蛋白質(zhì)組學(xué)在水產(chǎn)品品質(zhì)與安全研究中的應(yīng)用

李學(xué)鵬，陳 楊，蔡路昀，儀淑敏，徐永霞，勵建榮

（渤海大學(xué)食品科學(xué)研究院，遼寧省食品安全重點實驗室，遼寧 錦州 121013）

蛋白質(zhì)組學(xué)在水產(chǎn)品品質(zhì)與安全研究中的應(yīng)用

李學(xué)鵬，陳 楊，蔡路昀，儀淑敏，徐永霞，勵建榮*>

（渤海大學(xué)食品科學(xué)研究院，遼寧省食品安全重點實驗室，遼寧 錦州 121013）

蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在水產(chǎn)品品質(zhì)與安全研究中已有較多應(yīng)用。本文介紹了蛋白質(zhì)組學(xué)的研究途徑，綜述了蛋白質(zhì)組學(xué)在水產(chǎn)品物種鑒定、過敏原檢測、致病性和腐敗性微生物的檢測與鑒定、貯藏加工過程中品質(zhì)變化機制研究等方面的應(yīng)用進展，并對其發(fā)展方向和應(yīng)用前景進行了展望。

蛋白質(zhì)組學(xué)；質(zhì)譜分析法；物種鑒定；過敏原檢測；品質(zhì)與安全

蛋白質(zhì)組（proteome）是指一個細胞在特定時間和特定環(huán)境條件下所有蛋白質(zhì)的表達，是由澳大利亞Macquarie大學(xué)的Wilkins和Williams在1994年首先提出的[1]。如今，蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)生物學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域，為應(yīng)用研究的高速發(fā)展和發(fā)病機制的研究奠定了基礎(chǔ)。在食品科學(xué)領(lǐng)域中，蛋白質(zhì)組學(xué)的研究與應(yīng)用雖然還處于起步階段，但在各個方面已經(jīng)廣泛開展。

魚類等水產(chǎn)品是人體膳食營養(yǎng)素的主要來源之一，在發(fā)展中國家，人均年消耗量在9.0～15.1 kg之間[2]，且攝入量還在逐年增加，這與魚類中富含的不飽和脂肪酸有關(guān)，這些不飽和脂肪酸有助于預(yù)防和治療心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)和炎癥疾病[3]；同樣，魚類是優(yōu)質(zhì)動物性蛋白質(zhì)來源之一，也能提供豐富微量元素，包括各種維生素（A、D、E、K、B1、B6、B12）和礦物質(zhì)（Fe、I、P、Ca、K）等。

如今，商業(yè)全球化使得我們可以在一個國家捕獲魚，在另一個國家加工，并在其他國家銷售，在創(chuàng)造大量商業(yè)機會的同時也伴隨著各種風(fēng)險。常見現(xiàn)象就是物種摻假，將低值魚或非法捕獲的魚替代高經(jīng)濟價值的魚，欺騙消費者，并對人類健康造成了潛在危害。因為人們一旦食用了含有過敏原的魚類等水產(chǎn)品，常會引起過敏反應(yīng)，加重敏感病人的癥狀或引發(fā)并發(fā)癥。此外，水產(chǎn)品在捕撈、運輸、加工、貯藏過程中，組成成分發(fā)生改變，進而影響感官品質(zhì)和安全性。因此，需要一種準(zhǔn)確、靈敏、快速的檢測方法，以便直接鑒定和監(jiān)測水產(chǎn)食品中潛在的威脅。在過去的20年，為了達到這個目的，研究者發(fā)現(xiàn)了一些DNA和蛋白質(zhì)分子標(biāo)記[4-5]，尤其是蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)取得的成功使這個目標(biāo)得以實現(xiàn)，蛋白質(zhì)組學(xué)在水產(chǎn)品物種鑒定、過敏原分析、致病性和腐敗性微生物鑒定、貯藏加工過程中品質(zhì)變化等研究領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。

1 蛋白質(zhì)組學(xué)

