食品組學在生物活性化合物營養(yǎng)功能特性研究中的應用

1、    食品組學在生物活性化合物營養(yǎng)功能特性研究中的應用    隨著科學技術的迅猛發(fā)展，在生物學領域開展研究時，單一的研究方法無法解決全部問題，于是組學概念作為一種新興技術得以出現(xiàn)并應用，近年來的相關研究也不斷深入。其中，食品組學是將生物信息技術、組學分析技術相結合，對食品開展分析的方法，能夠幫助人們更好地了解食品、汲取營養(yǎng)。筆者結合自身經(jīng)驗，從生物活性化合物的類別和營養(yǎng)功能入手，介紹了食品組學的應用現(xiàn)狀，闡述了食品組學在生物活性化合物營養(yǎng)功能特性研究中的應用，以期提高食品的營養(yǎng)和安全特性。一、生物活性化合物的類別和營養(yǎng)功能1.類別。在食品生產(chǎn)加工中，生

2、物活性化合物作為功能基料，主要作用是提高體質、保持健康。在目前的研究成果中，生物活性化合物包含11類，其中多糖類及膳食纖維、甜味劑類、油脂類、維生素類、礦物元素類比較常見。2.營養(yǎng)功能。生物活性化合物的營養(yǎng)功能包括：（1）增強免疫力，典型代表是蛋白質、香菇多糖，可以消除致病的氧自由基，降低食品中氧自由基的含量。（2）延緩衰老，以銀耳多糖為代表，可以降低心肌組織中的脂褐質含量，提高臟器活力，對細胞損傷起到修復效果。（3）緩解疲勞，疲勞是因為肌肉細胞短暫缺血，生成大量腺苷酸，以硫辛酸為代表的生物活性化合物具有較強的抗氧化功能，能夠激發(fā)細胞活力，抵御機體疲勞。（4）抗腫瘤，生物活性化合物可以影響腫瘤

3、細胞合成dna，刺激t淋巴細胞產(chǎn)生抗體，從而抑制腫瘤細胞增殖生長。（5）調節(jié)血脂和血糖，降低血液粘稠度，促進血液循環(huán)，保護心血管系統(tǒng)。二、食品組學的應用現(xiàn)狀1.定義。簡單來說，食品組學是研究食品質量和營養(yǎng)問題的一種新技術，關注點在于食品安全，一方面提高食品的質量、追溯食物的來源，另一方面從分子水平來分析食品中各類活性物質的營養(yǎng)功能。目前，食品組學的應用主要是了解生物活性化合物的營養(yǎng)功能以及相關機制，如何從天然食物中提取出生物活性化合物，是整個研究工作的關鍵環(huán)節(jié)。2.工具方法。在食品組學中，常用的工具方法有四個：（1）基因組學?；蚪M學可以了解基因組結構，確定生物體的dna序列，將其用于食品分析

4、領域，一方面能夠評價作物改良效果，了解風味形成的原因;另一方面能夠指導病蟲害防治工作，提高環(huán)境適應能力。（2）轉錄組學。全局分析基因表達，可以分析生物活性成分對穩(wěn)態(tài)調節(jié)的影響及其在慢性疾病中的作用，還可以分析基因組在轉錄過程中的變化，常用技術是dna測序和微陣列技術。（3）代謝組學。這是研究生命系統(tǒng)的常用方法，例如細胞、組織、器官乃至整個生物體的代謝變化特征。結合實際應用，代謝組學主要有三種方法：一是靶分析，對目標物進行定量分析;二是代謝分析，重點研究特定的代謝途徑;三是代謝指紋，研究根據(jù)細胞環(huán)境而變化的代謝物模式。（4）蛋白質組學。以色譜、質譜技術為例，在食品藥品分析領域應用廣泛，2d電泳、

