Lipidomic Profiling–Based Identification of Novel Quality Markers Reflecting Freshness Changes in Triploid Oysters

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Oysters (Crassostrea gigas) have been a widely consumed seafood globally, and with their increasing demand in Europe, the United States, and Asia, they are recognized for their health benefits, unique flavor, and culinary versatility. South Korea's oyster industry holds a competitive position in global markets, especially in East Asia. However, challenges such as hygiene issues and rising seawater temperatures have weakened its global competitiveness. Triploid oysters, which are faster-growing and have superior texture and flavor compared to diploid oysters, have emerged as a promising alternative. Despite their advantages, the current hygiene standards for oysters, based on diploid oysters, are insufficient to accurately assess the freshness and spoilage of triploid oysters, which have distinct metabolic rates and lipid compositions.
This study aims to address these limitations by integrating traditional quality indicators (pH, VBN, color, taste, and aroma) with lipidomic analysis to identify key lipid markers associated with the freshness and hygiene of triploid oysters during refrigerated storage. The study demonstrates significant changes in biochemical and sensory parameters over 0, 2, and 4 weeks of storage. Lipidomic analysis revealed notable shifts in lipid profiles, particularly in lysophosphatidylethanolamine (LPE) 22:6, which were strongly correlated with traditional freshness indicators. Principal component analysis (PCA) and hierarchical clustering analysis showed clear separation between the 0-week and 2-4-week samples, highlighting the progressive deterioration in freshness and the potential of lipid-based markers as reliable indicators of spoilage.
This research also underscores the need for updated hygiene standards specific to triploid oysters. By understanding the molecular-level changes in lipid composition, this study contributes to the establishment of optimal storage conditions, shelf life, and more accurate quality control systems for triploid oysters. The results suggest that lipidomics can play a key role in enhancing quality management, ensuring food safety, and improving the competitiveness of the oyster industry globally. Moreover, further research integrating lipidomics-based analysis could lead to the development of new hygiene standards not only for triploid oysters but also for diploid oysters, marking a significant innovation in the field.

국문 초록 (Abstract)

굴(Crassostrea gigas)은 전 세계적으로 널리 소비되는 해산물로, 유럽, 미국, 아시아에서의 수요 증가와 함께 건강 효능, 독특한 맛, 다양한 요리 활용도로 잘 알려져 있습니다. 한국의 굴 산업은 특히 동아시아 시장에서 경쟁력 있는 위치를 차지하고 있습니다. 그러나 위생 문제와 해수 온도 상승 등의 도전 과제가 글로벌 경쟁력을 약화시키고 있습니다. 이에 비해 삼배체 굴은 일반 굴보다 빠르게 성장하고, 질감과 맛에서 우수한 특성을 지니고 있어 유망한 대안으로 떠오르고 있습니다. 그럼에도 불구하고 현재의 일반 굴을 기준으로 한 위생 기준은 삼배체 굴의 신선도와 부패를 정확하게 평가하는 데 부족합니다. 삼배체 굴은 대사율과 지질 구성이 다르기 때문입니다.
이 연구는 전통적인 품질 지표(산도, 휘발성 염기 질소, 색상, 맛, 향기 등)와 지질체 분석을 결합하여, 삼배체 굴의 냉장 저장 동안 신선과 관련된 주요 지질 마커를 식별하는 것을 목표로 합니다. 연구 결과, 저장 기간 0-4주 동안 생화학적 및 관능적 지표에서 중요한 변화가 나타났습니다. 지질체 분석은 특히 lysophosphatidylethanolamine (LPE) 22:6에서 두드러진 변화를 보였으며, 이는 전통적인 신선도 지표와 강한 상관관계를 보였습니다. 주성분 분석과 계층적 군집 분석은 0주와 2-4주 샘플 간에 뚜렷한 분리가 있음을 보여주었으며, 이는 신선도의 점진적인 저하를 나타내고 지질 기반 마커가 부패의 신뢰할 수 있는 지표가 될 수 있음을 시사합니다.
이 연구는 또한 삼배체 굴에 특화된 새로운 위생 기준의 필요성을 강조합니다. 지질 조성의 분자 수준 변화를 이해함으로써 이 연구는 삼배체 굴의 최적 저장 조건, 유통기한 설정, 보다 정확한 품질 관리 시스템 구축에 기여하고 있습니다. 연구 결과는 지질체 분석이 품질 관리 강화, 식품 안전 보장, 굴 산업의 글로벌 경쟁력 향상에 중요한 역할을 할 수 있음을 시사합니다. 또한, 지질체 분석 기반 연구가 삼배체 굴뿐만 아니라 일반 굴의 위생 기준 개발에도 기여할 수 있음을 보여줍니다

목차 (Table of Contents)

• I. Introduction 1
• II. Materials & Methods 5
• 2.1. Sample preparation 5
• 2.2. pH, color measurement 5
• 2.3. Volatile basic nitrogen (VBN) analysis 5
• 2.4. Taste analysis 6
• 2.5. Odor analysis 7
• 2.6. Lipid extraction 8
• 2.7. Lipidomics analysis 10
• 2.8. Statistical analysis 11
• 2.8.1. Correlation test 11
• 2.8.2. Random forest 12
• III. Result 14
• 3.1. Color change 14
• 3.2. Changes in pH and VBN during storage 16
• 3.3. Changes in taste profiles 18
• 3.4. Changes in odor profiles 23
• 3.5. Changes in lipidomic profiles 33
• 3.6. Storage-dependent alterations in freshness-related pathways 40
• 3.7. Correlation between freshness indicators and lipid profiles 42
• 3.8. Impact analysis of key lipids on freshness changes 44
• IV. Discussion 47
• V. Conclusion 50
• VI. References 52