Published July 20, 2024 | Version v1
Publication Metadata-only

Integrated Metabolomics and Metagenomics Unveiled Biomarkers of Antioxidant Potential in Fermented Brewer's Grains

Creators

  • 1. Guangdong Academy of Agricultural Sciences
  • 2. Ministry of Agriculture and Rural Affairs
  • 3. Nanchang Normal University
  • 4. University of Veterinary and Animal Sciences
  • 5. Shalamar Hospital
  • 6. University of Agriculture Faisalabad
  • 7. Ji Hua Laboratory

Description

About one-third of the global food supply is wasted. Brewers' spent grain (BSG), being produced in enormous amounts by the brewery industry, possesses an eminence nutritional profile, yet its recycling is often neglected for multiple reasons. We employed integrated metagenomics and metabolomics techniques to assess the effects of enzyme treatments and Lactobacillus fermentation on the antioxidant capacity of BSG. The biotreated BSG revealed improved antioxidant capability, as evidenced by significantly increased (p < 0.05) radical scavenging activity and flavonoid and polyphenol content. Untargeted metabolomics revealed that Lactobacillus fermentation led to the prominent synthesis (p < 0.05) of 15 novel antioxidant peptides, as well as significantly higher (p < 0.05) enrichment of isoflavonoid and phenylpropanoid biosynthesis pathways. The correlation analysis demonstrated that Lactiplantibacillus plantarum exhibited strong correlation (p < 0.05) with aucubin and carbohydrate-active enzymes, namely, glycoside hydrolases 25, glycosyl transferases 5, and carbohydrate esterases 9. The fermented BSG has potential applications in the food industry as a culture medium, a functional food component for human consumption, and a bioactive feed ingredient for animals.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يتم إهدار حوالي ثلث الإمدادات الغذائية العالمية. تمتلك حبوب الجعة المستهلكة (BSG)، التي يتم إنتاجها بكميات هائلة من قبل صناعة الجعة، ملفًا غذائيًا بارزًا، ومع ذلك غالبًا ما يتم إهمال إعادة تدويرها لأسباب متعددة. استخدمنا تقنيات ميتاجينوميكس والأيض المتكاملة لتقييم آثار علاجات الإنزيم وتخمير الملبنة على قدرة مضادات الأكسدة من BSG. كشف BSG المعالج حيويًا عن قدرة محسنة مضادة للأكسدة، كما يتضح من زيادة نشاط الكسح الجذري بشكل كبير (p < 0.05) ومحتوى الفلافونويد والبوليفينول. كشفت عمليات الأيض غير المستهدفة أن تخمير العصيات اللبنية أدى إلى تخليق بارز (p < 0.05) من 15 ببتيدًا جديدًا مضادًا للأكسدة، بالإضافة إلى إثراء أعلى بكثير (p < 0.05) لمسارات التخليق الحيوي للإيزوفلافونويد وفينيل بروبانويد. أظهر تحليل الارتباط أن Lactiplantibacillus plantarum أظهرت ارتباطًا قويًا (p < 0.05) مع إنزيمات الأوكوبين والكربوهيدرات النشطة، وهي هيدرولازات الجليكوسيد 25، وناقلات الجليكوسيل 5، وإسترازات الكربوهيدرات 9. يحتوي BSG المخمر على تطبيقات محتملة في صناعة الأغذية كوسيط استزراع، ومكون غذائي وظيفي للاستهلاك البشري، ومكون علف نشط بيولوجيًا للحيوانات.

Translated Description (French)

Environ un tiers de l'approvisionnement alimentaire mondial est gaspillé. Le grain usé des brasseurs (BSG), produit en quantités énormes par l'industrie brassicole, possède un profil nutritionnel éminent, mais son recyclage est souvent négligé pour de multiples raisons. Nous avons utilisé des techniques intégrées de métagénomique et de métabolomique pour évaluer les effets des traitements enzymatiques et de la fermentation de Lactobacillus sur la capacité antioxydante du BSG. Le BSG biotraité a révélé une capacité antioxydante améliorée, comme en témoigne l'augmentation significative (p < 0,05) de l'activité anti-radicalaire et de la teneur en flavonoïdes et en polyphénols. La métabolomique non ciblée a révélé que la fermentation de Lactobacillus a conduit à la synthèse prédominante (p < 0,05) de 15 nouveaux peptides antioxydants, ainsi qu'à un enrichissement significativement plus élevé (p < 0,05) des voies de biosynthèse des isoflavonoïdes et des phénylpropanoïdes. L'analyse de corrélation a démontré que Lactiplantibacillus plantarum présentait une forte corrélation (p < 0,05) avec l'aucubine et les enzymes actives sur les glucides, à savoir les glycoside hydrolases 25, les glycosyl transférases 5 et les glucide estérases 9. Le BSG fermenté a des applications potentielles dans l'industrie alimentaire en tant que milieu de culture, composant alimentaire fonctionnel pour la consommation humaine et ingrédient alimentaire bioactif pour les animaux.

