代谢组学技术在烟草研究中的应用进展

简述了作为研究植物生理生化和基因功能新方法的代谢组学在烟草研究中的主要技术流程及其应用现状,归纳了不同生态环境和不同组织中烟草代谢物差异及产生原因,总结了生物和非生物胁迫及化学诱导处理等条件下的烟草生理生化变化及相关基因功能。最后提出了目前烟草代谢组学研究所面临的问题,并指出与其他组学整合应用是代谢组学在烟草研究领域的发展趋势。     

小麦代谢组学技术及研究进展

代谢组学是继基因组学和蛋白质组学之后新发展的一门学科,真正反映在生物体内已经发生的生命活动,揭示生物体在特定时间、特定条件下的整体功能性状态,为生物体内在规律的研究提供信息,在植物学研究中得到广泛关注。本研究主要介绍了代谢组学常用的高通量检测技术(如核磁共振、气相色谱-质谱联用、超高压液相色谱-四极杆飞行时间质谱联用等)、数据分析方法、检索数据库等,对比了不同检测方法的优缺点。小麦作为世界上的主要的粮食作物之一,在代谢组学方面也有相关研究。本文重点概述了发芽小麦代谢组学的研究现状,通过分析代谢物及小麦理化性质,揭示了小麦萌发的主要能量来自糖酵解,同时增加有益活性成分,为了解在代谢水平上的谷物种子萌发的生化机制及代谢产物发生的系列变化提供了理论基础。     

微生物代谢组学研究及应用进展

代谢组学是系统生物学的重要研究领域,具有独特的优势。近年来,微生物代谢组学这一新兴领域已受到广泛的关注,它不仅提供了代谢途径的广阔图谱,而且还阐明了微生物与宿主之间的相互作用机制。本文主要阐述了微生物代谢组学研究过程中样品制备、代谢物分析鉴定以及数据分析等主要研究方法,介绍了微生物代谢组学在乳酸菌、肠道菌群、病原菌以及食品和营养学研究领域中的研究进展及其应用,并讨论了微生物代谢组学中的主要问题和发展趋势。     

基于广泛代谢组学的荔枝果肉营养代谢物综合解析

采用基于超高效液相色谱-电喷雾四极杆飞行时间串联质谱法多反应监测模式的广泛靶向代谢组学对10 个荔枝品种的果肉中539 种代谢物进行鉴定,描述关于荔枝代谢物组成和丰度的全面信息。结果表明：荔枝果肉初生代谢物298 个（55.29%）,次生代谢物228 个（42.30%）;其中氨基酸及其衍生物（82 个,15.21%）、脂质（60 个,11.13%）、有机酸（59 个,10.95%）、核苷酸及其衍生物（53 个,9.83%）、糖类及醇类（25 个,4.64%）是主要的初生代谢物,黄酮（129 个,23.93%）、酚酸类（54 个,10.02%）、生物碱（31 个,5.75%）是主要的次生代谢物。采用主成分分析和聚类热图分析系统地比较10 个荔枝品种的代谢物,发现不同品种间存在明显的分组模式,共聚类为3 组且与品种之间的熟期及风味品质相对应。同时关注每类成分中相对含量大于1%的最重要的代谢物,揭示了各类代谢物对荔枝果肉营养的贡献,发现了γ-氨基丁酸、肌醇、石榴酸、葫芦巴碱几种丰度较高且具有特殊功效和营养的代谢物。鉴于荔枝的代谢产物鉴定与人们的营养与健康、果实风味及抗性有着密切的关系,本实验将为鲜食营养、栽培育种、综合利用提供理论依据和参考信息。     

Metabolomics of acid whey derived from Greek yogurt

Acid whey, a byproduct of Greek yogurt production, has little commercial value due to its low protein content and is also environmentally harmful when disposed of as waste. However, as a product of microbial fermentation, acid whey could be a rich source of beneficial metabolites associated with fermented foods. This study increases understanding of acid whey composition by providing a complete metabolomic profile of acid whey. Commercial and laboratory-made Greek yogurts, prepared with 3 different bacterial culture combinations, were evaluated. Samples of uncultured milk and cultured whey from each batch were analyzed. Ultra-high-performance liquid chromatography–tandem mass spectrometry metabolomics were used to separate and identify 477 metabolites. Compared with uncultured controls, acid whey from fermented yogurt showed decreases in some metabolites and increases in others, presumably due to the effects of microbial metabolism. Additional metabolites appeared in yogurt whey but not in the uncultured control. Therefore, the effect of microbial fermentation is complex, leading to increases or decreases in potentially bioactive bovine metabolites while generating new microbial compounds that may be beneficial. Metabolite production was significantly affected by combinations of culturing organisms and production location. Differences between laboratory-made and commercial samples could be caused by different starting ingredients, environmental factors, or both.     

