動(dòng)物品質(zhì)風(fēng)味專題 | 組學(xué)技術(shù)揭曉美食背后的故事

邁維代謝

2023.4.23

?前言

“民以食為天，食以味為先”，食物的香味、滋味、色澤、多汁性、質(zhì)地、嫩度、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值等都是評(píng)價(jià)食物品質(zhì)風(fēng)味的重要指標(biāo)，影響品質(zhì)風(fēng)味的因素主要有四個(gè)方面：品種選育、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、飼養(yǎng)管理和加工儲(chǔ)存。

①品種選育，不同類型的肉制品具有不同的風(fēng)味，牛、羊、豬、雞由于品種不同，其肉品的風(fēng)味各異，這是因?yàn)檫z傳性能決定的，即使是同種動(dòng)物，不同品種間品質(zhì)風(fēng)味差異也極為顯著；

②營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，糖類、蛋白質(zhì)和脂肪是生物3大營(yíng)養(yǎng)素，可以為機(jī)體提供能源，同時(shí)，這3大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)也是食物重要的風(fēng)味前體物質(zhì)，它們代謝和降解生成的小分子物質(zhì)賦予食物各自獨(dú)特的風(fēng)味特征；

③飼養(yǎng)管理，飼料營(yíng)養(yǎng)水平與配制飼料的種類、數(shù)量不同也是影響動(dòng)物肉品質(zhì)風(fēng)味的重要因素，飼料的營(yíng)養(yǎng)水平會(huì)顯著影響肌肉組織中的成分如脂肪、蛋白質(zhì)和水分等；飼養(yǎng)管理方式的不同也會(huì)對(duì)肉質(zhì)風(fēng)味產(chǎn)生很大影響，例如推遲出欄時(shí)間，增加出欄體重，將是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)風(fēng)味豬肉的最好手段；

④加工儲(chǔ)存，烹調(diào)方式的不同影響著食物最終的風(fēng)味；在運(yùn)輸和屠宰過(guò)程中畜禽很容易發(fā)生應(yīng)激反應(yīng)會(huì)影響屠宰后肉品的酸化速度和程度，對(duì)肉品產(chǎn)生不利影響；肉中的蛋白質(zhì)，碳水化合物通過(guò)微生物和一系列酶的作用下可以生成羧酸、醇類和酯類等風(fēng)味物質(zhì)。

組學(xué)研究案例

近年來(lái)，由于組學(xué)技術(shù)可以揭示生物體內(nèi)復(fù)雜的生化作用及調(diào)控機(jī)制，受到食品和營(yíng)養(yǎng)領(lǐng)域研究學(xué)者的廣泛關(guān)注，并已被大量應(yīng)用于食品領(lǐng)域研究中，在品質(zhì)風(fēng)味研究領(lǐng)域應(yīng)用較多的組學(xué)技術(shù)包括代謝組學(xué)、蛋白組學(xué)、微生物組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和多組學(xué)聯(lián)合應(yīng)用。

PART

品種選育

萊蕪豬和約克夏豬肌肉內(nèi)脂肪含量和風(fēng)味前體的代謝組學(xué)和脂質(zhì)組學(xué)特征

●發(fā)表雜志：Food Chemistry

●影響因子：9.231

●發(fā)表時(shí)間：2023年03月

●發(fā)表單位：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院

研究背景：

傳統(tǒng)西方豬品種（如約克夏豬）的特點(diǎn)是瘦肉率高、生長(zhǎng)快、體重高。與西方豬種相比，中國(guó)本土豬品種（如萊蕪豬）的生長(zhǎng)速度較慢，瘦肉含量較低，但在肉質(zhì)、大理石花紋等級(jí)和肌內(nèi)脂肪含量（IMF）方面均優(yōu)于西方豬種。在這項(xiàng)研究中，文章使用代謝組學(xué)和脂質(zhì)組學(xué)來(lái)揭示萊蕪豬和約克夏豬骨骼肌中小分子代謝物和脂質(zhì)的各種特征，為確定肉質(zhì)提供有用的信息。

方案設(shè)計(jì)：

主要結(jié)果：

1.本研究比較了萊蕪豬和約克夏豬背最長(zhǎng)肌中代謝物和脂質(zhì)的變化，從45個(gè)個(gè)體中共獲得455種代謝物和421種脂質(zhì)。

2.兩種豬品種共有113種差異代謝物和54種差異脂類，代表了其代謝特征和IMF積累潛力的差異。

3.該研究還發(fā)現(xiàn)了影響豬肉最終口感的重要風(fēng)味前體，如：氧戊二酸、富馬酸和l -天冬氨酸，并提出了萊蕪豬肉和約克夏豬肉分離的候選生物標(biāo)志物，有助于理解與IMF和豬肉風(fēng)味形成相關(guān)的分子特征。

萊蕪豬與約克夏豬Biomarkers篩選（A)候選代謝物用作生物標(biāo)志物。B)候選脂質(zhì)用作生物標(biāo)志物。C)根據(jù)候選代謝產(chǎn)物對(duì)兩個(gè)豬品種進(jìn)行層次聚類分析。D)利用候選脂類對(duì)兩個(gè)豬品種進(jìn)行層次聚類分析）

