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。     

基于核磁共振的代谢组学技术在食品科学中的应用

基于核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)的代谢组学技术是组学研究中一个正在蓬勃兴起的技术,该技术专注于生物体中所有小分子代谢物的高通量分析,但在对食品的物质组成分析上也同样行之有效。该文就近年来该技术在食品科学领域的最新研究进展做一简要综述。     

基于核磁共振代谢组学分析不同品种草莓的化学成分差异

目的采用基于核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)的代谢组学方法对"丰香""久香""宁玉"和"甜查理"4个不同品种草莓进行指纹图谱比较和化学成分差异分析。方法采用主成分分析法综合评价4个不同品种草莓的整体分布状况;采用正交偏最小二乘判别分析法筛选并鉴别出引起不同草莓品种有所差异的潜在差异代谢物。结果研究发现,苹果酸在"丰香"草莓中含量最低,蔗糖含量则最高;蔗糖在"久香"草莓中的含量最低;丙氨酸、柠檬酸、天冬酰胺、D-葡萄糖和D-果糖在"宁玉"中含量最低;丙氨酸、苹果酸、柠檬酸、天冬氨酸和D-葡萄糖在"甜查理"中含量最高。结论基于NMR的代谢组学技术可以用于草莓品种的鉴别和化学成分的差异分析,并为草莓的品种溯源提供科学数据。     

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。      

基于代谢组学技术的神农百花蜜真实性鉴别

目的 通过非靶向代谢组学鉴定真实神农百花蜜特征标志物,并建立基于偏最小二乘(partial least squares,PLS)的神农百花蜜判别模型。方法 采用基于超高效液相色谱-四极杆串联飞行时间质谱(ultra performance liquid chromatography-quadrupole time-of-flight mass spectrometry,UPLC-Q-TOF-MS)的非靶向代谢组学方法分析神农百花蜜样本,利用V+S图、聚类热图和受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线确定真实神农百花蜜特征标志物,利用神农百花蜜特征标志物构建PLS判别模型。结果 多元统计分析结果显示,主成分分析(principal component analysis,PCA)和正交偏最小二乘-判别分析(orthogonal partial least squares-discriminant analysis,OPLS-DA)可以实现真实神农百花蜜和对照组蜂蜜的区分;分别在正、负离子模式下筛选出了19种和27种差异代谢物,其中13...     

葡萄籽提取物对健康人体尿液的代谢组学研究

目的:采用1H-NMR代谢组学技术研究口服葡萄籽提取物后人体尿液中内源性代谢产物的变化规律。方法:选择16名健康男生随机平均分成两组,即试食组（A）和对照组（B）。试食组每人每天口服葡萄籽提取物软胶囊2粒,连续14d,对照组连续服用安慰剂14d。分别收集试食组及对照组服药前（0d）和服药后（14d）的晨尿,运用1H-NMR代谢组学技术分析尿液中内源性代谢产物的变化及其规律。结果:与对照组相比,服药14d后,试食组人体尿液中乳酸水平下降,肌酐水平上升,且具有显著性差异（p<0.05,0.01）;结论:葡萄籽提取物（GSE）对人体尿液中内源性代谢产物的调节作用显著,涉及能量代谢和氨基酸代谢通路,对能量代谢的调节尤为显著,是一种很好的运动营养补充剂。1H-NMR代谢组学技术在运动科学研究中的应用前景广阔。      

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。     

代谢组学在食品品质研究中的应用进展

随着经济的快速发展和生活水平的不断提高,食品的营养价值、品质安全受到人们的广泛关注。代谢组学是继基因组学、转录组学和蛋白质组学后的一门新兴组学,日益成为食品科学研究中一种重要的分析技术。代谢处于生命活动调控的末端,相较于其他组学,代谢组学更接近表型。作为一种新型研究手段,代谢组学从整体水平上研究生命体代谢活动和状态,对生物体系中的小分子化合物进行定性定量研究,具有高通量、高灵敏性和高准确性等特点,可以有效克服传统方法的局限性。本文概述了代谢组学的概念、研究方法、分析技术,并介绍了近年来国内外对代谢组学在食品营养、食品安全、食品加工、食品溯源及转基因食品等方面的应用与研究进展,为后续研究提供参考。     