代谢组学技术及其在食品鉴别中的应用

代谢组学作为系统生物学的一支,已被广泛应用到各个研究领域。主要简述了代谢组学技术及其在食品质量和产地来源鉴别中的应用,通过分析表明：代谢组学技术在食品质量检测、食品产地来源鉴别等方面有着很好的应用前景。但在实际应用中仍存有问题,有待进一步深入研究。     

Metabolomics of cancer cell cultures to assess the effects of dietary phytochemicals

Cancer is a multi-factorial disease and is a major cause of morbidity and mortality worldwide. Dietary phytochemicals have been used for the treatment of cancer throughout history due to their safety, low toxicity, and general availability. Several studies have been performed to elucidate the effects of dietary phytochemicals on cancer metabolism, and many molecular targets of phytochemicals have been discovered. In spite of remarkable progress, their effects on cancer metabolism have not yet been fully clarified. Recent developments in metabolomics allowed to probe much further the metabolism of cancer, highlighting altered metabolic pathways and offering a new powerful tool to investigate cancer disease. In this review, we discuss the main metabolic alterations of cancer cells and the potentiality of phytochemicals as promising modulators of cancer metabolism. We will focus on the application of nuclear magnetic resonance-based metabolomics on breast and hepatocellular cancer cell lines to evaluate the impact of curcumin and resveratrol on cancer metabolome with the aim to demonstrate the premise of this approach to provide useful information for a better understanding of impact of diet components on cancer disease.     

基于非靶标代谢组学的沙棘油真实性鉴别技术

采用非靶标代谢组学的方法，基于超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱（ultra-high performance liquid chromatography-quadrupole time-of-flight mass spectrometry，UPLC-QTOF-MS）开展沙棘油真实性鉴别技术研究。化学计量学分析表明，通过正交偏最小二乘判别分析可以对沙棘油及其对照油（葵花籽油、菜籽油和大豆油）进行有效区分；根据离子丰度和质量数进一步筛选和鉴定，得到不同种类食用油的14 种特征标识化合物，包括有机酸、醇类等，其中沙棘油有6 种，葵花籽油有3 种，菜籽油有4 种，大豆油有1 种。结果表明，基于UPLC-QTOF-MS非靶标代谢组学的方法可以用于沙棘油及其对照油的有效鉴别。     

代谢组学在营养学研究中的应用

代谢组学能从整体水平定量地考察饮食、生活习惯、生物活性物质、肠道菌群等对机体代谢造成的细微动态变化,并有望为营养需要量的研究、营养流行病学和营养相关疾病的研究提供新的策略。本文简要综述代谢组学在营养学研究中的应用进展。     

基于非靶向代谢组学鉴定不同蜜源蜂巢生物活性成分

蜂巢具有多种生物活性功能，但对其生物活性成分的研究鲜见。该研究采用液相色谱-四极杆飞行时间质谱（liquid chromatography-quadrupole time-of-flight mass spectrometry,LC-Q-TOF/MS）技术分析来自云南的4种不同蜜源蜂巢样本，筛选差异代谢物及生物活性物质。结果显示，蜜源为百花、草药及米团花的蜂巢均含有对人体有益的生物活性成分，且三者之间代谢物差异显著，以草药和米团花为蜜源的蜂巢生物活性物质更为丰富。两种蜂巢中共鉴定出45种活性物质，包括氨基酸及其衍生物、黄酮类化合物、有机酸及其衍生物、酚酸类物质、糖类物质、吲哚及其衍生物、辅酶和维生素类以及生物碱。非靶向代谢组学技术能够精准地揭示不同蜜源蜂巢的生物活性物质，为不同蜜源蜂巢的识别和评价提供技术参考。     

GC/MS代谢组学技术在食品分析中的应用进展

近年来，由于衍生化技术的发展，基于气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC/MS）的代谢组学技术正在成为分析挥发性化合物和非挥发性化合物的常用工具。该文从食品鉴别与鉴定、代谢物表征分析、非生物性应激反应评估、食品采后加工优化、食品生长和加工过程监测、食品质量评估与预测、食品货架期和保藏期评估等方面综述GC/MS 代谢组学技术在食品领域中的应用进展，为食品代谢组学研究及改进食品工业的生产过程提供参考。     

