整合HS-SPME-GC/MS与RNA测序分析揭示不同肌内脂肪含量藏羊肉风味化合物的代谢差异

本研究针对肌内脂肪（IMF）含量影响羊肉风味的机制尚不明确的问题，研究人员通过整合顶空固相微萃取气相色谱-质谱（HS-SPME-GC/MS）和RNA测序技术，对比分析了高/低IMF含量藏羊肉的风味化合物差异及转录组特征。鉴定出13种关键风味化合物（OAV>1, VIP>1），发现脂解调节、PPAR信号通路和AMPK信号通路等通过调控ADIPOQ、FABP4、HSL等基因表达影响脂代谢与风味前体生成，为羊肉风味品质的遗传调控提供了重要理论依据。

　　

羊肉风味是决定其商业价值的关键指标，而肌内脂肪（Intramuscular Fat, IMF）含量与肉质风味形成密切相关。尽管前期研究已识别出多种羊肉风味物质，并探讨了品种、饲养方式等因素的影响，但IMF含量如何通过分子机制调控风味形成的科学问题尚未解决。特别是在高原特色畜种藏羊中，其羊肉虽以风味独特著称，但不同部位肌肉的IMF含量差异显著（4.19%-7.42%），这种差异如何影响风味化合物组成及其调控基因网络仍缺乏系统研究。

为深入解析这一问题，研究人员在《BMC Genomics》发表了题为“Integrated HS-SPME-GC/MS and RNA sequencing analysis reveals metabolic differences of flavor compounds of muscle tissues with different intramuscular fat contents from Tibetan sheep”的研究论文。该研究以青藏高原3000米海拔地区放牧的6只成年母藏羊为对象，选取IMF含量最低的腓肠肌（4.19%）和最高的背最长肌（7.42%）作为实验样本，采用HS-SPME-GC/MS技术结合RNA测序方法，从代谢组和转录组层面揭示了风味形成的调控机制。

研究主要采用了以下关键技术方法：通过索氏提取法测定IMF含量；利用BODIPY荧光染色和H&E染色观察肌内脂肪分布；采用HS-SPME-GC/MS鉴定挥发性风味化合物；通过RNA测序和加权基因共表达网络分析（WGCNA）筛选差异表达基因；使用RT-qPCR验证关键基因表达。

IMF含量测定与风味化合物分析

研究发现10个部位肌肉IMF含量差异显著，其中背最长肌（m. LTL）含量最高（7.42%），腓肠肌（m.G）最低（4.19%）。BODIPY染色显示H-IMF组脂滴面积显著大于L-IMF组（图1B-F）。通过HS-SPME-GC/MS从两组样本中共鉴定出557种挥发性化合物，主要包括醛类、酮类和酯类（28.37%）、烃类（22.62%）和杂环化合物（13.11%）。H-IMF组总挥发性化合物含量比L-IMF组高15.21%。通过多元统计分析和气味活性值（OAV>1）筛选，最终确定13种关键差异风味化合物，包括乙基庚酸酯、(E)-2-癸烯醛、2-十一烯醛、γ-辛内酯、(E,E)-2,4-癸二烯醛等脂质衍生化合物，以及香叶醇、橙花醇等萜类化合物（表1）。这些化合物共同构成了藏羊肉特有的脂肪香、果香和甜香风味。

转录组分析与差异表达基因鉴定

RNA测序共获得985个差异表达基因（DEGs），其中H-IMF组上调基因546个，L-IMF组上调基因439个（图3）。PCA分析显示两组样本转录组特征明显分离（图3A）。通过WGCNA将DEGs划分为12个模块，其中蓝色模块（MMblue）和黑色模块（MMblack）与关键风味化合物含量显著相关（图4）。蓝色模块基因主要富集于脂解调节（ko04923）、AMPK信号通路（ko04152）和PPAR信号通路（ko03320），涉及ADIPOQ、HSL、FABP4和PLIN4等脂代谢关键基因（图4C）。黑色模块基因则主要富集于花生四烯酸代谢（ko00590）和不饱和脂肪酸（UFA）生物合成途径（ko01040），包含FADS2、GPD2等调控基因（图4D）。

基因-风味化合物关联分析

研究人员进一步筛选出103个与风味化合物含量高度相关的枢纽基因（|r|>0.6），其中8个关键基因（ADIPOQ、FABP4、FADS2、GPD2、HSL、LEP、PEPCK和PLIN4）被确定为影响IMF和风味化合物含量的核心调控因子（图5）。相关分析显示：(E,E)-2,4-癸二烯醛含量与LEP、FABP4、HSL表达呈正相关；2-十一烯醛与PEPCK、FADS2表达正相关；γ-癸内酯与GPD2表达负相关。这些结果表明脂代谢基因通过调控脂肪酸前体的生成，直接影响风味化合物的合成。

RT-qPCR验证

随机选择16个DEGs进行RT-qPCR验证，结果与RNA测序数据高度一致（图6），证实了转录组数据的可靠性。

研究结论表明，IMF含量差异主要通过调控脂解过程和不饱和脂肪酸生物合成途径影响羊肉风味。HSL、FABP4和PLIN4基因以及脂解调节、PPAR信号通路共同调节肌肉组织内的脂代谢平衡，而不饱和脂肪酸生物合成途径则通过提供挥发性化合物前体影响风味形成。这项研究首次从转录组水平揭示了藏羊肉风味形成的分子机制，为优质羊肉的遗传选育提供了重要的理论依据和分子靶点。研究人员特别指出，FADS2基因作为Δ-6-去饱和酶的关键编码基因，其表达水平直接影响亚油酸和α-亚麻酸等风味前体的生成，这为通过遗传手段改善羊肉风味品质提供了新的研究方向。

需要注意的是，本研究虽然发现了关键基因与风味化合物的关联性，但其具体调控机制仍需通过细胞水平的功能验证进一步确认。此外，高原环境因素对藏羊肉风味形成的独特影响也值得后续深入研究。