脂質(zhì)組學(xué)在食品質(zhì)量安全領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展

胡 謙，張九凱*，韓建勛，邢冉冉，劉 箐，陳 穎

（1.中國檢驗(yàn)檢疫科學(xué)研究院，北京 100176；2.上海理工大學(xué)醫(yī)療器械與食品學(xué)院，上海 200093）

脂質(zhì)是生命體中具有獨(dú)特生理功能活性的小分子有機(jī)物，對維持生理動(dòng)態(tài)平衡至關(guān)重要。脂質(zhì)的種類和結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，Lipid Maps將脂質(zhì)分為8大類，即脂肪酰類（fatty acyls，F(xiàn)A）、甘油酯類（glycerolipids，GL）、甘油磷脂類（glycerophospholipids，GP）、鞘脂類（sphingolipids，SP）、固醇脂類、孕烯醇酮脂類、糖脂類和多聚乙烯類[1]。表1列出了目前常用的脂質(zhì)數(shù)據(jù)庫信息[2-4]。

表 1 常見的脂質(zhì)數(shù)據(jù)庫Table 1 Common lipid databases

脂質(zhì)是影響食品營養(yǎng)價(jià)值、商業(yè)價(jià)值和感官性狀的因素之一。在食品的加工和貯藏過程中，脂質(zhì)氧化會(huì)影響食品風(fēng)味，產(chǎn)生的有害物質(zhì)會(huì)損害人體健康。在動(dòng)植物的生長發(fā)育過程中脂質(zhì)的積累和消耗受到高度的代謝調(diào)節(jié)，飼養(yǎng)條件和耕種方式對食品脂質(zhì)營養(yǎng)產(chǎn)生重大影響，也會(huì)造成食品商業(yè)價(jià)值產(chǎn)生差異。不合理的脂質(zhì)攝入和脂質(zhì)代謝紊亂與人體疾?。ㄈ绶逝?、高血壓和動(dòng)脈粥樣硬化等）密切相關(guān)[5]。

2003年Han Xianlin等[6]首次提出脂質(zhì)組學(xué)的概念，其迅速發(fā)展成一門獨(dú)立的研究領(lǐng)域。脂質(zhì)組學(xué)作為代謝組學(xué)的一個(gè)分支，也是全代謝組研究的延伸與拓展[7]。脂質(zhì)組學(xué)分為兩種研究策略，即靶標(biāo)和非靶標(biāo)分析[8]。靶標(biāo)脂質(zhì)組學(xué)對有限數(shù)量的已知脂質(zhì)進(jìn)行針對性的定性定量分析，非靶標(biāo)脂質(zhì)組學(xué)對樣品中脂質(zhì)進(jìn)行全面分析。脂質(zhì)組學(xué)在食品質(zhì)量與安全領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸受到國內(nèi)外科研工作者的重視，已有多個(gè)組織或研究機(jī)構(gòu)在開展相關(guān)的研究工作。脂質(zhì)組學(xué)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于食品中脂質(zhì)氧化規(guī)律、指導(dǎo)嬰幼兒飲食、改進(jìn)飼養(yǎng)條件和耕種方式、真?zhèn)舞b別和產(chǎn)地溯源的研究。本文簡要地介紹了脂質(zhì)組學(xué)的研究流程，主要針對脂質(zhì)組學(xué)在食品成分分析、品質(zhì)判別、真?zhèn)舞b別和產(chǎn)地溯源的應(yīng)用進(jìn)行綜述，旨在為脂質(zhì)組學(xué)在食品的質(zhì)量安全領(lǐng)域的應(yīng)用提供借鑒和參考。

1 脂質(zhì)組學(xué)研究流程

食品中脂質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且物理化學(xué)性質(zhì)多樣，需要采用高分離度、高通量、高靈敏度和高分辨率的分離檢測技術(shù)。為了準(zhǔn)確采集和解釋脂質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)，脂質(zhì)組學(xué)工作流程一般包括：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、樣品處理和制備、質(zhì)譜數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理與分析（圖1）。

