项目文章 | 西南大学联合贵州省茶叶研究所利用蛋白多组学深度解读灵芝发酵茶从粗老叶到高品质茶的分子密码！
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当前茶叶资源存在浪费问题，大量粗老茶叶因品质不佳被废弃，亟需高值化利用技术。外源接种灵芝发酵可有效提升茶叶风味与品质。咖啡因等生物碱是茶叶苦味核心，其代谢直接决定口感，但现有研究仅关注单一代谢物，未从蛋白-代谢层面解析灵芝调控生物碱的机制，缺乏分子证据。
近日，西南大学联合贵州省茶叶研究所在著名期刊Food Research International上发表了一篇题为“Metabolomic and proteomic analysis reveals the metabolic changes of alkaloids in Ganoderma lucidum fermented tea”的研究。本研究采用广靶代谢组、TMT标记定量蛋白组结合PRM靶向验证的技术方案，建立“代谢-蛋白”关联网络，填补现有研究缺口，为粗老茶叶高值化利用及灵芝发酵调控茶叶品质提供理论支撑。
百谱生物为该研究提供了TMT蛋白质组和PRM蛋白质组检测服务！
期刊名称：Food Research International
影响因子：8
发表时间：2026年4月
发表单位：西南大学、贵州省茶叶研究所
研究方法：广靶代谢组+TMT蛋白质组+PRM蛋白质组
研究思路：
材料方法
1.实验材料
原料：黔湄601绿茶（粗老叶）
菌种：灵芝“梵芝1号”
样品：发酵0d/5d/10d/15d/20d+干燥成品GLFT
2.核心技术
代谢组：UPLC-QTRAP-MS/MS，广靶检测次生代谢物
蛋白组：TMT标记定量，鉴定差异表达蛋白
靶向验证：PRM平行反应监测，验证关键蛋白
数据分析：PCA、差异筛选、KEGG/GO富集、相关性分析
感官评价：5人专业评审团，对茶叶外形、汤色、香气、滋味等评分
研究结果
流程：菌株驯化→绿茶灭菌→接种→25℃发酵20d→70℃干燥→GLFT成品
关键：灵芝经茶汁梯度驯化，适配茶叶环境，发酵更稳定。
图1 GLFT生产工艺示例展示
- 共鉴定2155种次生代谢物，生物碱占10.4%。
- PCA显示：未发酵样（F0d）与发酵样显著分离，不同发酵阶段样本聚类清晰，数据可靠。
- 差异代谢物：共筛选832种；发酵期以下调为主，干燥期大量上调积累。
图2 代谢物变化总结
- 筛选11种关键差异生物碱：咖啡因、茶碱、可可碱、甜菜碱、N-甲基烟酸等。
变化规律：
- 嘌呤类（咖啡因/茶碱/可可碱）：发酵期逐渐积累，15–20d达峰，干燥后略降。
- 甜菜碱：持续下降，GLFT最低。
- N-乙基金雀花碱/千里光宁：发酵期稳定，干燥后骤升。
- KEGG富集：主要富集在咖啡因代谢、甘氨酸/丝氨酸/苏氨酸代谢通路。
图3 加工过程中生物碱及其相关代谢物的相对含量变化，B代谢物富集气泡图
- 共鉴定3031种蛋白，筛选1207个差异蛋白。
阶段特征：
- 0–5d：差异蛋白最多，灵芝作用最剧烈，蛋白以合成为主。
- 5–10d：差异蛋白最少，过程平稳。
- 15–20d、干燥期：蛋白以下调降解为主。
- 功能注释：GO/KEGG/COG三库共注释877个核心蛋白，构成发酵调控网络。
图4 A.不同发酵组间蛋白质含量差异的比较；B.加工过程中样品蛋白质信息的PCA图；C.所有蛋白质GO注释；D.所有蛋白质COG注释；E.所有蛋白质KEGG注释；F.三个数据库注释结果的韦恩图
- 筛选24个生物碱代谢核心差异蛋白。
关键蛋白：
- UOX（尿酸氧化酶）：调控咖啡因等嘌呤生物碱代谢。
- SHMT（丝氨酸羟甲基转移酶）：通过甘氨酸/丝氨酸/苏氨酸通路间接调控生物碱。
- 甜菜碱、N-甲基烟酸相关蛋白：集中在氨基酸代谢、氧化还原、氮代谢通路。
- 相关性：多数蛋白与对应生物碱显著正相关，部分呈负相关。
图5 A.生物碱代谢物与关键差异表达蛋白之间的相关性分析；B.展示部分关键蛋白与某些生物碱代谢物之间相关性的桑基图；C.展示部分关键蛋白与某些生物碱代谢物之间相关性的桑基图；D.展示部分关键蛋白与某些生物碱代谢物之间相关性的桑基图
- 对30个关键蛋白靶向定量，18个显著差异。
核心蛋白：
- VOC结构域蛋白、叶绿体核糖体循环因子：发酵初期极显著上调，参与氧化应激响应。
- SHMT（A0A7J7H649、A0A7J7I2J8）：变化最显著，证实其在氨基酸-生物碱代谢中的核心作用。
- 结论：PRM结果与TMT蛋白组高度一致，数据可靠。
图6 A.PRM分析流程；B.目标蛋白相关性分析；C.目标蛋白PCA分析
- 核心枢纽：乙醛酸代谢连接咖啡因降解、甜菜碱转化、精胺合成。
关键流向：
- 咖啡因→1,3,7-三甲基尿酸→乙醛酸循环
- 甜菜碱→甘氨酸→氨基酸/生物碱前体
- 腐胺→N-甲基烟酸→吡啶类生物碱
- 机制：灵芝通过调控氨基酸代谢，间接重塑生物碱谱，降低苦涩、优化风味。
图7 咖啡因及其他生物碱代谢途径
研究总结
- 品质提升：灵芝发酵让粗老绿茶感官评分从79.8升至91.1，汤色红亮、滋味甜醇、无苦涩。
- 代谢规律：发酵重塑生物碱组成，嘌呤生物碱适度积累，甜菜碱持续下降，干燥驱动特征物富集。
- 核心机制：24个关键蛋白（尤其是SHMT、UOX）通过氨基酸代谢通路，间接调控生物碱转化。
- 应用价值：为灵芝发酵茶品质精准调控、粗老茶叶高值化提供理论与分子靶点。
- 科学创新：首次建立“灵芝发酵-蛋白调控-生物碱代谢”的关联网络，填补真菌-茶叶互作机制空白。
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