蛋白質(zhì)組學(xué)（proteomics）作為一門學(xué)科，它是以蛋白質(zhì)組為研究對象，應(yīng)用相關(guān)技術(shù)，從整體水平上來研究蛋白質(zhì)的存在形式、表達水平、翻譯后的修飾、功能及相互作用等[6]。因此，蛋白質(zhì)組學(xué)研究不僅包括蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能，還包括蛋白質(zhì)修飾、蛋白質(zhì)間的交互作用及分析它們在細胞內(nèi)的位置和豐度的變化。

蛋白質(zhì)組學(xué)始于20世紀(jì)70年代雙向凝膠電泳（twodimensional gel electrophoresis，2-DE）的發(fā)展[7]。2-DE技術(shù)是在單一凝膠上分離數(shù)以千計蛋白質(zhì)的第一個方法。而質(zhì)譜分析法是蛋白質(zhì)組學(xué)研究中不可或缺的一項工具，主要包括基質(zhì)輔助激光解析離子化飛行時間質(zhì)譜（matrix-assisted laser desorption/ionizationtime of flight，MALDI-TOF）、電噴霧電離-離子阱質(zhì)譜（electrospray-ion trap，ESI-IT）和串聯(lián)質(zhì)譜（mass spectrometry/mass spectrometry，MS/MS）[8]。如今，利用生物信息學(xué)的方法處理數(shù)據(jù)，擴大了蛋白質(zhì)組學(xué)的應(yīng)用范圍，為蛋白質(zhì)和肽的高通量識別及量化提供了一個強大的途徑。蛋白質(zhì)組學(xué)研究方法取得的巨大成功，使它在食品科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用成為現(xiàn)實。目前，科研院所、行業(yè)機構(gòu)和監(jiān)管機構(gòu)共同努力下，利用蛋白質(zhì)組學(xué)研究已經(jīng)獲得了一些有關(guān)食品成分、食品質(zhì)量和安全方面的研究成果，蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)被提議作為最有希望的戰(zhàn)略食品認證方案[9-10]。

2 蛋白質(zhì)組學(xué)研究流程

根據(jù)蛋白質(zhì)分離、質(zhì)譜分析方式的不同，蛋白質(zhì)組學(xué)可分為：自下而上蛋白質(zhì)組學(xué)（bottom-up proteomics）和自上而下（top-down proteomics）蛋白質(zhì)組學(xué)兩種。Bottom-up proteomics是經(jīng)典的蛋白質(zhì)組學(xué)研究方法，它的主要步驟包括：分離出感興趣的蛋白，使用蛋白酶（如胰蛋白酶）進行消化，進行質(zhì)譜分析[8]。Top-down proteomics也稱鳥槍法蛋白質(zhì)組學(xué)，其基本過程是蛋白質(zhì)混合物經(jīng)過簡單分離或不經(jīng)過分離就被酶解為肽段混合物，肽段混合物經(jīng)液相色譜分離和離子化后，經(jīng)串聯(lián)質(zhì)譜（MS/MS）進行分析[11]。該方法具有高靈敏度和重現(xiàn)性，可在短時間內(nèi)獲得大量鑒定結(jié)果，因此在蛋白質(zhì)組研究中被廣泛采用。然而也存在許多缺點，比如易丟失蛋白質(zhì)亞型信息、難以識別和表征蛋白質(zhì)等，尤其是對于水產(chǎn)品這類缺乏基因組測序物種的蛋白質(zhì)。兩種蛋白質(zhì)組學(xué)的研究流程如圖1所示[12]。

圖1 食品科學(xué)研究中常用的蛋白質(zhì)組學(xué)工作流程[12]Fig.1 Proteomic workflow commonly used for food research[12]

Carrera等[13-16]提出了用于魚類物種認證的蛋白質(zhì)組學(xué)方法，并根據(jù)研究目的和研究方法的差異，將蛋白質(zhì)組學(xué)研究分為兩個連續(xù)階段：發(fā)現(xiàn)階段（discovery phase）和目標(biāo)驅(qū)動階段（target-driven phase），如圖2所示。

圖2 基于生物標(biāo)記物鑒定與監(jiān)測的蛋白質(zhì)組學(xué)研究途徑[16]Fig.2 Proteomics pipeline used for identification and detection of species-specific peptide biomarkers[16]