圖 1 脂質(zhì)組學(xué)研究工作流程圖Fig. 1 Workflow of lipidomics research

1.1 樣品處理和制備

食品的基質(zhì)組成非常復(fù)雜，需要提取脂質(zhì)以滿足分離檢測的要求。在有氧條件下脂質(zhì)易發(fā)生氧化，并且脂質(zhì)分子的酯鍵、乙烯基和酰胺鍵對酸堿敏感[9-11]。在樣品的貯藏和制備過程中需要在低溫環(huán)境下進(jìn)行，以控制脂質(zhì)分子的氧化分解。20世紀(jì)50年代，F(xiàn)olch[12]、Bligh[13]等分別建立了兩種使用氯仿-甲醇作為有機(jī)相的液-液萃取法。為了減少使用有毒有機(jī)試劑，使用密度比水低的萃取溶劑，Matyash等[14]建立了甲基叔丁基醚法提取脂質(zhì)，也有研究使用丁醇提取脂質(zhì)[15]。此外，固相萃?。╯olid phase extraction，SPE）法可實(shí)現(xiàn)總脂質(zhì)的進(jìn)一步分離和選擇性富集低豐度脂質(zhì)[16]。值得注意的是，脂質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且物理化學(xué)性質(zhì)多樣，當(dāng)前的提取方法都很難完全提取脂質(zhì)。在提取前可采取添加內(nèi)標(biāo)的方法，以定量分析和監(jiān)測回收率。

1.2 脂質(zhì)的分離

脂質(zhì)組學(xué)分析需采用先進(jìn)的分離技術(shù)，主要有液相色譜（liquid chromatography，LC）和氣相色譜（gas chromatography，GC）。按不同的分離技術(shù)脂質(zhì)組學(xué)主要分為直接輸注質(zhì)譜（direct infusion-mass spectrometry，DI-MS）脂質(zhì)組學(xué)、GC-MS脂質(zhì)組學(xué)和LC-MS脂質(zhì)組學(xué)等[10]。DI-MS脂質(zhì)組學(xué)是將脂質(zhì)樣品直接注入質(zhì)譜儀，不需額外監(jiān)測色譜峰型和保留時(shí)間的漂移，電離抑制效應(yīng)和基質(zhì)效應(yīng)的影響相同[10,17-18]。但由于在樣本中脂質(zhì)種類復(fù)雜多樣，相對豐度可能相差幾個(gè)數(shù)量級，采用DI-MS技術(shù)有一定的局限性，存在低豐度脂質(zhì)離子化受到抑制和同位素峰重疊的問題[19]。色譜串聯(lián)質(zhì)譜（GC-MS/LC-MS）提供了保留時(shí)間維度，依據(jù)不同脂質(zhì)在色譜柱上結(jié)合能力的差異在不同時(shí)間流出，大大提高了質(zhì)譜分析的通量和動(dòng)態(tài)范圍，因此在脂質(zhì)組學(xué)研究中的應(yīng)用更加普遍。GC-MS特別適用于脂肪酸的分析[20]，堿催化或酸催化用于制備衍生物，但會(huì)出現(xiàn)衍生化不完全和異構(gòu)化問題，易導(dǎo)致不飽和脂質(zhì)降解，通常被認(rèn)為是對LC-MS技術(shù)的補(bǔ)充[21-22]。此外，二維（twodimensional，2D）-GC應(yīng)用了具有兩個(gè)不同極性固定相的分離柱，在第一維和第二維分別使用非極性柱和極性柱，可以實(shí)現(xiàn)脂肪酸幾何異構(gòu)體的分離，具有更強(qiáng)的分離能力和選擇性[23]。LC包括反相液相色譜（reversed phase LC，RPLC）、正相液相色譜（normal phase LC，NPLC）、親水相互作用色譜（hydrophilic interaction LC，HILIC）和在線/離線二維液相色譜（on-line/off-line 2D-LC）。RPLC使用極性流動(dòng)相和非極性固定相，固定相多采用C18，極性較大的脂質(zhì)先洗脫，是目前脂質(zhì)組學(xué)應(yīng)用最為廣泛的分離技術(shù)。NPLC使用非極性流動(dòng)相和極性固定相，但非極性流動(dòng)相對極性脂質(zhì)的溶解性差。而HILIC特別適合于分析極性脂質(zhì)（磷脂），采用極性固定相和水-有機(jī)溶劑流動(dòng)相[24-26]。對于脂質(zhì)組成復(fù)雜的樣本，存在大量脂質(zhì)同分異構(gòu)共洗脫現(xiàn)象，采用一維色譜難以達(dá)到理想的分離效果[27-28]。而在線/離線2D-LC顯著提高了脂質(zhì)的分離能力，得到脂質(zhì)的同分異構(gòu)信息，如脂肪酸?；恢卯悩?gòu)、雙鍵位置異構(gòu)、雙鍵立體異構(gòu)，不同脂質(zhì)異構(gòu)體對食品質(zhì)量安全的影響至關(guān)重要[29]。但2D-LC受到儀器、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理的限制，有待科研人員開發(fā)實(shí)用性強(qiáng)的技術(shù)[30-31]。