5、sds-page等技術也屬于蛋白質組學范疇。目前，蛋白質組學的應用范圍不斷擴大，涉及人體健康、生物醫(yī)學、植物研究、細菌病毒等，既能明確疾病發(fā)生機制，又能鑒定疾病標志物。三、食品組學在生物活性化合物營養(yǎng)功能特性研究中的應用1.轉錄組學的應用。轉錄組學可以分析食物在加工貯藏過程中的分子變化和部分毒素的形成機制，鑒定病原微生物基因和生物活性化合物的健康效應。以表達譜芯片和核糖核酸轉錄組測序技術（rna-seq）為例，可以得到轉錄組的完整特征，對數(shù)千個轉錄序列進行快速分析。國外學者采用轉錄組學，研究補充硫辛酸或限制能量對基因表達的影響，以大鼠為研究對象，結果證實限制能量，預防基因的表達會改變;限制能量

6、的同時補充硫辛酸，保護基因會過量表達。近年來，隨著人們生活水平的提高，糖尿病的發(fā)病率也在增高。一些生物活性化合物具有降糖功能，可用于糖尿病的防治工作。在一項研究中，研究人員對苦瓜、大蒜、番紅花的提取物進行分析，發(fā)現(xiàn)可以保護糖尿病動物中細胞的功能，從而發(fā)揮出抗糖尿病的        效果。2.代謝組學的應用。代謝組學的特點是對小分子進行定量分析，但是因為代謝產(chǎn)物較多、濃度動態(tài)變化，單一的技術方法無法滿足分析要求，因此可將代謝分析和代謝指紋技術聯(lián)合起來應用。比如，核磁共振技術（nmr）就是代謝分析和代謝指紋常用的技術方法，優(yōu)點是樣品制備簡單、適用范圍廣、穩(wěn)定

7、性和重現(xiàn)性高，缺點是靈敏度低。有學者采用nmr技術對枸杞漿果的結構進行鑒定，發(fā)現(xiàn)除了蘆丁、香草酸、咖啡酸以外，還有一種高含量的多酚，即n-阿魏酰酪胺二聚體。此外，質譜技術因分辨率高、靈敏度高，和分離技術相結合也是一種常用的分析方法。以肉桂為例，采用氣相色譜-質譜法分析在巨噬細胞中的抗炎活性，結果表明，通過調整一氧化氮、腫瘤壞死因子-的水平，可以發(fā)揮出抗炎活性。3.蛋白質組學的應用。蛋白質結構多樣，隨著外界環(huán)境的變化，自身也會發(fā)生改變，研究工作具有一定難度。儀器設備的更新和基因組測序技術的進步，推動了蛋白質組學的發(fā)展，可以監(jiān)測食物在加工前后的變化，定量分析致敏蛋白的含量。有學者以虎奶菇為對象，研

8、究其對乳腺癌細胞的影響，采用電泳分離技術和液相色譜-電噴霧靜電場-質譜技術，結果發(fā)現(xiàn)虎奶菇中的f5蛋白可以抵抗乳腺癌細胞增殖。在另一項研究中，研究人員制造心肌梗死大鼠模型，采用同位素標記法和液相色譜-電噴霧靜電場-質譜技術，分析植物中的活性成分對心肌損傷的影響，結果表明在植物化合物中，細胞壁多糖中的一些單糖可以改善心肌細胞，降低冠心病風險。另外，針對迷迭香提取物的研究發(fā)現(xiàn)，其可以降低結直腸癌的發(fā)生率，作用機制和蛋白質調節(jié)、rna轉錄修飾、氨基酸代謝等有關。4.多組學聯(lián)用。多組學聯(lián)用能夠突出不同組學技術的優(yōu)勢，發(fā)揮出協(xié)同增效的作用，其中，如何整合不同組學技術的數(shù)據(jù)，是研究人員的處理重點。在實際應用中，兩種組學技術聯(lián)用比較常見，例如有學者將轉錄組學和代謝組學相結合，對迷迭香提取物進行分析，發(fā)現(xiàn)鼠尾草酸、鼠尾草酚等多酚化合物具有抗增殖作用，并且進一步分析了這兩種化合物在作用機制上的差異。綜上所述，食品問題已經(jīng)成為人們生活中的一個關注重點，分析生物活性