小麦代谢组学技术及其研究进展

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。     

代谢组学在乳及乳制品中的研究进展

乳及乳制品的营养价值和安全品质一直是乳品行业关注的重点问题,从乳的生产到加工过程中小分子代谢物等营养成分会受到多种因素的影响,因此选择高效、快速的检测方法对提高乳品安全尤为重要。基于核磁共振、气相色谱-质谱、液相色谱-质谱、超高效液相色谱-四级杆飞行时间质谱的代谢组学技术已广泛用于乳及乳制品的研究。文章简单介绍了代谢组学的检测方法和数据分析,并重点介绍了代谢组学在乳(不同物种来源、泌乳期、地理纬度和健康情况)及乳制品(灭菌乳、乳粉、酸乳和乳酪)方面的研究进展,为后续研究提供了参考。     

色谱-质谱联用的食品组学技术在食品科学研究中的应用

食品组学是近年来新兴的利用基因组学、转录组学、蛋白质组学及代谢组学等系统生物学的分析思路和方法研究食品科学的一类技术,被广泛用于食品营养、食品安全及食品溯源等研究中。色谱与质谱的联用将色谱对复杂生物体系的高分离能力与质谱的高灵敏度、高分辨率、高选择性等优点相结合,具有分析速度快、定性定量结果准确、样品用量少等特点,是目前食品组学研究中一种强有力的检测技术。本文综述了基于色谱-质谱联用的食品组学技术的分析流程及该技术在食品营养品质、食品加工及贮藏、食品溯源及真伪鉴别、食品中农药残留、食品过敏原五个方面的应用,并提出了该技术的发展趋势及展望,旨在为食品科学与质量安全研究提供理论参考。     

代谢组学在发酵食品有毒代谢产物分析中的研究进展

食品发酵过程中可形成一些有毒代谢产物,对发酵食品产生了一定的安全隐患。代谢组学作为一门新兴技术,可对生物代谢过程中产生的小分子代谢产物实现实时分析与监测。应用气相色谱-质谱联用、离子色谱、反相高效液相色谱、高效液相色谱结合串联质谱、液相色谱-电喷雾电离飞行时间质谱等代谢组学技术分析酒饮料、葡萄酒、奶酪、香肠、酱油等食品中的有毒代谢产物,可实时监测食品发酵过程中的氨基甲酸乙酯、生物胺和亚硝酸盐的形成与变化状况,为提高发酵食品的安全控制水平和推动代谢组学在发酵食品领域的应用提供借鉴与参考。     

基于生物标志物监测动物生产中药物滥用的研究进展

动物生产中药物滥用问题一直是国内外关注的热点,常规筛查都是基于免疫学技术和色质谱联用技术对已知药物的检测,面对当前动物生产中药物滥用更新快、代谢快的现状,基于药物作用机理寻找生物标志物的筛查方法,可以有效监测药物的滥用。文中综述了基于实时荧光定量(qRT-PCR)技术验证基因表达差异及微阵列(microarray)技术寻找差异表达基因的转录水平的监测药物滥用生物标志物的最新研究成果;基于光谱和色谱技术验证代谢产物含量差异,及基于核磁共振(NMR)技术和高分辨率色谱-质谱联用技术如液相色谱-飞行时间质谱(LC-Q-TOF)技术、超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)技术等寻找更多代谢水平生物标志物的最新研究成果,转录组学和代谢组学的应用使得更多、高效、敏感的生物标志物的发现成为可能,文中还展望了基于生物标志物监测动物生产中药物滥用的发展趋势。     