PART

營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

定量蛋白質(zhì)組學(xué)方法比較分析泌乳期羊奶乳清蛋白的變化

●發(fā)表期刊：journal of dairy science

●影響因子：4.225

●發(fā)表時(shí)間：2022年01月

●發(fā)表單位：青島農(nóng)業(yè)大學(xué)

研究背景：

羊奶中蛋白質(zhì)的組成和含量受多種因素的影響，目前已被廣泛研究。然而，在整個(gè)哺乳周期中，羊奶中乳清蛋白組成的變化尚未得到闡明。

研究方案：

主要結(jié)果：

1.在整個(gè)哺乳周期的羊奶乳清成分中鑒定出344種蛋白質(zhì)；

2.整個(gè)哺乳期6個(gè)時(shí)期共238種顯著差異的蛋白質(zhì)；

3.纖維連接蛋白、內(nèi)質(zhì)蛋白和α-1-抗蛋白酶被認(rèn)為是第1和90天、第1和150天、第1和240天比較的中心蛋白。

■?■?■?■?■

蛋白互作分析

PART

飼養(yǎng)管理

基于代謝組學(xué)研究不同飼料類型和加熱對(duì)蛋黃和蛋清的影響

●發(fā)表期刊：Food Chemistry

●影響因子：9.231

●發(fā)表時(shí)間：2020年5月

研究背景：

雞蛋的成分分析主要集中在營(yíng)養(yǎng)成分上，包括大分子物質(zhì)，如蛋白質(zhì)。然而，很少有報(bào)道研究加熱和不同飼料作物對(duì)味覺(jué)成分的影響，如游離氨基酸和糖。本文對(duì)用玉米或大米飼養(yǎng)的雞生出的雞蛋和煮雞蛋中的水溶性代謝物進(jìn)行了分析。發(fā)現(xiàn)可以使用水溶性代謝組學(xué)來(lái)評(píng)估加熱和不同的飼料作物對(duì)味道成分的影響。

研究思路：

主要結(jié)果：

1.不同飼料喂養(yǎng)的雞產(chǎn)生的雞蛋的重量差異不顯著，蛋黃顏色有顯著差異；

2.雞蛋代謝產(chǎn)物的變化主要取決于以下因素：蛋黃與蛋白的差異，煮沸對(duì)雞蛋的影響，飼料類型對(duì)蛋黃的影響；

3.煮沸會(huì)影響生蛋清中代謝物（特別是氨基酸和果糖）的濃度，但對(duì)蛋黃的影響不大。從玉米飼喂改為大米飼喂，甜菜堿和尿苷的濃度增加。

■?■?■?■?■

所有樣本的聚類分析析

PART

加工儲(chǔ)存

采用16S rRNA擴(kuò)增子測(cè)序技術(shù)評(píng)估氣調(diào)包裝冷鮮豬扒的品質(zhì)特性和細(xì)菌群落

●發(fā)表期刊：frontiers in Microbiology

●影響因子：7.425

●發(fā)表時(shí)間：2021年5月

研究背景：

微生物腐敗占全球采后食物和加工食品損失的25%，肉中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是各種腐敗微生物的理想基質(zhì)。雖然冷鏈可以有效降低肉中微生物的生長(zhǎng)速度，但是一些在低溫條件下活躍的腐敗細(xì)菌如假單胞菌屬、腸道細(xì)菌屬、褐條菌屬和乳酸菌屬等仍然可以引起冷鏈中肉的腐敗，產(chǎn)生粘液，破壞食物的質(zhì)地，產(chǎn)生臭味。氣調(diào)包裝（MAP）是一種柵欄技術(shù)，它同時(shí)采用低溫和填充氣體來(lái)延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期。本研究通過(guò)16S測(cè)序技術(shù)評(píng)估了氣體成分對(duì)氣調(diào)包裝的新鮮豬扒品質(zhì)特性及細(xì)菌多樣性的影響。

方案設(shè)計(jì)：

主要結(jié)果：

表型數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，A組冷藏豬扒中保留了較多的紅色，B組冷藏豬扒中保存較少的紅色；

16S結(jié)果顯示，B組和C組抑制了大量腐敗菌、假單胞菌屬和熱殺鋼絲菌屬的生長(zhǎng)；

MAP組（B組和C組）在抑制冷藏過(guò)程中主要的肉類腐敗菌方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

■?■?■?■?■

不同時(shí)期屬水平微生物菌群聚類熱圖分析

整合轉(zhuǎn)錄組和代謝組學(xué)分析，了解運(yùn)輸脅迫下紅沼澤小龍蝦的肌肉質(zhì)量

●發(fā)表期刊：Food Research International

●影響因子：7.425

●發(fā)表時(shí)間：2023年1月

●發(fā)表單位：湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院

研究背景：

紅沼澤小龍蝦是中國(guó)最重要的淡水蝦類之一，全國(guó)運(yùn)輸過(guò)程中，小龍蝦的運(yùn)輸時(shí)間可以控制在48小時(shí)以內(nèi),影響小龍蝦存活率和肌肉質(zhì)量的因素包括裝載密度、空氣暴露、搬運(yùn)、溫度、pH波動(dòng)、鹽度變化和溶解氧水平等；裝載密度是影響小龍蝦運(yùn)輸效率的最關(guān)鍵因素之一，然而，包括裝載密度和持續(xù)時(shí)間在內(nèi)的運(yùn)輸對(duì)小龍蝦的影響卻很少被研究。

研究方案：