基于非靶向代谢组学的柑橘果皮褐斑病发生过程中代谢差异分析

以甜橙果实为试材,利用非靶向代谢组学研究采后柑橘不同褐斑病感染程度果皮中的代谢物差异。通过样本相关性分析、最小二乘判别分析、聚类分析和KEGG富集分析等方法,分析不同褐斑程度果皮中代谢物差异。结果表明:PE包装显著抑制柑橘果实褐斑指数,以无褐斑果皮样品为对照,共筛选出1 191个差异离子,在CK-42 d vs CK-0 d样本中,共筛选出107种显著差异代谢物,其中62个为上调,45个为下调,而在PE-42 d vs CK-0 d样本中共筛选出124种显著差异代谢物,其中65个为上调,59个为下调。经KEGG通路分析,代谢物主要分布在10条代谢途径中,代谢物数量富集最多的前3条通路分别是全局和总览图、其它次生代谢产物的生物合成、氨基酸代谢。经HMDB通路分析,代谢差异物主要分布在11条代谢途径中,差异代谢物数量富集最多的前5条通路分别是苯丙烷和聚酮化合物、脂质和类脂质类、有机杂环化合物、有机酸及其衍生物、苯甲酸酯类。研究结果有助于完善柑橘果皮褐斑病形成机制,可为提高柑橘保鲜效果提供参考。     

代谢组学在食品发酵研究中的应用现状及展望

介绍代谢组学的概念、特性和技术平台.综述代谢组学在食品发酵研究中的应用现状,包括发酵菌种筛选、分类和鉴定,功能基因研究和代谢途径解析,发酵过程调控和工艺优化等多个方面.分析当前存在的问题,并对代谢组学在食品发酵研究中的发展前景作展望.     

基于HS-SPME-GC-MS代谢组学技术分析不同系列白酒特征性化合物

本文创新性地将SPME-GC-MS检测手段和代谢组学数据处理技术结合应用于白酒特征化合物鉴定和真假区分中。17个白酒样品经顶空固相微萃取,富集酒中挥发性化合物。所得GC-MS数据集经代谢组学技术降维处理,经聚类分析真酒和假酒样品得到了正确的区分,同时其他酒系列所得分类结果基本符合实际酒样信息。在主成分分析中,提取了PC1和PC2两个主成分,解释了不同酒样品特征变量58.7%的方差信息,其中PC1为44.7%,真假酒霍特林椭圆区域区分明显,可视化效果直观。其他系列酒样也保持了对真实酒样信息的吻合。利用偏最小二乘判别分析法建立酒类相关模型,去除基酒样品以突出真假酒的物质区别,得出变量重要性表并且查库得出相关物质十二种,差异最显著的前三位特征化合物是乙酸丁酯、己酸异戊酯和己酸-1-甲乙酯。     

基于代谢组学分析工夫红茶发酵过程中代谢物的变化

以保靖黄金茶为原料,按照工夫红茶工艺进行加工,采用基于代谢组学的液质联用技术（LC-MS/MS）对发酵过程中的茶样进行检测,分析工夫红茶发酵过程中代谢产物的动态变化。结果表明,在发酵过程中,茶叶中代谢物呈现规律性动态变化;共筛选到493种差异代谢物,且这些差异代谢物的变化趋势以发酵2 h为节点可分为两个阶段,即发酵前期和发酵后期。发酵前期代谢物变化明显,物质代谢活跃,而发酵后期差异代谢物明显少于发酵前期,物质代谢减弱,且整个发酵过程中上调的差异代谢物数量均大于下调的差异代谢物数量;此外,对鉴定出的90种差异代谢物进行分析,结果显示,在红茶发酵过程中呈涩味的代谢物下调表达,可溶性糖、茶黄素类呈甜醇、鲜爽滋味的代谢物显著上调表达。本实验为探究工夫红茶发酵过程中的物质代谢调控机制提供了重要参考。     

基于靶向代谢组学分析嫁接对茶树代谢物的影响

为了探究茶树嫁接前后代谢物的差异,以“桃形叶”为接橞、“短接白毫”为砧木,采用切接法进行茶树嫁接。利用广泛靶向代谢组学技术对嫁接前后茶树中的物质进行检测,并结合主成分（PCA）分析和正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）等多元统计方法,研究嫁接前后茶树中代谢物的变化。结果表明,嫁接前后茶样中共检测到804种代谢物,其中105种代谢物具有显著的差异性;与嫁接前相比,嫁接后的茶样中有44种差异代谢物显著上调,61种差异代谢物显著下调,差异代谢物下调的数目大于上调;另外嫁接后的茶样中黄酮和氨基酸等物质的相对含量显著增加,而脂质和核苷酸及其衍生物等物质的相对含量则显著减少;此外,通过KEGG代谢通路的研究发现,这些差异代谢物主要分布在嘌呤代谢、烟酸酯和烟酰胺代谢、甘油磷脂代谢、类黄酮生物合成、黄酮和黄酮醇生物合成、光合生物的固碳作用、咖啡碱代谢、次级代谢产物的生物合成等20条代谢途径中,其中被KEGG注释到的差异代谢物有24种,主要以黄酮和核苷酸及其衍生物为主,且通路中大部分黄酮类物质显著上调,而核苷酸及其衍生物则显著下调。综上,品种“桃形叶”通过嫁接会使代谢物的含量发生显著的变化,这在一定程度上能够为嫁接茶树茶叶的加工和生产提供理论参考。