烤烟醇化过程中的代谢物和脂质分析

为探明烟叶醇化过程中代谢物和脂质的变化规律,本研究采用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）和液相色谱-质谱联用仪（LC-MS）相结合的方法对不同产地烟叶醇化过程中的化学成分进行了代谢组学和脂质组学分析。结果表明,醇化后的烟叶中糖类、氨基酸、脂质和核苷酸等初级代谢产物的相对含量减少,黄酮类、苯衍生物、酚类和萜类化合物等次级代谢产物则增加;进一步研究发现,上述初级代谢产物的变化随醇化时间（1~7年）的增加而递减,而次级代谢产物呈现逐年递增的趋势。同一品种云烟87（YY87）在不同产地（广东和湖南）之间化学成分差异较大,主要为氨基酸和膜脂,而醇化后差异减小。综上所述,代谢组学和脂质组学方法能有效区分醇化和非醇化烟叶,并且能揭示不同醇化程度烟叶的特征及不同产地对烟叶化学成分的影响。     

脂质组学及其在营养与健康研究中的应用研究进展

脂质是生物体重要的大分子物质之一,结构和种类复杂,具有重要的生理功能。脂质代谢的异常可能引发诸如动脉粥样硬化等许多代谢疾病。脂质代谢组学是代谢组学的一个分支,是综合研究脂质代谢的一个重要手段。随着质谱与色谱联用技术的发展,脂质组学也得到快速发展。利用脂质组学研究脂质分子在代谢疾病中的作用受到越来越广泛的关注。本文主要介绍了脂质组学的研究方法,及其在人体脂质代谢疾病中的应用和研究进展。     

液质联用技术在食品真菌毒素检测中的研究进展

液相色谱-质谱联用技术,具有灵敏度高、选择性好、多种组分同时检测等技术优点,当前广泛应用于食品中真菌毒素检测。本文综述了近年来国内外液相色谱-质谱联用技术在食品真菌毒素检测中主要研究进展,讨论了食品中主要真菌毒素的检测方法,展望了液质联用技术在食品检测中的发展和应用前景,以期为从事食品质量控制和检测分析人员提供参考。     

基于UPLC-Q-Orbitrap高分辨质谱分析贵州红茶的品质特征

贵州红茶因其生态优势，具有优良的品质。为深入了解贵州红茶的品质特征，采用超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱技术（UPLC-Q-Orbitrap）对选取的3种贵州红茶（遵义红茶、普安红茶、石阡苔茶）中的非挥发性代谢产物进行非靶向代谢组学分析。结果表明，通过色谱-质谱联用分析，鉴定得到3种贵州红茶含有的96种代谢物，主要包括黄酮类、氨基酸及其衍生物、核苷酸及其衍生物、酚酸等。通过主成分分析（PCA）可有效区分开3种贵州红茶，且不同品种间存在显著差异，根据FC值、P值和VIP值筛选出3种贵州红茶间的23种差异代谢物。代谢通路分析表明，其主要代谢通路是黄酮类物质的代谢，这可能是3种红茶滋味差异的影响因素。本研究从代谢组学角度揭示3种贵州红茶的代谢物差异，为茶叶品种鉴别提供参考。     

强极性农药残留检测方法的研究进展

草甘膦等强极性农药大量应用于农业中,其本体及代谢物广泛残留于食品、土壤、水质及生态环境中,因其具有一定的毒害性,如何检测备受人们关注。本文对近年来强极性农药残留检测方法的研究进行了总结,包括衍生法-色谱-质谱联用、非衍生法-液相色谱-质谱联用、离子色谱及离子色谱-串联质谱、毛细管电泳法、ICP-MS或ICP-MS/MS与色谱的联用、快速检测技术（酶联免疫吸附法、免疫传感器法、离子迁移谱（IMS）法、分子印迹-化学传感器法、电化学法）等技术的研究现状和应用情况,为强极性农药及其代谢物残留检测提供参考。     

