食品工业科技

作者：王晓宇, 王珍珍, 胡梦雅, 戴静, 沙如意, 毛建卫

关键词：辣椒,品种,GC-MS,代谢组学,机器学习,

为了分析望都辣椒的代谢差异，本研究采用高效液相色谱（High-Performance Liquid Chromatography，HPLC）和气相色谱-质谱技术（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS），对艳椒（YJ）、辣研（LY）、国塔（GT）、研椒110（YJA）、热辣（RL）等五种不同品种的望都辣椒进行化学成分检测与非靶向代谢组学分析，并利用机器学习方法对筛选的差异代谢产物进行分类识别。首先利用HPLC对五个品种辣椒中辣椒碱、二氢辣椒碱和VC的含量进行测量，然后利用GC-MS对五种辣椒进行非靶向代谢物分析，对筛选出的代谢产物采用主成分分析（PCA）与正交偏最小二乘法判别分析（OPLS-DA），得到差异代谢产物及差异代谢通路，并根据差异代谢产物来进行机器学习识别。在五种辣椒中，热辣中辣椒碱与二氢辣椒碱含量最高，分别为533.897±62.187 μg/g和264.526±28.532 μg/g，VC在艳椒中含量最高，为146.9±0.029 mg/100 g。由OPLS-DA筛选出16种差异代谢物，其中，奎宁酸和乌头酸等有机酸在艳椒中含量较高；D-山梨醇在辣研中含量最高；国塔当中柠檬酸、D-果糖、D-甘露糖和乳酸富集程度最高；研椒110中D-塔格糖与氨基酸含量最高；而热辣中葡萄糖和肌醇含量在所有品种中占优势。基于京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG）通路富集分析结果表明，差异代谢通路主要为半乳糖代谢、果糖和甘露糖代谢、柠檬酸循环、淀粉和蔗糖代谢、乙醛酸和二羧酸代谢、丙酮酸代谢等。最后，利用三种机器学习方法随机森林（Random Forest，RF）、XGBoost和BP神经网络对五种辣椒筛选的差异代谢物进行分类验证，建立的分类识别模型正确率分别为100%、92.9%和78.6%，可以用于识别辣椒品种。该研究结果可为望都辣椒的品质评价、品种改良及综合利用提供基础数据。

来源：2024年第20期

《食品工业科技》期刊编辑部

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