1.3 質(zhì)譜數(shù)據(jù)采集

隨著色譜技術(shù)、離子化方法、質(zhì)量分析儀以及不同的串聯(lián)方式的不斷發(fā)展，特別是各種軟電離離子化技術(shù)和高分辨質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展，脂質(zhì)組學(xué)的檢測方法日漸豐富。ESI和APCI是脂質(zhì)組學(xué)分析常用的電離模式，ESI可有效電離各類別脂質(zhì)，而APCI適用于分析弱極性脂質(zhì)和脂肪酸[20]。三重四極桿質(zhì)譜是脂質(zhì)組學(xué)使用最廣泛的技術(shù)，采用多反應(yīng)檢測掃描，或針對不同脂質(zhì)類別采用前體離子掃描或中性丟失掃描[32]。近些年，高分辨MS已成為脂質(zhì)組學(xué)分析的首選，常見的高分辨質(zhì)譜技術(shù)有FT-ICR質(zhì)譜、Orbitrap質(zhì)譜和TOF質(zhì)譜[16]。高分辨質(zhì)譜技術(shù)具有更高的靈敏度、質(zhì)量分辨率和質(zhì)量準(zhǔn)確度。通?；诟叩馁|(zhì)量分辨率和準(zhǔn)確度以及同位素豐度，結(jié)合二級碎片離子（MS/MS）譜圖以確定脂質(zhì)分子。

常壓敞開式離子化質(zhì)譜（ambient ionization MS，AIMS）在開放的大氣中離子化，樣品制備要求極低或沒有樣品制備要求，適用于開發(fā)食品快速分析技術(shù)。常壓敞開式離子化包括DESI、DART和大氣壓固體分析探頭等[33]。AIMS技術(shù)無需色譜分離即可獲得食品的脂質(zhì)信息，大大縮短了分析時(shí)間，目前已經(jīng)應(yīng)用于分析食用油和乳制品等食品中的脂質(zhì)[34]。食品中脂質(zhì)的空間分布信息對理解食品營養(yǎng)、質(zhì)量和安全至關(guān)重要。質(zhì)譜成像（MS imaging，MSI）是非靶標(biāo)、無標(biāo)記和二維表征樣品空間信息的重要方法。Yoshimura[35]、Li Bin[36]等綜述了MSI技術(shù)在食品代謝物空間組成的研究進(jìn)展。MSI技術(shù)實(shí)現(xiàn)了脂質(zhì)氧化和代謝空間分布的可視化，有助于提高食品原料價(jià)值和改善加工方法[35-36]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

脂質(zhì)組學(xué)是綜合表征食品中脂質(zhì)的手段，會(huì)產(chǎn)生大量的多維數(shù)據(jù)。脂質(zhì)組學(xué)作為代謝組學(xué)的一個(gè)分支，數(shù)據(jù)處理與分析同代謝組學(xué)類似，一般需要對多維的數(shù)據(jù)進(jìn)行降維處理[37]。已有文獻(xiàn)綜述了脂質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)處理與分析的方法[8]，本文將不再贅述。

