整合多组学揭示脂质重塑驱动鸡蛋黄群体与产蛋阶段相关香气变异

《Food Chemistry: X》：Integrated multi-omics reveals lipid remodeling underlying population- and stage-associated aroma variation in chicken egg yolks

　　

专业术语翻译摘要 家禽蛋因其均衡的营养组成和高生物学价值在全球范围内被广泛食用，为人类膳食提供必需的宏量营养素和微量营养素（Lu等，2025）。除营养属性外，感官品质已成为评价蛋品质日益重要的标准，其中风味是影响消费者接受度和产品差异化的主要因素。在蛋组分中，蛋黄因其高脂含量和丰富的潜在挥发性前体物质而在风味形成中发挥核心作用。包括甘油脂（glycerolipids）和磷脂（phospholipids）在内的脂类提供了易发生氧化转化的底物，导致产生有助于特征性蛋香气的挥发性化合物。脂质氧化与氨基酸衍生反应共同构成了蛋中气味相关挥发性化合物形成的重要生化途径（Ma等，2026）。因此，蛋黄组成的变异，特别是脂质底物的丰度和分布变化，可能影响挥发性谱，进而导致蛋风味的差异。 蛋黄风味特征与家禽的遗传背景密切相关，后者影响营养沉积、脂质代谢和脂肪酸组成（Ma等，2026）。不同的育种目标使地方鸡、商品蛋鸡和肉鸡产生了独特的代谢特征。地方鸡通常表现出独特的风味特征，而商品蛋鸡经过高强度选育以提高产蛋效率，肉鸡则主要针对快速生长性能和饲料转化率进行优化，而非蛋相关性状（Liu等，2024）。这些群体间的差异可能伴随着蛋黄脂质沉积和脂肪酸组成的变化，从而影响可能参与挥发性形成的脂质底物的丰度和分布。然而，以往研究主要集中在脂肪酸组成或挥发性谱的差异上，而群体相关的脂质重塑、潜在挥发性前体库与蛋黄风味之间的关系仍不完全清楚。 蛋黄形成是一个动态过程，涉及整个产蛋周期中营养沉积和代谢活性的持续变化（X.T.Liu等，2018）。产蛋进程中肝脏脂质合成、脂蛋白转运和卵泡摄取的改变可改变蛋黄脂质沉积，进而影响可能参与挥发性形成的脂质底物的可用性。近期多组学研究推进了对家禽蛋中风味相关分子差异的表征；然而，大多数研究集中在单一采样阶段对品种、蛋类型或生产条件的比较（Yang等，2023；Zhao，2023）。群体相关的蛋黄挥发性谱差异在产蛋进程中是否保持一致或发生变化，以及这些差异如何与脂质前体分配和代谢重塑相关联，仍然知之甚少。特别是，产蛋阶段间潜在脂质前体库、代谢变化与气味相关挥发性化合物之间的关系尚未得到系统表征。因此，本研究整合了挥发组学（volatilomics）、脂质组学（lipidomics）和广泛靶向代谢组学（widely targeted metabolomics），以表征四个鸡群体在两个采样阶段的蛋黄挥发性谱及相关代谢特征。通过联合评估群体和阶段相关的变异，本研究旨在识别与气味相关挥发性化合物相关的脂质和代谢特征，并确定这些关联在产蛋进程中如何变化。

论文解读文章

研究背景与科学问题

家禽蛋作为全球广泛消费的营养食品，其感官品质尤其是风味，已成为决定消费者接受度和产品差异化的重要因素。蛋黄因富含脂质，是风味形成的关键组分。脂质氧化和氨基酸衍生反应是产生特征性蛋香气挥发物的主要生化途径。已有研究表明，家禽的遗传背景显著影响蛋黄脂质沉积、脂肪酸组成及最终的风味特征。然而，现有研究多集中于单一产蛋阶段对不同品种或生产条件进行比较，尚不清楚群体间的蛋黄挥发性差异在产蛋进程中是否保持稳定，以及这些差异如何与脂质前体库的动态变化和代谢重塑相关联。因此，本研究旨在通过整合多组学方法，系统探究不同鸡群体在产蛋初期和高峰期蛋黄香气变异的脂质和代谢基础。

研究方法与技术路线

研究人员从四个鸡群体（江汉鸡地方鸡、隐性白羽肉种鸡商品肉鸡、罗曼褐壳蛋鸡商品高产蛋鸡和特色蛋鸡楚琴二号）采集新鲜鸡蛋，每个群体6个独立重复，分别在180日龄（产蛋初期）和300日龄（产蛋高峰期）两个阶段取样。采用顶空固相微萃取结合气相色谱-串联质谱（HS-SPME-GC-MS/MS）进行挥发性化合物分析，通过计算气味活性值（OAV）评估挥发性化合物的香气贡献潜力。利用超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）平台分别进行脂质组学和广泛靶向代谢组学分析。采用线性混合效应模型评估群体、阶段及其交互效应的统计学显著性，并结合主成分分析（PCA）和偏最小二乘判别分析（PLS-DA）进行多变量模式识别。