2.1 發(fā)現(xiàn)階段（discovery phase）

發(fā)現(xiàn)階段的目標(biāo)是全面探索特定的蛋白質(zhì)組，以篩選潛在的蛋白質(zhì)生物標(biāo)記物，通常采用Bottom-up proteomics。蛋白質(zhì)的分離純化可采用雙向凝膠電泳（2-DE）和液相色譜法。其中，2-DE由于其高分辨率，是區(qū)分復(fù)雜生物樣品蛋白質(zhì)的最有效方法，也是蛋白質(zhì)組分析中最廣泛應(yīng)用的蛋白質(zhì)分離方法。對于未完全測序的生物（如魚類），2-DE是最好的選擇，因為這類生物蛋白質(zhì)是基于特定蛋白質(zhì)以及與來自其他物種的同源蛋白質(zhì)之間肽片段的比較來識別的。當(dāng)然，2-DE也有局限性，如對疏水性和難溶性蛋白質(zhì)的分離效果不佳等。

質(zhì)譜是表征和鑒定蛋白質(zhì)的首選方法，利用生物質(zhì)譜鑒定蛋白質(zhì)的過程分為質(zhì)譜數(shù)據(jù)的獲得和質(zhì)譜解析兩步驟。純化后的蛋白質(zhì)被酶切為肽段混合物，離子化后經(jīng)一級質(zhì)譜產(chǎn)生肽質(zhì)量指紋圖譜（peptide mass fingerprint，PMF）[17]，或經(jīng)串聯(lián)質(zhì)譜產(chǎn)生肽碎片指紋圖譜（peptide fragmentation fingerprint，PFF）[18]?，F(xiàn)有的解析圖譜方法包括序列庫搜索、圖譜庫搜索、從頭測序（de novo sequencing）以及從頭測序結(jié)合容錯性搜索的方法。其中，蛋白質(zhì)序列庫搜索法是常用的解析圖譜方法。一些經(jīng)典的搜庫軟件已得到廣泛應(yīng)用，其中包括MASCOT、SEQUEST、X!Tandem等[6]。因此，相應(yīng)的蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫在蛋白質(zhì)組學(xué)研究中是很重要的，如果分離出來的蛋白不存在于數(shù)據(jù)庫中，但是有高度同源性的蛋白存在，那么最佳匹配的蛋白質(zhì)是最接近的同源，通常是目標(biāo)蛋白質(zhì)的相關(guān)種類。如果數(shù)據(jù)庫蛋白的序列相似性太低，必須采用從頭測序法，并通過手動或借助計算機輔助工具來解釋MS/MS的圖譜[18]。

2.2 目標(biāo)驅(qū)動階段（target-driven phase）

目標(biāo)驅(qū)動階段的蛋白質(zhì)組學(xué)方法主要用于監(jiān)測已被鑒定出的物種特異性肽標(biāo)記物。如前所述，對于沒有完成基因組測序的物種，物種特異性肽的篩選和鑒定需要采用繁瑣的從頭測序法。一旦獲得了這種物種特異性肽，質(zhì)譜分析儀集中分析由選擇反應(yīng)監(jiān)測（selectedreaction monitoring，SRM）、多反應(yīng)監(jiān)測（multiple reaction monitoring，MRM）和選擇離子監(jiān)測（selected MS/MS ion monitoring，SMIM）等模式得到的幾種肽化合物[19-21]。監(jiān)測離子對（母離子對和碎片離子對）是鑒定肽標(biāo)記物的常用方法。目標(biāo)驅(qū)動蛋白質(zhì)組學(xué)方法的優(yōu)勢在于它的高特異性和靈敏性，能夠?qū)|(zhì)量濃度低于ng/mL級的復(fù)雜樣品中的蛋白質(zhì)進行定量分析[20]。

3 蛋白質(zhì)組學(xué)在水產(chǎn)品質(zhì)量與安全評價中的應(yīng)用

3.1 物種鑒定

魚類物種的鑒定是水產(chǎn)品質(zhì)量與安全研究中的一個重要領(lǐng)域，已引起政府、水產(chǎn)品加工企業(yè)和消費者們的極大關(guān)注[16]。傳統(tǒng)的魚類認證主要是通過解剖學(xué)和生態(tài)學(xué)特征進行鑒定，然而，對于相似的魚種類別，特別是經(jīng)過加工的產(chǎn)品來說，傳統(tǒng)鑒定方法很難實現(xiàn)。因此，需要一個快速、可信的分子識別技術(shù)，滿足政府和水產(chǎn)加工企業(yè)所需的物種標(biāo)識和可追溯性的要求，從而確保產(chǎn)品質(zhì)量，保護消費者健康。

