标题：Multi-omics integration reveals antioxidant and lipid metabolic signatures underlying the beneficial effects of selenium-enriched yeast on pork quality
发表期刊：Food Bioscience
影响因子：6.2
合作单位：山西农业大学
百趣提供服务：新一代代谢组学NGM 2 Pro、风味组学(VOCs)、经典脂质组学、转录组测序
研究背景
本研究以约克夏育肥猪为对象，饲喂富硒酵母，结合转录、代谢、脂质、风味多组学解析其改善猪肉品质的分子机制。富硒酵母显著提高猪日增重与肌肉硒沉积，降低滴水损失、提升宰后24 h的pH，增强抗氧化水平，调控肌肉脂质组成。结果显示富硒酵母激活谷胱甘肽抗氧化、PPAR信号通路，减少磷脂氧化降解，上调果香类醇、酯风味物质，抑制酸败短链脂肪酸产生。证实富硒酵母通过协同调控抗氧化、氨基酸与脂质代谢，稳定细胞膜、优化肉风味，为富硒猪肉生产提供理论依据。
研究结果
01.富硒酵母对育肥猪生长速率、屠宰性能和猪肉品质的影响
研究设置对照组（Con，饲喂基础日粮）和实验组（SY，日粮中亚硒酸钠替换为富硒酵母）。相对于Con，SY肌肉硒含量显著升高（图1A）；SY滴水损失显著降低，宰后24 h的pH显著上升、45 min内pH无变化，保水性提升、宰后酸化延缓（图1B-D）；肉质颜色方面，SY的L*和b*值下降，a*值无变化（图1E）；SY的总胆固醇显著降低、甘油三酯显著升高（图1F-G）；SY的抗氧化能力增强（图1H-K）。
图1. 添加富硒酵母对对肌肉硒沉积、猪肉品质、脂质代谢、氧化状态及抗氧化相关基因表达的影响
02.富硒酵母对猪肉挥发性风味物质的影响
研究分析了猪肉的挥发性风味物质的组成，共检出17个大类299种VOCs（图2A），在Con和SY中的组成有明显差异（图2B），其中20种在SY中显著上调、15种显著下调（图2C）。通过分析这些差异VOCs的含量变化可知，富硒酵母显著提升酯类、醇类等赋予果香、花香的风味物质；大幅降低丙酸、丁酸、戊酸等短链脂肪酸，这些因素共同导致了猪肉挥发性风味特征的差异（图2D）。通过风味关联分析可知，富硒酵母可能通过降低肌肉氧化程度，减少脂质氧化产生的不良挥发性产物，富集优质风味前体，改善猪肉风味感官品质（图2E）。
图2. 富硒酵母对猪肉背最长肌挥发性风味物质的影响
03.富硒酵母对猪肉代谢物组成的影响
研究对猪肉进行非靶代谢组学分析，共检出1402种代谢物，主要是脂质及类脂分子、有机酸及其衍生物、有机杂环化合物等（图3A-B）。通过OPLS-DA分析可知Con和SY的代谢组成有明显差异（图3C-D），其中71个显著上调、451个显著下调，SY中溶血磷脂、酰基肉碱含量下降，磷脂酰丝氨酸类物质积累，细胞膜脂质完整性提升，与滴水损失降低、保水性改善结果相呼应（图3E-H）。对差异代谢物做富集分析可知，上调差异代谢物主要富集氨基酸代谢、支链氨基酸合成、谷胱甘肽代谢、糖代谢等通路，增强抗氧化能力与氨基酸稳态；下调差异代谢物主要富集蛋白消化吸收、核苷酸代谢、中心碳代谢等通路，减弱过度的分解代谢（图3I-J）。
图3. 富硒酵母对猪肉代谢物组成的影响
04.富硒酵母对猪肉脂质组成的影响