代谢组学在牛奶质量安全中的应用研究进展

牛奶作为一种老少皆宜的食品,具有丰富的营养价值。近年来,牛奶质量与安全问题受到广泛关注,鉴别牛奶质量与安全性成为乳制品研究的主要方向之一。牛奶中含有许多代谢物,包括主要营养元素以及药物残留。代谢组学作为研究食品质量与安全的一类重要方法,可以大规模、高通量的揭示食品的质量安全问题。该文综述了代谢组学技术在牛奶质量与安全领域的应用。分析了对不同品种奶牛、不同加热方式以及不同环境和饲粮条件下得到的牛奶代谢物差异与牛奶质量的相关性;并总结了代谢组学技术鉴定牛奶中药物残留的应用,该技术可识别牛奶掺假问题;同时归纳了不同技术方法在牛奶质量和安全领域应用的特点。总之,该文阐明了代谢组学在鉴定牛奶品质中的应用范围,总结了近年来代谢组学在牛奶质量和安全方面的进展。     

代谢组学在食品安全风险监测与评估中的应用

近年来,食品安全问题成为各国关注的焦点问题。食品安全风险监测工作正面临巨大的挑战。代谢组学技术作为一个新兴的重要研究技术,在食品质量与安全、临床诊断和环境科学等领域广泛应用,食品及其危害物残留对机体的影响等食品安全问题可用代谢组学的技术进行全面分析。随着仪器手段的创新以及化学计量学的发展,代谢组学将与基因组学、蛋白质组学和转录组学的数据库相互衔接,推动系统生物学的发展,为食品质量与安全研究提供一个高通量、高灵敏度、高准确性平台。本文主要介绍代谢组学的研究方法及其在食品安全风险监测与评估方面的应用,以推动我国在快速检测检验方面的技术进步和突破,从而达到保障食品安全的目的。     

代谢组学技术在植物源性食品研究中的应用研究进展

代谢组学以生物系统中的细胞在特定条件下所有小分子代谢物为研究对象,定性并定量描述生物内源性代谢物及其对内因和外因变化的应答规律。近年来代谢组学技术成为食品科学研究中不可或缺的工具,尤其是在以植物为原材料进行加工或直接食用的植物源性食品中,代谢组学技术广泛用于检测不易挥发性化合物。本文简要介绍代谢组学主要技术平台、研究流程和统计方法,着重论述代谢组学在植物源性食品的品质鉴定、安全性及防伪评估、原料动态监控以及食品分类中的应用现状及发展趋势。     

Review of the applications of metabolomics approaches in dairy science: From factory to human

Dairy products are nutritious and are increasingly consumed as an important dietary component in China. Exploring the factors that affect the nutritional quality of dairy products and ensuring their safety have become the main focus of dairy research. The composition of metabolites in dairy products is large and complex. The levels and types of metabolites vary according to various factors in the process from factory to human dining table. Therefore, metabolites might be used to assess the nutritional value, traceability and authenticity, and physiological function of dairy products. This review's main goal is to introduce the most recent developments and applications of metabolomics as an efficient tool for comprehensively characterising the composition and dynamic changes of metabolites in the area of food science and nutrition research in the process of getting dairy products from factory to human. The examples are taken from the most relevant metabolomics work published from 2018 to 2022, focusing on potential marker metabolites and metabolic mechanisms related to dairy product quality, authenticity/traceability and dairy intake monitoring. The future direction of metabolomics in the field of dairy science was also discussed. This information will provide a reference for the further application of metabolomics technology to Chinese dairy products to develop their quality, safety and nutritional value.     

基于核磁共振的代谢组学技术在肉品科学中的应用

核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)波谱分析利用具有自旋性质的原子核在感应磁场中的能级跃迁分析物质的化学组成和空间结构,基于NMR代谢组学技术主要利用生物体液的核磁共振谱图所提供的生物体内全部小分子代谢物的丰富信息,通过对这些信息的多元统计分析,定性或者定量分析所有小分子代谢物。由于这种技术具有独特的优势,因而在肉品科学中的应用受到广泛的关注。本文介绍了NMR基本原理、NMR波谱解析和NMR代谢组学数据处理方法,综述了NMR代谢组学技术在肉品科学中的应用,为进一步阐明小分子代谢物对肉品质的影响机理提供了支持。     