總地來說，數(shù)據(jù)分析需采用化學(xué)計(jì)量學(xué)工具，包括單變量分析和多變量分析。采用統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢驗(yàn)常用的是單變量分析，包括倍數(shù)分析、T檢驗(yàn)和方差分析（analysis of variance，ANOVA）等，分析在兩組或多組樣本間在某一變量條件下是否存在差異顯著性[38]。多變量分析分為兩種類型，即有監(jiān)督分析和無監(jiān)督分析。無監(jiān)督分析是未將樣品分組的情況下，分析樣本數(shù)據(jù)的整體結(jié)構(gòu)，包括：主成分分析（principal component analysis，PCA）和層次聚類分析（hierarchical cluster analysis，HCA）等。PCA將多維的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為幾個(gè)正交因子，即主成分，依據(jù)得分圖將樣品投影到二維或三維空間，實(shí)現(xiàn)樣品分布的可視化，分析樣品之間的聚集和分散情況。HCA將相對類似的樣本聚集到一個(gè)簇，而將不同的樣本聚集到不同的簇[39]。無監(jiān)督分析過于關(guān)注細(xì)節(jié)，而不能忽略組內(nèi)隨機(jī)誤差，一般采用有監(jiān)督的分析減少組內(nèi)的隨機(jī)誤差以突出組間差異。有監(jiān)督分析是先將樣品分組，突出組間差異以篩選差異脂質(zhì)[40]。包括：偏最小二乘法判別分析（partial least squares discrimination analysis，PLS-DA）、線性判別分析（linear discriminant analysis，LDA）、正交偏最小二乘法判別分析（orthogonal partial least squares discriminant analysis，OPLS-DA）、隨機(jī)森林（random forest，RF）、支持向量機(jī)（support vector machine，SVM）等[39]。在建模分析中易過擬合，因此評估模型的擬合和預(yù)測能力至關(guān)重要[41]。評估模型的有效性通常采用擬合率（R2）和預(yù)測率（Q2），也可采用置換檢驗(yàn)和交叉驗(yàn)證[42]。定性分析應(yīng)充分考慮異構(gòu)脂質(zhì)共流出、同位素峰重疊、潛在加和離子干擾和源內(nèi)碎裂等問題，可采用脂質(zhì)組學(xué)專用軟件，例如ALEX、LipidQA、Lipid Searc和LipidView等[10]。

2 脂質(zhì)組學(xué)在食品質(zhì)量安全研究中的應(yīng)用

脂質(zhì)組學(xué)作為代謝組學(xué)最重要的分支之一，在食品質(zhì)量安全研究中的重要性已經(jīng)引起了科學(xué)界的廣泛關(guān)注，在食品脂質(zhì)成分分析、品質(zhì)判別、真?zhèn)舞b別和產(chǎn)地溯源等方面都取得了飛速發(fā)展。下面重點(diǎn)介紹了脂質(zhì)組學(xué)在食品質(zhì)量安全領(lǐng)域的應(yīng)用（表2）。

表 2 脂質(zhì)組學(xué)在食品質(zhì)量安全研究中的應(yīng)用Table 2 Application of lipidomics in food safety and quality

續(xù)表2

2.1 成分分析

脂質(zhì)與食品的風(fēng)味和營養(yǎng)密切相關(guān)，其不僅是影響食品開發(fā)與加工過程的主要因素，也影響著人體健康。以往對脂質(zhì)的研究主要集中于水產(chǎn)品養(yǎng)殖方法，對其化學(xué)組成研究較少。脂質(zhì)組學(xué)已成功用于分析水產(chǎn)品中的脂質(zhì)，為食品功能和營養(yǎng)研究奠定基礎(chǔ)。

水產(chǎn)品加工過程產(chǎn)生的副產(chǎn)物造成巨大浪費(fèi)，研究水產(chǎn)加工副產(chǎn)物的營養(yǎng)組分有利于充分利用水產(chǎn)品，減少資源浪費(fèi)，提高水產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益[90]。魚籽是大黃魚加工過程中產(chǎn)生的主要副產(chǎn)品，Liang Peng等[52]分析了其含有的92 種磷脂，發(fā)現(xiàn)磷脂中含有大量的EPA和DHA，為大黃魚魚籽的開發(fā)利用提供了支持。蝦的消費(fèi)量快速增長導(dǎo)致產(chǎn)生了大量廢棄物，Shen Qing等[53]使用SPE技術(shù)分離蝦廢棄物中的磷脂，發(fā)現(xiàn)含有大量多不飽和脂肪酸（ALA、EPA和DHA），為蝦廢棄物的利用奠定了基礎(chǔ)。

