之间的抗氧化性能存在检测依赖性差异。在水性ABTS体系中，G2R显示出略高的自由基清除率（73.64 ± 0.88%），高于传统群体种茶（BDZ，72.59 ± 0.79%），但这种差异无统计学意义（p > 0.05）。

相比之下，在·OH清除检测中出现了明显差异：G2R的羟基自由基清除率显著高于BDZ（28.63 ± 1.15% vs. 22.48 ± 3.21%，p < 0.05），相对于BDZ提高了约27%，表明在测试条件下G2R清除羟基自由基的能力显著更高。在亲脂性DPPH检测中，BDZ显示出略高的清除率（81.02 ± 3.19%），相比之下G2R为78.17 ± 3.38%，但差异很小（约3个百分点），未达到统计学显著性（p > 0.05）。

7.总酚含量、总黄酮含量和总抗氧化能力

如表3所示，G2R表现出比传统群体种茶（BDZ）更强的体外抗氧化性能，与其更高丰度的抗氧化相关代谢物一致。G2R的TPC达到62.00 ± 0.82 mg GAE/g，超过BDZ（56.28 ± 1.62 mg GAE/g）10.2%（p < 0.05）。

在TFC中观察到类似模式。G2R含有10.20 ± 1.33 mg RE/g，显著高于BDZ（8.82 ± 0.62 mg RE/g；p < 0.01），增加了15.6%。这些成分差异反映在还原能力上：G2R的FRAP值为523.4 ± 24.1 μmol Fe²⁺/g，比BDZ（401.3 ± 18.5 μmol Fe²⁺/g）高30.4%（p < 0.05）。总体而言，数据显示，在此比较中，G2R显示出比BDZ更高水平的抗氧化相关成分以及更高的FRAP/·OH指数。

更多结果和补充图表：doi：10.3389/fnut.2026.1769834

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