基于1H NMR的代谢组学技术在食品掺假及溯源分析中的研究进展

受产地、加工、贮存以及运输过程中的各种影响,引起食品的复杂性和可变性,导致食品的掺假及溯源分析具有一定的挑战性。现有的食品掺假溯源方法主要集中在理化测试及分子生物学技术等方面,相关鉴别的准确性有待提高。基于核磁共振氢谱（1H NMR）的代谢组学技术与多元统计分析相结合,可以完整地描述食品的整体特征,收集食品的产地、品质等信息,近来在食品领域应用较为广泛,已成为食品质量分析和溯源等的有力工具。本文阐述了1H NMR组学技术在农产食品掺假及溯源分析中的应用进展,在概述1H NMR技术原理的基础上,针对1H NMR与化学计量学分析方法的结合及其应用进行了介绍,对其在典型性食品的掺假及产地溯源上的研究进行了概括总结,旨在为1H NMR组学技术在食品品质分析中的研究及应用提供理论参考。     

代谢组学技术在食品产地溯源中的研究进展

食品产地溯源是建立产品质量安全追溯制度的重要环节之一,也是确保食品质量安全的必要手段。通过代谢组学技术分析产品的有机成分、同位素含量、有机化合物等特征成分,建立起能区分产品产地的溯源体系,增强消费者对食品安全的信心。综述了目前代谢组学技术在食品产地溯源中的应用研究情况,及不同技术各自的优缺点,并展望了今后代谢组学技术在食品产地溯源中的发展趋势。     

核磁共振氢谱-PCA-SVM回归法用于稀奶油中植脂奶油掺假定量分析

基于核磁共振氢谱-PCA-SVM回归方法,建立稀奶油中掺假植脂奶油的快速定量方法。核磁共振氢谱数据经分段积分、归一化等数据预处理后,利用PCA进行数据降维,采用交叉验证的方法对SVM中的参数进行优化,然后使用最优参数建立稀奶油中掺假植脂奶油比例的定量校准模型。将校正结果与PLS和SVM算法比较,并将所建立的3个模型用于测试集样本的预测。结果表明:基于PCA-SVM算法定量模型的RMSECV为3. 69,RMSEP为5. 87,训练集和测试集的R2分别为0. 987 5和0. 974 3,模型的稳定性、准确性以及模型的预测能力均优于PLS、SVM算法,且运行速度明显快于SVM算法。研究所建立的PCA-SVM模型表现出较好的模型稳定性和预测精度,结合核磁共振氢谱技术可以快速、准确地测定稀奶油中掺假植脂奶油含量,为规范市场上奶油蛋糕等烘焙制品的质量监管提供技术支持。     

NMR氢谱法分析市售奶油中的脂肪酸

在对奶油CDCl₃提取物¹H-NMR图谱主要信号峰归属的基础上,采用NMR氢谱法对市售的28个奶油中主要脂肪酸的相对摩尔含量进行了测定。结果显示,所测28个市售奶油中亚麻酸的相对摩尔含量为0.55%¹.00%,亚油酸为0.59%³.20%,丁酸为9.56%¹2.59%,油酸为13.18%²1.01%,共轭亚油酸为0.34%¹.10%,饱和脂肪酸为74.95%⁸4.44%,其中人体必需脂肪酸总量（亚麻酸、亚油酸、共轭亚油酸）为2.16%⁴.35%。此外,利用1D-TOCSY、J-RES、¹H-¹H COSY等多种NMR技术,鉴定出奶油中含有的1-戊烯成分,实现对食品复杂体系中非目标物的快速定性分析。      

NMR和GC-MS研究加热对奶油主要成分及香气化合物的影响

为深入了解加热过程中奶油主要成分和香气成分的变化机理,对加热前后奶油进行分析。利用核磁共振（nuclear magnetic resonance,NMR）技术分别对奶油中的极性组分和非极性组分进行定量分析,同时利用气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS）联用技术对加热前后奶油中的关键香气化合物进行鉴定。NMR分析表明,奶油中的极性组分主要为乳糖以及少量的游离氨基酸、游离脂肪酸和有机酸,非极性组分主要为甘油三酯以及少量的双甘酯和单甘酯。经加热后,极性组分含量大量减少,主要为乳糖和游离氨基酸,而非极性组分含量减少相对较小;GC-MS分析表明,短链脂肪酸和醛类含量增加相对较少,甲基酮、内酯和美拉德反应产物含量增加显著,其中甲硫基丙醛、麦芽酚和呋喃酮仅在加热后奶油中检出。结果表明加热过程中美拉德反应产物的形成和脂质来源化合物的增加分别造成了奶油中极性组分和脂肪酸的减少。该研究结果为奶油风味及产品研究提供了思路。     