探索油料作物的脂質(zhì)積累規(guī)律對提高食用油產(chǎn)量具有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義。Woodfield等[56]解析了油菜種子在發(fā)育過程的TG、DG、PA、PC和PE脂質(zhì)分子分布的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)在開花后第20～27天脂質(zhì)積累時(shí)期脂質(zhì)的變化最為顯著，并預(yù)測二酰基甘油?；D(zhuǎn)移酶對TG分子組成發(fā)揮重要作用。Arfa等[57]研究了4 個(gè)不同品種北非芝麻油的TG和脂肪酸組成，結(jié)合PCA可區(qū)分4 種芝麻油，同時(shí)Arfa等將定量結(jié)果與Hu Na等[91]研究的中國芝麻油進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)三亞油酸甘油酯和二亞油酸油酸甘油酯的含量沒有顯著差異，而二油酸亞油酸甘油酯和三油酸甘油酯的含量差異顯著。

脂質(zhì)組學(xué)已廣泛用于分析食品的脂質(zhì)，為功能組分分析、加工副產(chǎn)物利用和油料資源開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。但食品中復(fù)雜多樣的脂質(zhì)結(jié)構(gòu)與組成使得異構(gòu)脂質(zhì)難以完全分離，且不能區(qū)分脂肪酰基鏈位置異構(gòu)和雙鍵位置異構(gòu)[27,30-31]。相信隨著脂質(zhì)分離技術(shù)和檢測技術(shù)的發(fā)展，其對脂質(zhì)的分析能力將不斷提高，這有助于深入研究脂質(zhì)功能。

2.2 品質(zhì)判別

基于質(zhì)譜的脂質(zhì)組學(xué)不僅在食品成分分析中得到應(yīng)用，還可用于食品的品質(zhì)判別。脂質(zhì)的氧化水解是影響肉及肉制品營養(yǎng)、品質(zhì)和安全性的重要因素之一，Dyer等[58]發(fā)現(xiàn)牛背最長肌在高氧和空氣包裝中發(fā)生了顯著的脂質(zhì)氧化，而真空包裝可以有效緩解脂質(zhì)氧化，并且觀察到脂質(zhì)氧化的空間差異。磷脂的氧化能降低水產(chǎn)品的營養(yǎng)與價(jià)值，Chen Qinsheng等[59]研究了牡蠣在貯藏過程中磷脂的水解機(jī)制，發(fā)現(xiàn)牡蠣在貯藏中總脂質(zhì)含量先以非線性增加然后下降，而總磷脂含量一直下降。磷脂的水解與貯藏時(shí)脂肪酶和磷脂酶的活性相關(guān)，4 ℃貯藏時(shí)酶活性在早期較高隨后下降，而－20 ℃貯藏時(shí)酶活性一直較低；同時(shí)發(fā)現(xiàn)PE含量相對穩(wěn)定，在貯藏初期略微增加隨后下降。此外，王曉旭等[60]建立了凡納濱對蝦磷脂的體外水解模型，探討了磷脂水解與磷脂酶的關(guān)系。微生物污染也是影響脂質(zhì)氧化的不可忽略的因素，Shen Qing等[61]研究了熒光假單胞菌污染對鮭魚片中PC和PE含量的影響，發(fā)現(xiàn)在貯藏過程中總磷脂含量顯著下降，而LPL含量增加。以上研究說明，脂質(zhì)組學(xué)從脂質(zhì)分子水平揭示脂質(zhì)氧化水解的機(jī)制，將有助于開發(fā)新型技術(shù)控制脂質(zhì)的氧化水解。此外，Rubert等[62]分析了超高溫處理對虎堅(jiān)果奶營養(yǎng)成分的影響，發(fā)現(xiàn)PA37∶2和35∶1在超高溫處理的虎堅(jiān)果奶中含量可忽略不計(jì)，而在新鮮虎堅(jiān)果奶中得到表征，可作為區(qū)分新鮮和超高溫處理的虎堅(jiān)果奶的可靠標(biāo)志物。