植物代谢组学及其在烟草上的应用进展

作为系统生物学的一个重要分支,代谢组学是一门研究生物体系受内外环境扰动后(基因的改变或环境的变化),其产生的小分子代谢物变化的科学。代谢组学已被广泛应用于天然药物开发、植物学、微生物学和食品安全等研究领域。本文对代谢组学的形成与发展、植物代谢组学研究方法及其在烟草中的应用进行了综述,并对植物代谢组学的发展及其在烟草中的应用进行了展望。认为代谢组学将在烟草基因功能解析、揭示代谢网络调控机理和提高烟草品质等生物技术应用方面发挥不可替代的作用。      

Review on metabolomics for food authentication

European and global food policies require that food put on the market is authentic, which means that the label declaration matches the composition and provenance of the food item. During the last decades conventional approaches such as the determination of certain major and minor components by wet chemistry of chromatographic methods have been used for food authentication. Although many of the traditional methods are still used because they are part of product standards, new approaches that could complement existing methodologies, such as metabolomics are emerging in food authentication applications. Metabolomics aims to study multiple metabolites in a cell, a tissue or an organism. The main advantage of metabolomic applications in food authentication makes use of its untargeted nature, which can enable the detection of emerging frauds. The purpose of this review is to summarise and describe the recent metabolomic applications in the area of food authentication and to discuss its current limitations and future potential.     

食源性致病菌单增李斯特菌检测技术的研究进展

单增李斯特菌是一种兼性厌氧性食源性致病菌,对低温、高盐及消毒剂的抵抗力很强,感染后可能产生低热、高热或其他全身性疾病,免疫力低下的人可能会引起肠胃炎、孕妇流产、早产或死产,甚至会产生脑膜炎。LM的传统检测方法是先进行增菌,再经过氧化氢酶试验、溶血试验、血清学试验等进行鉴定,操作性强、灵敏度高、成本低,但是检测周期长达7 d,无法对目标食物进行快速检测。本文综述了振动光谱学检测方法、免疫学检测方法、分子生物学检测方法、代谢组学检测法、生物传感器等食源性单增李斯特菌的检测方法,并比较其优缺点,以期为食品中LM的快速检测方法的研究提供参考。     

Early detection of food pathogens and food spoilage microorganisms: Application of metabolomics

BackgroundFood safety is a major issue, with a large number of people around the world suffering from illness due to the consumption of contaminated and unsafe food products. An early detection of food pathogens and spoilage microorganisms is an important step that can help to control a foodborne outbreak, thus avoiding the loss of a massive amount of food products.Scope and approachMetabolomics is generally a hypothesis generating tool that makes use of different analytical instruments to analyse as many metabolites as possible in a given biological sample. Metabolomics has already been successfully applied to different areas of food science. Here, I present metabolomics as a valuable tool for studying the metabolism of food pathogens and spoilage microorganisms.Key findings and conclusionsThe scientific area of metabolomics has improved tremendously over last decade. Due to the rapid development of instrumental platforms, it is now possible to analyse a wide range of metabolites present in food and produced by microorganisms. This approach has a high potential to determine biomarkers which can later be used for the development of early detection tools for food pathogens and spoilage microorganisms, thus ensuring a better management of food safety.     

基于色谱-质谱法分析食品中硝基咪唑类药物残留的研究进展

硝基咪唑类药物是一类具有抗菌、抗原虫作用的化合物,广泛用于兽禽饲料。硝基咪唑类物质及其代谢物的复杂性导致该类组分的检测困难且方法复杂繁琐。本文论述了硝基咪唑类兽药分析检测的研究背景和现状,并对国内外肉类食品中硝基咪唑类兽药残留的前处理方法及其检测方法进行综述,同时对硝基咪唑类药物及其代谢产物残留分析的研究方向进行了展望。