Page 9 - 食品科学技术学报2019年第4期
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第 37 卷 第 4 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 陈摇 颖: 基于组学的食品表征识别与鉴伪研究 5
品 系 的 精 细 区 分, 甚 至 追 溯 到 特 定 的 生 物 个 以鉴定蛋白质种类,还可进行蛋白质定量 [78 - 79] ,为
体 [69 - 72] 。 例如,保守的看家基因通常用于种以上分 分析不同物种、产地、成熟阶段的食品蛋白质组分和
类水平的鉴别,进化适中的基因用于种的鉴别,变异 含量提供了新思路。
较快的基因用于亚种、株系的鉴别,而针对全基因组 基于蛋白组学的食品表征识别与鉴伪技术主要
扫描式指纹技术可用于个体鉴别。 以此建立的食品 可以归为两类,即基于凝胶(gel鄄based) 的方法和基
物种成分鉴别方法有许多成为各国食品检测标准甚 于质谱(MS鄄based) 的方法。 双向凝胶电泳(2鄄DE)
至国际标准。 是经典蛋白质凝胶技术,但存在诸如对低丰度蛋白
应用基因检测技术可以发现含量低至几个拷贝 质、疏水性蛋白质、极酸或极碱蛋白质的分离和检测
的基因,使食品物种成分的分析从常量水平进入痕 效果较差,难以实现规模化和自动化等缺点 [80] 。 质
量水平。 在方法设计时可依据食品加工程度选择单 谱技术的出现解决了这一问题。 质谱具有快速、灵
拷贝或多拷贝基因,以满足不同灵敏度的要求。 各 敏、准确的优点,一次实验可同时检测千余种蛋白
类高精尖仪器和配套的商品化试剂盒能大大缩短检 质,可应用于蛋白质的鉴定、翻译后修饰、表达差异
测时间,有助于提高操作的精准度,防止交叉污染。 分析、功能及互作分析等,是进行高通量蛋白质鉴定
但从富含多糖、多酚、单宁、色素及其他次生代谢物 和定量分析的最常用方法 [81] ,如,基质辅助激光解
质的食品或 DNA 含量较少的食品(如油脂)中提取 吸电离飞行时间质谱( matrix鄄assisted laser desorp鄄
DNA 的方法难度相对较大,使分子方法在该类产品 tion/ ionization time of flight mass spectrometry, MALDI鄄
的应用中受到一定局限 [73] 。 TOF鄄MS)技术、同位素标记相对和绝对定量(isobaric
此外,由于基因的数量水平和生物体的质量水 tags for relative and absolute quantitation, iTRAQ)、多
平并不等同,现代生物学技术对物种成分的鉴别大 反应监测(multiple reaction monitoring, MRM) 技术
多数停留在定性和半定量水平,精准定量问题仍是 等,促进了蛋白质组学方法在食品真伪鉴别中的
急需突破的瓶颈。 数字 PCR 技术的出现,为基于基 应用。
因组学技术的食品定量检测提供了新的思路。 目 目前,蛋白质组学已在物种鉴别、产地溯源、品
前,国内外也有不少学者开展了食品掺假的分子生 质识别、掺假鉴定等多个领域得以应用,涉及肉制
物学定量研究,进一步探索不同物种、不同组织材料 品、水产品、乳制品、果蔬制品、谷物及其制品、高附
的基因数量和样品质量之间的数学关系,希望找到 加值食品及保健食品等多类食品 [82 - 87] 。 通过蛋白
一种换算规律,实现从基因角度对食品成分进行定 质数据库,利用鉴定工具对蛋白质进行鉴定是蛋白
量检测 [49,74 - 76] 。 组学研究重要内容。 因此蛋白数据库的选择和拓
随着食品产业的发展,食品种类越来越多,成分 展,以及对蛋白质组学质谱数据进行大数据处理及
越来越复杂,同时对多物种进行定性定量检测的需 分析则显得尤为重要。 随着高分辨质谱以及新型生
求也越来越大。 近几年,基于高通量测序的宏条形 物信息学技术的发展和数据库的共享应用,基于蛋
码技术发展迅速,可以实现同时检测复杂样品中的 白组学的食品表征识别与鉴伪技术在食品真伪鉴别
多个物种的目的 [77] ,在食品物种鉴定方面显现出很 及品质识别研究中将有更加广阔的应用前景。
大的优势。 此外,随着测序技术的发展,单分子测序 2郾 3摇 基于代谢组学的食品表征识别与鉴伪技术
(single molecule sequencing, SMS) 或 第 三 代 测 序 代谢组学是通过高通量、高灵敏度和高分辨率
(third generation sequencing, TGS) 已经开始兴起并 的现代仪器,结合模式识别等化学计量学方法分析
得到应用,基于高通量测序的多物种鉴别技术的成 对生物体内所有代谢产物变化规律的一种研究方
本大大降低,将会在食品安全监管中成为不可或缺 法 [88] 。 通常代谢组学的研究对象是小于 1 500Da
的重要组成部分。 的小分子代谢物,但目前也有研究者将代谢组学的
2郾 2摇 基于蛋白组学的食品表征识别与鉴伪技术 研究范围扩展至脂质甚至元素,将脂质组学纳入其
蛋白质组学作为后基因组时代的一个新研究方 中。 无论是小分子代谢物、脂质还是元素,代谢组学
向,近几年发展迅速,已成为食品品质检测和安全控 的研究对象通常位于生理、生化活动调控的末端,能
制方面有力的研究工具。 蛋白质组学研究特定条件 反映生物体变化规律的整体性,也能对非特定目标
下蛋白质整体水平的存在状态及活动规律,不仅可 物进行检测。 与其他组学技术,其最大优势在于整