延黄牛脂制备高纯度1,3-甘油二酯工艺

目的:提高延黄牛脂的附加值。方法:采用固定化脂肪酶Lipozyme RM IM为催化剂,牛油脂肪酸乙酯(乙醇解法自制)和甘油为原料制备1,3-甘油二酯,运用氢谱考察脂肪酶添加量、底物摩尔比、反应时间以及反应温度对粗反应混合物中1,3-甘油二酯含量的影响,并阐明醇解酯交换前后牛油与甘油二酯产物的脂肪酸组成变化。结果:1,3-甘油二酯合成最佳条件为脂肪酶Lipozyme RM IM质量分数为1%,底物摩尔比(n_{脂肪酸乙酯}∶n_甘油)2∶1,反应时间6 h,反应温度50℃。此条件下的1,3-甘油二酯生成率为72.5%,甘油酯得率为77%;纯化后纯度提高至90.79%。与原油(延黄牛脂)相比,甘油二酯产物中亚油酸和油酸含量分别升高了13.65%,6.47%,饱和度降低了7.17%。结论:延黄牛脂制备1,3-甘油二酯不仅能改变甘油酯结构,还可以改变牛脂的脂肪酸组成,降低其饱和度。     

温度对模拟白酒体系氢键缔合影响分析

采用氢谱核磁共振仪测定了在18~58℃下40%和60%体积分数乙醇-水溶液的白酒模拟体系的氢键缔合情况。发现随着温度的升高,体系内氢键缔合减弱甚至遭到破坏,质子间交换速度加快,缔合结构变化频率增加。还发现温度与各羟基质子化学位移间存在一定线性关系,并得出该体系是以强氢键缔合为主。以上结论从1H NMR谱图角度分析了储藏温度的升高促使酒体系口感的变化,并为该过程提供了数据支持。     

High-Resolution NMR and Magnetic Resonance Imaging (MRI) Studies on Fresh and Frozen Cod ( Gadus morhua) and Haddock (Melanogrammus aeglefinus)

Changes in the fish muscle from cod ( Gadus morhua ) and haddock ( Melanogrammus aeglefinus ) were investigated by high-resolution NMR and magnetic resonance imaging (MRI). Water- and salt-soluble extracts from fish stored at −20°C and −30°C were analysed by high-resolution proton NMR and enabled the identification of metabolites including trimethylamine oxide, trimethylamine (TMA) and dimethylamine. It was not possible to detect formaldehyde by NMR either in the stored fish samples or in spiked water or salt extracts even at high levels of formaldehyde addition, probably due to polymerisation. Systematic and controlled storage trials indicated the presence of dimethylamine at around 9 months for samples stored at −20°C, whereas no changes were detected at the control storage temperature of −30°C. A comparison of cod and haddock fillets stored for 1 year at −20 and −30°C confirmed the production of dimethylamine only in cod stored at −20°C. It was interesting to note that ‘fresh’ cod and haddock samples purchased from a local supermarket showed high levels of TMA indicating a breakdown of trimethylamine oxide to TMA by bacteria. TMA was not detected in the fish fillets especially obtained for the storage trials. MRI of fresh cod and fish stored at −8 and −30°C indicated that the fish half stored at −8°C exhibited dense lines or arches which are indicative of gaps in the tissue due to possible breakdown of the connective tissue. The images of fish stored at −30°C did not indicate any differences compared with the fresh fish. MRI also showed the presence of frozen and unfrozen areas in the fish non-destructively.     

利用NMR研究赤藓糖醇对糙米面包贮藏期间保水性的影响

利用低场核磁共振（nuclear magnetic resonance,NMR）及成像技术,研究赤藓糖醇和蔗糖对糙米面包贮藏期间保水性的影响。通过检测面包1H NMR弛豫时间、峰面积、核磁共振成像（magnetic resonance imaging,MRI）以及水分活度,得出贮藏期间面包结合水（弛豫时间T21）相对稳定,不易流动水（弛豫时间T22）和自由水（弛豫时间T23）逐渐减少,与蔗糖面包相比,添加赤藓糖醇的面包具有高水分含量和低水分活度的特点,MRI同样体现出添加赤藓糖醇的面包具有良好的保水性。     

基于核磁共振氢谱的葡萄酒真实性鉴别技术研究进展

随着人民生活水平的不断提高,葡萄酒在我国广泛受到消费者的喜爱。近年来中国葡萄酒市场日渐壮大,假冒现象日渐严重,因此,开展葡萄酒的真实性研究也变得至关重要。本文综述了国内外近16年来核磁共振氢谱(¹H-nuclear magnetic resonance,¹H-NMR)技术在葡萄酒真实性鉴别中的应用现状,重点阐述了¹H-NMR技术在葡萄酒产地、品种和年份真实性鉴别方面的研究进展,旨在为启迪和推动我国葡萄酒真实性鉴别及促进葡萄酒真实性鉴别的深入研究提供思路和借鉴。