Αξιολόγηση της μεταβολομικής ως εργαλείο ελέγχου της ποιότητας του φιλέτου στήθους κοτόπουλου κατά τη συντήρησή του σε διάφορες θερμοκρασίες

Abstract

Στην παρούσα μελέτη εξετάστηκε η εφαρμογή της μεταβολωμικής ως εργαλείο ελέγχου της ποιότητας του φιλέτου στήθους κοτόπουλου. Ως εκ τούτου, προσδιορίσθηκε το πολικό κλάσμα των μεταβολιτών σε φιλέτο στήθους κοτόπουλου με αέρια χρωματογραφία-φασματομετρία μαζών κατά τη διάρκεια συντήρησής του σε διάφορες θερμοκρασίες με βασικό στόχο την εύρεση πιθανών χημικών δεικτών αλλοίωσης-φρεσκότητας και τη συλλογή πληροφοριών σχετικά με τον μηχανισμό αλλοίωσης. Για τον σκοπό αυτό, πραγματοποιήθηκαν πειράματα με δείγματα φιλέτου στήθους κοτόπουλου τα οποία είχαν συντηρηθεί σε τέσσερις θερμοκρασίες (0 ˚C, 5˚C, 10˚C και 15˚C). Επιπλέον στόχος ήταν η συσχέτιση των αποτελεσμάτων της μικροβιακής ανάλυσης και της οργανοληπτικής αξιολόγησης από πειράματα συντήρησης με τα δεδομένα της μεταβολωμικής ανάλυσης σύμφωνα με κλίμακα αξιολόγησης που δημιουργήθηκε (1:επιθυμητό, 2:αποδεκτό, 3:μη αποδεκτό). Αρχικά, αναπτύχθηκε κατάλληλη μεθοδολογία για την απομόνωση του πολικού κλάσματος των μεταβολιτών όπου περιελάμβανε τα στάδια της προκατεργασίας των δειγμάτων όπως ζύγιση και σταθεροποίηση με υγρό άζωτο και της εκχύλισης των υδρόφιλων μεταβολιτών, σύμφωνα με παραλλαγή της μεθόδου Bligh-Dyer. Επίσης, περιελάμβανε τα στάδια της λυοφιλίωσης των εκχυλισμάτων και της παραγωγοποίησης δύο σταδίων (μεθοξυαμίνωση και σιλυλίωση) των υδρόφιλων μεταβολιτών ούτως ώστε να καταστούν πτητικοί και αδρανείς. Ακολούθησε ο προσδιορισμός των παραγώγων με αέρια χρωματογραφία-φασματομετρία μαζών (GC/MS). Μετά από προ-επεξεργασία των δεδομένων για την ταυτοποίηση των ουσιών, επεξεργάστηκαν στατιστικά με διάφορες μεθόδους πολυμεταβλητής ανάλυσης με χρήση της διαδικτυακής πλατφόρμας MetaboAnalyst 4.0. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της ανάλυσης κύριων συνιστωσών (PCA) επιτεύχθηκε σαφής διαχωρισμός των δειγμάτων βάσει του χρόνου συντήρησης. Ανιχνεύθηκαν 27 σημαντικοί μεταβολίτες (VIP score >1), που ανήκουν σε διαφορετικές τάξεις όπως οργανικές ενώσεις, σάκχαρα, αμινοξέα, προϊόντα μεταβολισμού μικροοργανισμών, φωσφορικά και μη παράγωγα σακχάρων, αμίνες, βιταμίνες, αμινοξέα, προϊόντα αποσύνθεσης νουκλεϊνικών οξέων και άλλες ενώσεις Οι παραπάνω κατηγορίες διακρίθηκαν σε μεταβολίτες των οποίων η συγκέντρωση παρουσίαζε αυξητική τάση κατά την συντήρηση του φιλέτου στήθους κοτόπουλου και σε μεταβολίτες των οποίων η συγκέντρωση μειώθηκε κατά τη διάρκεια της συντήρησης. Επομένως, θα μπορούσαν να χαρακτηριστούν ως βιοδείκτες αλλοίωσης ή φρεσκότητας, αντιστοίχως. Τέλος, από τη σύγκριση των μεταβολωμικών δεδομένων με τα αντίστοιχα μικροβιολογικά και οργανοληπτικά δεδομένα, φάνηκε να υπάρχει συσχέτιση, ωστόσο απαιτείται περαιτέρω διερεύνηση.

In the current study, the application of metabolomics as a tool for freshness evaluation of chicken breast fillet was examined. The aim of this study was to determine the polar fraction of metabolites in chicken breast fillet by gas chromatography-mass spectrometry (GC/MS) during storage at various temperatures. Main goal was to find possible chemical indicators of spoilage-freshness and to gather information about the spoilage mechanism. For that purpose, the samples were maintained at four temperatures (0°C, 5°C, 10°C and 15°C). Additional goal was to correlate the microbial analysis and the sensory evaluation results with the metabolomics data, according to an evaluation scale created (1: desirable, 2: acceptable, 3: unacceptable). After sample preparation (weighing and stabilization with liquid nitrogen), isolation of the polar fraction of metabolites took place via extraction of hydrophilic metabolites, according to a modification of Bligh-Dyer method, followed by lyophilization of the extracts, derivatization (methoxyamination and silylation) of the hydrophilic metabolites and analysis of the derivatives with gas chromatography-mass spectrometry. After data pre-processing, they were statistically processed by various multivariate analysis methods using the MetaboAnalyst 4.0 web platform. According to the results of Principal Component Analysis (PCA) a clear separation of samples based on storage time was achieved. The 27 most important metabolites (VIP score> 1) that were detected, belonged to various classes such as organic acids, sugars, amino acids, metabolic products, phosphate and non-phosphate sugar derivatives, amines, vitamins, nucleic acid decomposition products and other compounds. Furthermore, the compounds were distinguished in metabolites whose concentration increased during storage and metabolites whose concentration decreased during storage of chicken breast fillets. Therefore, they could be classified as biomarkers of spoilage or freshness, respectively. Finally, there appeared to be a correlation between the metabolomics data and those of sensory evaluation and classical microbiological analysis, however further investigation is required.