食品基质复杂,富含丰富的营养成分和小分子化合物。代谢组学可同时表征大量的化学分子和食品中的小分子代谢物信息,为食品代谢组学提供详细、准确的代谢物分析。大量的研究发现,在食品研究过程中,充分利用代谢组学这个研究工具,可建立灵敏、可靠、特异且快速的分析检测技术,使得食品中的小分子化合物的分离鉴定更加快速简单。然而,代谢组学作为目前研究比较火热的分析工具,在品质鉴定、产地溯源和加工储存产品质量监控等领域均具有广泛应用。接下来,就让小编给大家一一介绍吧。 1. 代谢组学鉴定假冒伪劣产品原料掺假是假冒伪劣食品生产过程中的常用手段,很难从味道或者颜色等外部感官上面进行区分。让我们一起来看看代谢组学如何识别假冒伪劣产品的真面目吧!如christy等利用色谱技术结合其他化学计量技术鉴别掺入豆油、玉米油和核桃油的假冒伪劣的橄榄油,经多元统计分析可以看出橄榄油和掺假橄榄油在代谢轮廓上面具有显著的不同,结合PCA分析可以100%的分辨橄榄油是否掺假。再比如vardin等通过傅里叶光谱技术分析纯石榴汁的掺假情况,通过构建主成分分析分类模型,揭示掺假的石榴汁(常会添加葡萄汁进行勾兑)与纯石榴汁之间的差异,为纯石榴汁和掺假石榴汁之间的分类和鉴定提供一种快速、灵敏、高通量且重现性好的分析手段。这些研究均表明通过代谢组学的方法可以快速、低成本的识别掺假的果汁饮料和油制品,为真假产品鉴定提供便捷的分析手段。 图1、橄榄油和掺假橄榄油的PLSDA分析图 2. 代谢组学追溯食品原料的产地
不同产地食品在营养成分及口感上面均存在一定的差异,那么如何进行区分呢?Vaclavik等研究团队利用LC-MS代谢组学技术对来自欧洲和美国2个不同地理环境的不同种类葡萄酒进行分类,结果表明矢车菊素-3-o-葡萄糖苷是葡萄酒分类的主要指标。Hong-seok等运用1H-NMR检测了不同品种(Campbell Early,Cabernet Sauvignon和Shiraz)和不同国家地区(法国、澳大利亚、美国加州和韩国)的葡萄酒的差异,发现主要差异的代谢物包含2,3-丁二醇、乳酸盐、乙酸盐、脯氨酸、琥珀酸盐、苹果酸盐、甘油、酒石酸盐、葡萄糖和酚类化合物。因此,通过代谢组学极大的促进了产品归属地的研究,不仅可以准确鉴定代谢物,而且可以构建多种代谢物图谱并对不同产地的食品进行区分,为食品的溯源提供可靠的研究方法。 图2、不同产地不同品种葡萄酒代谢物轮廓
3. 代谢组学监控食品加工过程
水果在生长成熟过程中,其内部的水分含量与状态、可溶性碳水化合物及油脂含量都会发生相应的变化。通过代谢组学对这些成分进行测定,可对水果成熟度进行判断。如le gall等研究了番茄成熟过程中茄红素等一系列代谢产物的动态变化,对番茄的成熟机制进行了解和预估,为如何加速番茄成熟速度提供研究基础。再如ku等利用1H-NMR和GC-MS技术研究绿茶发酵特征,结果表明绿茶在发酵过程中表儿茶素、表儿茶素-3-没食子酸酯、奎宁酸、caffeine和蔗糖随发酵过程的延长而不断增加。因此,通过代谢组学对食品加工过程进行检测,对优化加工工艺、发酵条件及产品品质具有较大研究意义。 图3、不同年份发酵的绿茶PCA分布图小编观点:
可以看出代谢组学在品质鉴定、产地溯源及加工储存过程中产品质量监控等方面均具有重要的应用。随着人们对健康意识的不断提高,食品质量及产品安全问题越来越受到了人们的重视。食品是一个基质较为复杂的体系,食品加工过程也必然会导致食品体系发生复杂的变化,甚至产生一些有害物质。因此需要一种能同时分析一个体系多组分的方法。在食品领域的研究过程中,可将食品看做一个体系,通过代谢组学对食品原料生产、加工、流通和消费等全过程中的质量安全进行把控,对食品加工前后发生变化的代谢物进行定性定量分析,进一步的建立强大而可靠的食品代谢组学数据库,为丰富食品领域的研究添砖加瓦,为食品工业的进步和生物技术的发展奠定良好的基础。 参考文献: 1.Nutrimetabolomics: AnIntegrative Action for Metabolomic Analyses in Human Nutritional Studies. NutritionalMetabolomics. 2019.2.NMR-basedmetabolomics in wine quality control and authentication. Chemical andBiological Technologies in Agriculture. 2017.3.The detection andquantification of adulteration in olive by near-infrared apectroscopy and chemometrics. Food chemistry. 2009.4.Anthentication ofpomegranate juice concentrate using FTIR spectroscopy and chemometrics. Foodchemistry. 2008.5.Magnetic resonance-basedmetabolomic characterization of wines by grape varieties and production areas.Food chemistry. 2008.6.Application of metabolomics in the analysis of manufacturing tpe of pu-erh and compositionchanges with different postfermentation year. Food chemistry. 2009. 封面图来源:Food metabolomics: from farm tohuman. Current Opinion in Biotechnology. 2016. |