A comparative metabolomics of various citrus fruits using targeted metabolite profiling on GC-MS/MS

Abstract

The purpose of this study was to isolate the flesh and peel of Miyamoto(Citrus unshiu Marcow), Hanlabong(Citrus hybrid Shiranuhi), Redhyang(Citrus hybrid Kanpei), Hwangkeumhyang(Citrus hybrid Beni Madonna), among citrus fruits, one of the most commonly consumed fruits in Korea, and then compare the metabolites with metabolomics, separately. Fruits were analyzed in GC-MS/MS using a derivatization method that improves and allows better separation. Based on the analyzed data, the primary screening was selected using score scatter plot of the Principal Component Analysis (PCA) and ANOVA, which is a statistical tool, and then more precisely using the Partial Least Squares Discriminant Analysis (PLS-DA). The substance which specified the sample of each citrus fruits were identified. For Miyamoto, n-acetylneuraminic acid, glucono-1,5-lactone and inositol in flesh, In addition methionine and tyramine in the skin were identified as specific substances. In case of Hallabong, gluconic acid, 2-deoxy-glucose and 4-hydroxyphenylpyruvic acid in flesh, o-acetylserine, pentadecanoic acid, hippuric acid in peel, tyramine, octopamine and coniferyl alcohol in the flesh of Hwangkeumhyang, and xamic acid, putrescine and xanthosinein the peel were identified as the specific substances. According to Redhyang adenine, 2-amino-octanoic acid and valproic acid were in flesh, cystathionine, spermidine and thymidine in the skin were identified.

본 연구는 한국에서 많이 소비되는 과일 증 하나인 감귤류 중 미야모토귤, 황금향, 한라봉, 레드향의 과육과 껍질을 분리한 후, 대사체학 (metabolomics) 을 적용하여 각각 생체 대사물질을 비교 하였으며, 분석 감도를 향상 시켜주고, 더 나은 분리를 할 수 있게 해주는 유도체화 방법을 이용하여 GC-MS/MS 에서 분석하였다. 분석한 자료를 바탕으로 통계 도구인 Principal Component Analysis (PCA) 의 score scatter plot 과 ANOVA를 사용하여 1차 적으로 선별해 준 후, Partial least squares Discriminant Analysis (PLS-DA) 를 이용하여 보다 세밀하게 감귤류 각각의 시료를 특정하는 물질을 확인하였다. 미야모토귤의 경우 과육에서 n-acetylneuraminic acid, glucono-1,5-lactone 그리고 inositol, 과피의 경우 methionine과 tyramine들이 이 시료를 특정하는 물질로 나타났고. 한라봉의 경우 과육에서 gluconic acid, 2-deoxy-glucose 그리고 4-hydroxy-phenylpyruvic acid이 과피에서 o-acetylserine, pentadecanoic acid, hippuric acid 으로 나타났으며, 황금향의 경우 과육에서 tyramine, octopamine 그리고 coniferyl alcohol이, 과피의 경우 xamic acid, putrescine, xanthosine등이 다른 시료에 비해 많이 나타났다. 레드향의 경우 과육에서 adenine, 2-aminooctanoic acid and valproic acid, 과피에서 cystathionine, spermidine 그리고 thymidine이 시료를 특정하는 물질로 나타났다.