目前已經(jīng)存在的魚類物種鑒定技術(shù)主要有以DNA為基礎(chǔ)的物種鑒定等技術(shù)，但DNA技術(shù)存在一定的局限性。在魚制品加工過程中，細胞完整性被破壞，釋放出水解酶，加上加工過程中的熱處理和酸性條件，導(dǎo)致DNA的完整性被破壞，減少了片段長度擴增以及提高具有非特異性識別的機會。蛋白質(zhì)電泳和免疫學(xué)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于魚類物種的鑒定[4-5]。等電聚焦（isoelectric focusing，IEF）在1990年就被美國化學(xué)會（Association of Official Analytical Chemists，AOAC）作為魚種鑒定的官方認證方法。與基因組不同，蛋白質(zhì)組不是一個靜態(tài)的實體，蛋白質(zhì)會隨著組織和環(huán)境條件的變化而變化，蛋白質(zhì)組學(xué)比基因組學(xué)的方法產(chǎn)生更多的信息，并可表征除了物種鑒定以外的有關(guān)品質(zhì)的更多信息。因此，蛋白質(zhì)組學(xué)方法已成為水產(chǎn)品品種鑒偽和可追溯的一種更快、更敏感和高通量的方法。

2-DE可以通過檢測潛在的物種特異性蛋白質(zhì)組或蛋白質(zhì)點來區(qū)分相近物種的魚類，如鱈魚[11]、河豚魚[22]、鱸魚[23]、金槍魚[24]等。2-DE法檢測潛在的物種特異性蛋白質(zhì)，通常采用經(jīng)典的自下向上蛋白質(zhì)組學(xué)方法（bottom-up proteomics），采用胰蛋白酶消化目標(biāo)蛋白點，通過質(zhì)譜得到肽指紋圖譜。利用肽質(zhì)量指紋圖譜技術(shù)（peptide mass fingerprinting，PMF）可以分析無須鱈魚科的10 個近似商業(yè)品種[11]。肌漿蛋白中的小清蛋白PRVB具有較高的熱穩(wěn)定性，被選為魚類物種鑒定的目標(biāo)蛋白質(zhì)，其MALDI-TOF質(zhì)量指紋圖譜被視為魚類物種鑒定的分子標(biāo)記物[12]。通過監(jiān)測小清蛋白的肽質(zhì)量可以區(qū)分新鮮的、加工的和煮過的水產(chǎn)品。Mazzeo等[25]利用MALDI-TOF/MS指紋技術(shù)直接對整個肌漿蛋白進行分析（樣品不經(jīng)2-DE分離），通過分析特定PRVB的質(zhì)量圖譜，成功實現(xiàn)了25 種（包括鱸形目、鱈形目和蝶形目）魚類的區(qū)分與鑒定。

3.2 過敏原檢測

食物過敏是人類常見的一種過敏性疾病， 絕大部分是由食物蛋白質(zhì)引起，免疫球蛋白E（IgE）介導(dǎo)的Ⅰ型超敏反應(yīng)。近年來，食物過敏現(xiàn)象越來越引起人們的重視。據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（The Food and Agriculture Organization of the United States，F(xiàn)AO）統(tǒng)計，世界范圍內(nèi)約有2%的成人，8%的兒童對食物過敏，其中兒童主要以牛奶和雞蛋過敏為主，而成人主要以海鮮類食物過敏為主[26]。在FAO公布的八大類過敏食物中，水產(chǎn)品占了兩大類。為了確保消費者的安全，歐盟規(guī)定生產(chǎn)者在水產(chǎn)品及其制品的標(biāo)簽中必須標(biāo)明14 種過敏原[27]。然而，由于生產(chǎn)過程可能存在交叉污染，市場上流通的產(chǎn)品中很可能含有痕量的過敏原，而極少量的過敏原蛋白即可引起嚴(yán)重的過敏反應(yīng)。因此，可靠、精確、快捷的過敏原檢測方法是非常必要的。