研究对猪肉进行脂质组分析，注释到1280种脂质，磷脂酰胆碱(PC)占比最高（图4A-B）。通过OPLS-DA分析可知Con和SY的代谢组成有明显差异（图4C-D），其中13个显著上调、242个显著下调（图4E-G）。以上结果表明，富硒酵母抑制磷脂水解、脂质过氧化，减少会破坏膜结构的溶血磷脂与氧化脂质，提升了细胞膜完整性与稳定性；这从脂质层面解释了滴水损失降低、肌肉保水性提升、MDA氧化产物减少、肉色更稳定的表型特征，同时优化肌肉脂质储存结构，降低脂质氧化带来的酸败风味。
图4. 富硒酵母对猪肉脂质组成的影响
05.富硒酵母对猪肉转录组的调控作用
研究对猪肉进行转录组分析，SY和Con的基因表达有明显差异（图5A），其中308个基因显著上调、573个基因显著下调（图5B）。对差异基因做GO富集分析可知，上调基因富集脂质代谢、FAD/NADP结合、转录调控相关条目，说明富硒酵母激活脂肪酸合成、脂储存、氧化还原相关基因；下调基因富集细胞氧化解毒、胆固醇转运、鞘脂合成、细胞分化等条目，说明富硒酵母抑制磷脂分解、鞘脂生成、胆固醇转运等促膜损伤、促氧化过程（图5C）。
对差异基因做KEGG富集分析可知，上调基因显著富集PPAR信号通路（最关键）、烟酸/烟酰胺代谢、脂肪酸代谢、牛磺酸/次牛磺酸代谢、谷胱甘肽抗氧化等通路，说明富硒酵母强化了肌肉清除ROS能力；下调基因显著富集中心碳代谢、精氨酸/脯氨酸代谢、鞘脂代谢等通路，说明富硒酵母减少异味前体物质，减缓宰后糖酵解乳酸堆积（图5D）。
图5. 富硒酵母对猪肉转录组的调控作用
06.整合多组学分析揭示富硒酵母调控猪肉品质的分子调控网络
结合转录组和代谢组结果可知：富硒酵母上调GSTO2、GPX2，提升GSH抗氧化，清除氧化损伤；在精氨酸-NO途径上，富硒酵母上调NOS1、下调ARG2，促进NO生成，稳定肌红蛋白、改善肉色；能量代谢途径中，富硒酵母上调丙酮酸、下调琥珀酸，调控了TCA与糖酵解，减缓宰后乳酸积累；多胺代谢途径中，富硒酵母下调SAT1，降低氧化应激相关的氨基酸分解，减少异味前体（图6）。
结合转录组和脂质组结果可知：富硒酵母激活PPARγ通路，上调脂肪酸活化、脂滴稳定相关基因，促进稳定脂质储存；抑制磷脂酶、鞘脂合成通路，减少溶血磷脂、氧化磷脂生成，提升细胞膜完整度（图7）。
关联转录组、代谢组、脂质组、风味组，筛选出19个核心枢纽基因，是富硒酵母调控肉品质的关键分子节点（图8A）。通过相关性分析可知，其中上调核心基因(PPARG、ACSL1、PLIN4、NOS1、CPT2、CERS6)与稳定膜脂质、有益能量代谢物、果香类醇/酯风味物质正相关；下调核心基因(PLB1、SGMS1/2、PCYT1B、SAT1、APOA1)与磷脂降解产物、短链酸败挥发性物质正相关（图8B-D），说明富硒酵母能促进脂肪酸β氧化、磷脂稳定、优质风味积累，减少膜损伤与酸败异味。
图6. 富硒酵母干预下氨基酸与能量代谢的推测模式
图7. 脂质代谢相关差异表达基因与差异脂质的关联分析
图8. 富硒酵母对猪肉影响的多组学关联分析
研究总结
本研究通过多组学整合分析表明，日粮添加富硒酵母可通过19个核心枢纽基因串联转录、代谢、脂质与风味调控网络。其上调PPAR通路及谷胱甘肽抗氧化相关基因，调控氨基酸与能量代谢通路，延缓宰后酸化、稳定肉色；同时抑制磷脂水解与脂质过氧化，富集膜稳定磷脂，降低滴水损失；上调醇、酯类愉悦风味物质，减少短链脂肪酸异味前体。该研究系统揭示了富硒酵母依靠抗氧化防御、脂质重塑协同改善猪肉综合品质，为富硒猪肉生产提供分子理论支撑。