研究结果

3.1 蛋黄挥发性分子特征的群体与产蛋阶段分布

研究人员共鉴定出265种挥发性化合物，分为烃类、醛类、醇类、酮类、萜烯类、酯类、杂环化合物、酸类、含硫化合物和卤代化合物等类别。PLS-DA分析显示，在产蛋初期和高峰期，四个鸡群体的总体挥发性谱均存在群体间差异。地方鸡与商品鸡群差异明显，楚琴二号则呈现中间特征。产蛋阶段对挥发性谱的影响更为广泛，尤其是一些脂质氧化衍生的醛类（如庚醛、壬醛、(E)-2-辛烯醛）在高峰期丰度增加。

3.2 潜在香气贡献挥发性化合物的特征分析

通过计算OAV，研究人员发现醛类和萜烯类是主要的香气贡献化合物类别。庚醛、壬醛、(E)-2-辛烯醛和2-十一碳烯醛等脂质氧化衍生的醛类在不同群体和阶段均具有较高的OAV（≥1），表明它们是蛋黄香气的关键贡献者。群体间差异在产蛋初期即已显现，例如商品鸡群中(E)-2-十一碳烯醛的OAV远高于地方鸡。产蛋高峰期，商品鸡群和楚琴二号中(E)-2-己烯醛等醛类的丰度和OAV显著升高。

3.3 蛋黄脂质组的群体与阶段相关重塑

脂质组学共鉴定出1268种脂质，其中甘油磷脂占比最大（74.67%）。产蛋初期，群体间脂质差异显著，涉及鞘脂代谢、糖基磷脂酰肌醇锚定生物合成和α-亚麻酸代谢等通路。商品鸡群和楚琴二号中，磷脂酰胆碱（PC）、磷脂酰乙醇胺（PE）及其缩醛磷脂（PE-P）等膜脂的丰度较高，这与它们更高的脂质氧化衍生醛水平一致。产蛋高峰期，群体间脂质差异减少，甘油三酯（TG）成为区分特征，商品鸡群和楚琴二号中长链不饱和TG丰度更高。产蛋阶段是引起脂质组变化的最主要因素，共发现644种脂质具有显著的阶段效应，表明从产蛋初期到高峰期发生了广泛的脂质重塑。

3.4 广泛靶向代谢组学揭示群体与阶段相关代谢特征

广泛靶向代谢组学共鉴定出926种代谢物。产蛋初期，群体间差异主要体现在氨基酸代谢、嘌呤代谢和维生素消化吸收等通路。商品鸡群中多种氨基酸和核苷酸代谢物丰度较低。产蛋高峰期，群体间代谢差异缩小，但甘油磷脂代谢、醚脂代谢和色氨酸代谢等通路仍有差异。产蛋阶段同样引起广泛的代谢物变化，涉及甘油磷脂代谢、醚脂代谢、鞘脂代谢和氨基酸代谢等多个通路。

3.5 多组学整合揭示脂质重塑与香气变异的关联

Pearson相关性分析揭示了脂质、代谢物与香气挥发物之间的复杂关联网络。在产蛋初期，PC、PE及其缩醛磷脂与2-十一碳烯醛等醛类呈正相关，而与部分萜烯类呈负相关。在产蛋高峰期，TG与庚醛、壬醛等醛类呈正相关。特定代谢物如γ-谷氨酰肽与醛类也显示出强相关性。这些结果表明，不同产蛋阶段，不同类型的脂质库（膜磷脂vs储存甘油三酯）作为香气前体的贡献权重发生变化。

总结与结论

本研究表明，蛋黄香气变异受群体遗传背景和产蛋阶段的共同调控，其中产蛋阶段的影响更为广泛。产蛋初期，群体间香气差异主要与膜磷脂（尤其是PE和缩醛磷脂）的差异有关，这些磷脂富含多不饱和脂肪酸，易氧化产生醛类。随着产蛋进程推进至高峰期，群体间脂质差异减弱，但甘油三酯的差异成为香气变异的主要脂质基础。楚琴二号兼具地方鸡和商品鸡的部分特征，表现出独特的代谢表型。研究结论指出，整合多组学策略有效揭示了蛋黄香气变异背后的脂质重塑机制，阐明了不同产蛋阶段脂质前体库的动态变化及其与香气挥发物形成的关联，为理解家禽蛋风味差异的分子基础提供了新的视角，并为蛋品质改良和风味调控提供了理论依据。