β-PRVBs是主要的魚類過敏原，大量出現(xiàn)在魚類白色肌肉中[28]。Carrera等[29]建立了一種可以快速、直接檢測任何食物中的魚源β-PRVBs的方法。該方法采用目標(biāo)驅(qū)動蛋白質(zhì)組學(xué)方法，通過熱處理使β-PRVBs快速分離，利用高強度聚焦超聲法加速樣品的胰蛋白酶消化，采用選擇離子監(jiān)測模式（SMIM）進行質(zhì)譜分析，實現(xiàn)了對19 種常見的β-PRVBs肽標(biāo)記物的檢測。由于PRVBs對熱穩(wěn)定，因此該方法能夠快速直接檢測存在于任何產(chǎn)品包括經(jīng)過加工的及預(yù)煮的產(chǎn)品中的β-PRVBs。

Yu等[30]采用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)篩選出了斑節(jié)對蝦（Penaeus monodon）中的過敏原，結(jié)果表明，該過敏原是一種與精氨酸激酶具有高度相似性的蛋白質(zhì)，具有精氨酸激酶的活性，并可與對蝦過敏人群血清中IgE發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致皮膚過敏反應(yīng)。

3.3 致病性和腐敗性微生物的檢測與鑒定

微生物是導(dǎo)致大部分水產(chǎn)品腐敗變質(zhì)的主要原因，但只有極少種類的特定腐敗菌參與腐敗過程產(chǎn)生不可接受的異味，使其喪失商品價值。另外，水產(chǎn)品加工過程中致病微生物的污染事件引起消費者食物中毒，同樣給水產(chǎn)加工企業(yè)帶來重大的經(jīng)濟損失。水產(chǎn)品食物中毒大都是由其所攜帶的致病菌（包括大腸桿菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌和副溶血性弧菌等）產(chǎn)生的毒素引起的。因此，對水產(chǎn)品中的主要腐敗菌和致病菌進行鑒定、檢測及有效控制是延長水產(chǎn)品貨架期、提高質(zhì)量和安全性、保障行業(yè)健康發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)需求。

目前食品中微生物的鑒定主要是通過傳統(tǒng)方法、表型實驗及16S rRNA基因序列鑒定等方法實現(xiàn)的，存在效率偏低、精確度不高等缺點，而蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在腐敗菌和致病菌的檢測、鑒定中顯示出強大優(yōu)勢。Mazzeo等[31]通過對細菌細胞膜全蛋白的MALDI-TOF/MS分析實現(xiàn)了對24 種食源性致病菌和腐敗菌的檢測與鑒別，其中包括埃希氏桿菌屬、耶爾森氏菌屬、變形菌屬、沙門氏菌屬、葡萄球菌屬、微球菌、乳球菌屬、假單胞菌屬、明串珠菌和李斯特菌屬等。細菌細胞膜中低分子質(zhì)量蛋白質(zhì)的MALDI-TOF/MS分析已成功用于新鮮和加工水產(chǎn)品的安全性評估，主要的腐敗和致病性革蘭氏陰性細菌，包括嗜水氣單胞菌、鮑氏不動桿菌、假單胞菌屬和腸桿菌屬等被鑒定出來[32-33]。B?hme等[34]報道了利用MALDITOF/MS鑒定出水產(chǎn)品中革蘭氏陽性菌的研究，包括芽孢桿菌、李斯特菌屬、梭狀芽孢桿菌屬和葡萄球菌屬等。Fernández-No等[35-37]利用MALDI-TOF/MS鑒定出水產(chǎn)品中生物胺的產(chǎn)生菌和引起大菱鲆等養(yǎng)殖魚類腐敗和傳染性疾病的副乳房鏈球菌（Streptococcus parauberis）。

