红枣果实内源苯甲酸的代谢合成路径及调控机理研究

Endogenous benzoic acid is a natural metabolic synthesis product of jujube fruit, its high content (mg/kg level), meanwhile bring some food safety risks of jujube fruit. Therefore, it is important for the healthy,continued development of the whole industry and eliminating safety hazards that the study of endogenous benzoic acid synthesis and regulation metabolism.The project intends to build suspension cell culture system of partial desiccation jujube fruit, study different enzymes types and metabolic level of phenylalanine ammonia lyase, coumaric acid coenzyme A ligase , confirm benzoic acid biosynthetic pathway of jujube fruit; and then study inducer impact of the added concentration of methyl jasmonate, time, pH value on the metabolic synthesis of benzoic acid clear key factor directly related to metabolic synthesis; at the same time, by applying different metabolic enzyme inhibitors (methylene bis group cinnamic acid, oxygen amino acid), study jujube fruit suspension cells critical activity changes on metabolic synthesis of benzoic acid, the elucidation of metabolic pathways and regulatory mechanisms; clearly related to the final control elements, to provide a theoretical reference for the security control within jujube fruit of endogenous benzoic acid.

内源性苯甲酸是红枣果实自然代谢合成产物，其含量较高（mg/kg级），给红枣食用安全带来一定隐患。因此，研究红枣中内源性苯甲酸的代谢合成与调控，对消除安全隐患、保障整个红枣产业健康持续发展具有重要意义。本项目拟构建半干红枣悬浮细胞培养体系，研究苯丙氨酸解氨酶、对香豆酸辅酶A连接酶等不同酶类型及代谢水平，确认红枣中苯甲酸生物合成路径；进而研究诱导剂茉莉酸甲酯的添加浓度、时间、pH值等对苯甲酸代谢合成的影响，明确苯甲酸代谢合成直接相关的关键因子；同时，通过外加不同代谢酶抑制剂（甲叉双氧基肉桂酸、氨基氧乙酸），研究红枣愈伤组织中关键酶活性变化对苯甲酸代谢合成的影响，阐明相关代谢路径与调控机制；最终明确相关控制因子，为红枣中内源性苯甲酸的安全控制提供理论参考。

近年来，红枣中屡屡检出苯甲酸，造成食品安全隐患，给公众带来恐慌与质疑，影响红枣产业的健康发展。因此，研究红枣中内源性苯甲酸的代谢合成与调控，对消除公众疑虑、保障整个红枣产业健康持续发展具有重要意义。本项目分析三个产地八个生长期骏枣中与苯甲酸合成相关酚酸的含量，构建了不同产地骏枣生长期苯甲酸合成动态变化模型；以同一产地不同品种红枣为研究对象，分析红枣中苯甲酸与相关酶活的关系；进一步结合骏枣生长过程中代谢组学分析苯甲酸代谢关键物质；通过采前抑制剂处理及采后加工过程明确苯甲酸的代谢路径和调控措施。结果表明：. （1）骏枣中苯甲酸含量随着生长时间的延长而积累，产地平均温度越高苯甲酸含量越高。骏枣生长过程中苯甲酸含量与反式肉桂酸含量呈现正相关，与苯甲醛含量呈现负相关。苯甲酸为骏枣内源代谢所产生，不同产地骏枣中四种酚酸含量有显著差异。.（2）同一产地骏枣中苯甲酸含量显著高于灰枣，骏枣完熟期苯丙氨酸解氨酶、肉桂酸-4-羟基化酶、4-香豆酸辅酶A连接酶、查尔酮合酶、乙醛脱氢酶活性高于灰枣，红枣中苯甲酸含量与这五种酶活性密切相关。.（3）通过代谢组学分析骏枣发育各个阶段代谢物及其变化情况，结果发现代谢物主要为氨基酸、酚类物质、有机酸等，通过代谢物KEGG代谢通路富集分析，发现苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成代谢通路与苯甲酸合成相关，并进一步分析了差异代谢产物，发现在正离子模式中，L-苯丙氨酸（L-phenylalanine），在负离子模式中，4-羟基苯甲酸（4-Hydroxybenzoic acid）、3-羟基苯甲酸（3-hydroxybenzoic acid）、4-羟基苯甲醛（4-hydroxybenzaldehyde）在不同的发育阶段差异显著。另外，与苯甲酸代谢相关的茉莉酸、2-羟基肉桂酸（2-hydroxycinnamic acid）及N-乙酰基-L-苯丙氨酸（N-acetyl-l-phenylalanine）在骏枣不同生育期的正负离子代谢模式下显著变化。.（4）采前利用4-香豆酸辅酶A连接酶专一性抑制剂MDCA处理可抑制红枣中苯甲酸的合成。采后清洗、微波和红外等加工过程均能降低红枣中的苯甲酸含量，采后处理对苯甲酸的降低能力依次为红外、清洗、微波。