Translated Description (Spanish)

Aproximadamente un tercio del suministro mundial de alimentos se desperdicia. El grano gastado de los cerveceros (BSG), producido en enormes cantidades por la industria cervecera, posee un perfil nutricional eminente, sin embargo, su reciclaje a menudo se descuida por múltiples razones. Empleamos técnicas metagenómicas y metabolómicas integradas para evaluar los efectos de los tratamientos enzimáticos y la fermentación de Lactobacillus sobre la capacidad antioxidante de BSG. El BSG biotratado reveló una mejor capacidad antioxidante, como lo demuestra el aumento significativo (p < 0.05) de la actividad de eliminación de radicales y el contenido de flavonoides y polifenoles. La metabolómica no dirigida reveló que la fermentación de Lactobacillus condujo a la síntesis prominente (p < 0.05) de 15 nuevos péptidos antioxidantes, así como a un enriquecimiento significativamente mayor (p < 0.05) de las vías de biosíntesis de isoflavonoides y fenilpropanoides. El análisis de correlación demostró que Lactiplantibacillus plantarum exhibió una fuerte correlación (p < 0.05) con aucubina y enzimas activas en carbohidratos, a saber, glucósido hidrolasas 25, glucosil transferasas 5 y esterasas de carbohidratos 9. El BSG fermentado tiene aplicaciones potenciales en la industria alimentaria como medio de cultivo, componente alimentario funcional para el consumo humano y como ingrediente bioactivo de piensos para animales.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
كشفت الأيض المتكامل والميتاجينوميات عن المؤشرات الحيوية لإمكانات مضادات الأكسدة في حبوب الجعة المخمرة
Translated title (French)
La métabolomique et la métagénomique intégrées ont dévoilé des biomarqueurs du potentiel antioxydant dans les grains de brasserie fermentés
Translated title (Spanish)
Metabolómica y metagenómica integradas revelaron biomarcadores de potencial antioxidante en granos fermentados de cerveza

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4400911600
DOI
10.3390/antiox13070872

Is supplement to
https://openalex.org/W4297131566 (Other)
https://openalex.org/W4285082713 (Other)
https://openalex.org/W3195915274 (Other)
https://openalex.org/W3158976456 (Other)
https://openalex.org/W3156493549 (Other)
https://openalex.org/W2487541429 (Other)
https://openalex.org/W2210738511 (Other)
https://openalex.org/W2080583581 (Other)
https://openalex.org/W2017364432 (Other)
https://openalex.org/W1910109602 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1122866445
  • https://openalex.org/W155794102
  • https://openalex.org/W1972943340
  • https://openalex.org/W1975938392
  • https://openalex.org/W1979175033
  • https://openalex.org/W1984124467
  • https://openalex.org/W1991497480
  • https://openalex.org/W2000693584
  • https://openalex.org/W2020108404
  • https://openalex.org/W2031614018
  • https://openalex.org/W2034697434
  • https://openalex.org/W2045204781
  • https://openalex.org/W2048474425
  • https://openalex.org/W2057347554
  • https://openalex.org/W2062184988
  • https://openalex.org/W2082667394
  • https://openalex.org/W2090202362
  • https://openalex.org/W2095446796
  • https://openalex.org/W2101891452
  • https://openalex.org/W2107966909
  • https://openalex.org/W2108892241
  • https://openalex.org/W2111480947
  • https://openalex.org/W2113679889
  • https://openalex.org/W2116060738
  • https://openalex.org/W2129309205
  • https://openalex.org/W2135161449
  • https://openalex.org/W2139243915
  • https://openalex.org/W2139760555
  • https://openalex.org/W2143485490
  • https://openalex.org/W2152252699
  • https://openalex.org/W2169368282
  • https://openalex.org/W2170747616
  • https://openalex.org/W2186703073
  • https://openalex.org/W2298470318
  • https://openalex.org/W2523317104
  • https://openalex.org/W2560025578
  • https://openalex.org/W2565383127
  • https://openalex.org/W2584786748
  • https://openalex.org/W258626011
  • https://openalex.org/W2593244669
  • https://openalex.org/W2594997627
  • https://openalex.org/W2605968515
  • https://openalex.org/W2622730678
  • https://openalex.org/W2623298210
  • https://openalex.org/W2740695644
  • https://openalex.org/W2745704436
  • https://openalex.org/W2747898756
  • https://openalex.org/W2789740507
  • https://openalex.org/W2803328587
  • https://openalex.org/W2894392691
  • https://openalex.org/W2902448176
  • https://openalex.org/W2913761880
  • https://openalex.org/W2951912016
  • https://openalex.org/W2962220531
  • https://openalex.org/W2969984523
  • https://openalex.org/W2990898902
  • https://openalex.org/W2998828278
  • https://openalex.org/W3002751128
  • https://openalex.org/W3006812883
  • https://openalex.org/W3011686755
  • https://openalex.org/W3037642657
  • https://openalex.org/W3046449864
  • https://openalex.org/W3049198931
  • https://openalex.org/W3093951682
  • https://openalex.org/W3112757840
  • https://openalex.org/W3124304360
  • https://openalex.org/W3157726893
  • https://openalex.org/W3165247325
  • https://openalex.org/W3167917803
  • https://openalex.org/W3169679297
  • https://openalex.org/W3187142103
  • https://openalex.org/W4200062268
  • https://openalex.org/W4200236512
  • https://openalex.org/W4206128335
  • https://openalex.org/W4206672704
  • https://openalex.org/W4210969963
  • https://openalex.org/W4214750327
  • https://openalex.org/W4220882561
  • https://openalex.org/W4225115454
  • https://openalex.org/W4225422674
  • https://openalex.org/W4245889981
  • https://openalex.org/W4281629855
  • https://openalex.org/W4285012109
  • https://openalex.org/W4293245766
  • https://openalex.org/W4306777981
  • https://openalex.org/W4319317298
  • https://openalex.org/W4377158064
  • https://openalex.org/W4377982072
  • https://openalex.org/W4385607410
  • https://openalex.org/W4385812809
  • https://openalex.org/W4386417597
  • https://openalex.org/W4387955572
  • https://openalex.org/W4388996613
  • https://openalex.org/W4389262220
  • https://openalex.org/W4390349529
  • https://openalex.org/W4391752820
  • https://openalex.org/W4395112769
  • https://openalex.org/W4398169283