如今已經(jīng)有多個商業(yè)數(shù)據(jù)庫用于細菌的MALDITOF/MS鑒定，如AXIMMA@SARAMISA（日本島津公司），MicrobeLynx細菌鑒定系統(tǒng)（英國沃特斯公司），NALDI Biotyper（美國布魯克·道爾頓公司）。盡管這些數(shù)據(jù)庫主要是針對引起人類傳染性疾病的病原菌，但其中有些細菌種類在水產(chǎn)品的腐敗和安全中也發(fā)揮重要作用。最近，西班牙Santiago de Compostela University的一個研究組開發(fā)了一個新的公共數(shù)據(jù)庫——Spectrabank，該數(shù)據(jù)庫中包括水產(chǎn)品中主要的腐敗和致病菌的質(zhì)量指紋圖譜，并涵蓋了食品中存在的120 種細菌[16]。

3.4 水產(chǎn)品貯藏加工過程中品質(zhì)變化機制

影響水產(chǎn)品新鮮度和品質(zhì)的主要因素包括肌肉蛋白質(zhì)水解和細菌性腐敗，都會引起肌原纖維蛋白和細胞骨架蛋白的變化[38-39]。魚類等水產(chǎn)品在捕撈、宰殺、貯藏、加工等過程中肌肉蛋白質(zhì)的變化極具復(fù)雜性，蛋白質(zhì)組學(xué)分析可為其變化機制的闡釋提供一定的幫助。

宰殺前狀態(tài)（包括魚的活力、魚肉密度、環(huán)境壓力等）、宰殺過程中糖原損耗和pH值下降等都會影響魚類死后肌肉的完整性和肌肉品質(zhì)，這些變化可用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)（主要是2-DE）來表征[40]。Morzel等[41]采用2-DE技術(shù)研究了宰殺前生理活性和應(yīng)激反應(yīng)對養(yǎng)殖鮭魚肌肉品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)了能量產(chǎn)生酶和結(jié)構(gòu)蛋白在表達水平的差異。Veiseth-Kent等[42]采用2-DE技術(shù)研究了擁擠應(yīng)激對三文魚肌肉和血液中蛋白質(zhì)組的影響，發(fā)現(xiàn)了二級、三級應(yīng)激反應(yīng)引起的蛋白質(zhì)表達水平的變化。王彥波等[43]研究了宰殺方式對鯽魚肌肉質(zhì)構(gòu)和蛋白質(zhì)組的影響，發(fā)現(xiàn)與直接打頭致死組比較，氮氣致死組2-DE圖譜中小分子質(zhì)量蛋白質(zhì)點增多，相同蛋白質(zhì)的相對含量下降，這些變化與肌肉硬度等品質(zhì)相關(guān)。

利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)可以表征貯藏過程中魚類肌肉蛋白質(zhì)的變化與其品質(zhì)性狀之間的相關(guān)性等信息，從而為貯藏過程中水產(chǎn)品品質(zhì)變化機制的解析和水產(chǎn)品新鮮度評價提供參考和依據(jù)。Kj?rsg?rd等[44]采用2-DE技術(shù)研究了大西洋鱈魚貯藏過程中的肌球蛋白、α-輔肌動蛋白、3-磷酸丙糖異構(gòu)酶等蛋白質(zhì)的變化并提出了魚類死后肌肉蛋白質(zhì)降解的一般途徑。Terova等[45]采用2-DE和MS技術(shù)比較了不同冷凍貯藏條件的鱈魚肌肉蛋白質(zhì)圖譜并分析了與魚肉質(zhì)地變化的相關(guān)性。李學(xué)鵬[46]、李婷婷[47]等采用2-DE和MS技術(shù)分別研究了中國對蝦和大黃魚肌肉蛋白質(zhì)在冷藏過程中的變化規(guī)律，篩選出與新鮮度密切相關(guān)的指示蛋白質(zhì)。

貯藏加工過程中，蛋白質(zhì)氧化修飾如羰基化反應(yīng)、硫醇氧化、芳香族羥基化和美拉德反應(yīng)等，會引起蛋白質(zhì)的交聯(lián)、側(cè)鏈修飾和肽鍵斷裂等變化，改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)性質(zhì)（如疏水性、凝膠性、水合性等），進而影響水產(chǎn)品的感官和營養(yǎng)品質(zhì)[48]。采用2-DE、串聯(lián)質(zhì)譜等蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)可以監(jiān)測檢測蛋白質(zhì)羰基化反應(yīng)，跟蹤貯藏過程中蛋白質(zhì)的氧化水平，并對參與氧化的蛋白質(zhì)進行鑒別[49-50]。Kj?rsg?rd等[44]利用LC-MS/MS技術(shù)鑒別出冷凍虹鱒魚魚片貯藏過程中發(fā)生氧化的蛋白質(zhì)，包括核苷二磷酸激酶、腺苷酸激酶、丙酮酸激酶、肌動蛋白、肌酸激酶、原肌球蛋白、肌球蛋白輕鏈1和2和肌球蛋白重鏈。Pazos等[51]采用2-DE、MALDI-TOF/TOF、LC-ESIIT-MS/MS研究了馬鮫魚肌原纖維蛋白質(zhì)氧化情況，發(fā)現(xiàn)α-肌動蛋白、糖原磷酸化酶、丙酮酸激酶、亞型肌酸激酶、醛縮酶A和亞型甘油醛-3-磷酸脫氫酶等蛋白質(zhì)均發(fā)生了氧化。

4 結(jié) 語

蛋白質(zhì)組學(xué)能夠提供參與決定食品種屬、品質(zhì)、功能與安全性的各種生理機制過程中的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能等信息，已廣泛用于食品科學(xué)研究領(lǐng)域，極大地拓展了食品科學(xué)的研究范圍。近年來，利用蛋白質(zhì)組學(xué)研究水產(chǎn)品品質(zhì)與安全的研究著作的數(shù)量快速增長，這些研究表明，蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在水產(chǎn)品物種鑒別、過敏原檢測、水產(chǎn)品腐敗與安全性、水產(chǎn)品品質(zhì)變化機制等研究方面是一個強大的工具。水產(chǎn)品品質(zhì)與安全性是由多種因素間復(fù)雜的相互作用決定的，蛋白質(zhì)組學(xué)只是用于分析的有力工具而不是解決品質(zhì)與安全問題的最終方法，以蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)，篩選、建立可靠的生物標(biāo)記物（如水產(chǎn)品新鮮度指示蛋白等）并將其運用于水產(chǎn)品貯藏加工過程中品質(zhì)與安全性的評價與控制，是水產(chǎn)品蛋白質(zhì)組學(xué)研究中的一個重要方向。此外，新的研究平臺（如微流體設(shè)備、蛋白質(zhì)芯片）的開發(fā)與應(yīng)用也為現(xiàn)代食品科學(xué)研究提供更為廣闊的發(fā)展空間，將有助于利用蛋白質(zhì)組學(xué)研究結(jié)果實現(xiàn)水產(chǎn)品品質(zhì)的常規(guī)診斷、監(jiān)測與控制，為水產(chǎn)食品科學(xué)研究提供了新的思路和方法。

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Application of Proteomics in Studies of Seafood Quality and Safety

LI Xuepeng， CHEN Yang， CAI Luyun， YI Shumin， XU Yongxia， LI Jianrong*
(Food Safety Key Laboratory of Liaoning Province， Food Science Research Institute of Bohai Univ ersity， Jinzhou 121013， China)

Proteomics has been widely applied in the field of seafood quality and safety. The pipeline of proteomics is described in this review. The application of proteomics in fish authentication， allergen detection， detection and identification of pathogenic and spoilage microorganisms， and quality change mechanisms are summarized. Finally， future directions and new potential perspectives are also discussed.

proteomics; mass spectrometry; fish authentication; allergen diction; quality and safety

TS254.4

A

1002-6630（2015）09-0209-06

10.7506/spkx1002-6630-201509039

2014-07-22

國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項目（31301569；31301418）；國家自然科學(xué)基金面上項目（31471639）；

“十二五”國家科技支撐計劃項目（2012BAD29B06）；遼寧省博士啟動基金項目（20131003）

李學(xué)鵬（1982—），男，副教授，博士，研究方向為水產(chǎn)品貯藏加工與水產(chǎn)食品化學(xué)。E-mail：xuepengli8234@163.com

*通信作者：勵建榮（1964—），男，教授，博士，研究方向為水產(chǎn)品貯藏加工與食品安全。E-mail：lijr6491@163.com