母乳喂養(yǎng)是普遍認(rèn)為嬰幼兒最健康的喂養(yǎng)方式，但在許多情況下難以實(shí)現(xiàn)，因此需要嬰幼兒配方奶粉作為替代品。脂質(zhì)為嬰幼兒的生長發(fā)育提供必要的營養(yǎng)，有研究表明不同哺乳階段的母乳中TG組成存在較大差異，同時(shí)發(fā)現(xiàn)進(jìn)口嬰幼兒配方奶粉含有較多的中長鏈TG和飽和TG，與中國不同哺乳階段母乳中TG的組成存在明顯差異[63]。此外，Linderborg等[92]研究母親體質(zhì)量和飲食對母乳中TG分子質(zhì)量分布和異構(gòu)體分布的影響，發(fā)現(xiàn)推薦飲食與非推薦飲食相比TG52∶7（?；紨?shù)∶雙鍵數(shù)）和52∶6含量存在顯著差異，正常體質(zhì)量非推薦飲食的母乳與其他實(shí)驗(yàn)組相比TG54∶6、54∶5、54∶3和54∶2含量存在顯著差異，而TG異構(gòu)體在不同母親中的含量差異很小?？梢娭|(zhì)組學(xué)對嬰幼兒健康飲食具有重要意義，研究不同哺乳階段、種族、飲食、國家和地區(qū)的脂質(zhì)差異，可為生產(chǎn)嬰幼兒配方奶粉提供參考。

動(dòng)物飼養(yǎng)方式導(dǎo)致食用品質(zhì)和營養(yǎng)產(chǎn)生差異，Campos等[93]發(fā)現(xiàn)在不同飼料和飼養(yǎng)環(huán)境的雞蛋黃中TG、磷脂和脂肪酸的含量存在顯著差異，飼喂動(dòng)物源性飼料的雞蛋黃中磷脂和TG的脂肪鏈富含n-6脂肪酸。烏骨雞在中國有悠久的養(yǎng)殖歷史，具有抗疲勞、抗衰老和增強(qiáng)免疫力的功效，Mi Si等[65]分析了不同年齡、性別和部位烏骨雞的脂質(zhì)差異，發(fā)現(xiàn)對烏骨雞脂質(zhì)影響最大的是年齡，其次是性別和部位，這一發(fā)現(xiàn)將有助于理解烏骨雞的功效。釀造葡萄的質(zhì)量和品種是影響葡萄酒品質(zhì)的重要因素，脂質(zhì)組學(xué)有助于提高對葡萄種植和葡萄酒釀造的技術(shù)認(rèn)識(shí)。Corte等[66]分析了不同品種葡萄中的脂質(zhì)含量，包括脂肪酸、甘油酯、甘油磷脂、鞘脂和甾醇，此外Millán等[67]以葡萄中植物甾醇為靶標(biāo)，結(jié)合PCA和OPLS-DA區(qū)分了不同品種的葡萄。脂質(zhì)與人體的營養(yǎng)和健康密切相關(guān)，相信脂質(zhì)組學(xué)將會(huì)更全面深入地應(yīng)用于食品品質(zhì)判別的研究中。

2.3 真?zhèn)舞b別

現(xiàn)代食品產(chǎn)業(yè)摻假現(xiàn)象嚴(yán)重干擾了食品產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。脂質(zhì)在不同食品中的組成與含量上的差異使得脂質(zhì)可作為食品真?zhèn)舞b別的靶標(biāo)。脂質(zhì)組學(xué)已用于篩查食品脂質(zhì)標(biāo)志物，實(shí)現(xiàn)了食用油、乳制品和谷物等的真?zhèn)舞b別。

高價(jià)值的食用油經(jīng)常被低價(jià)值的食用油摻假，TG輪廓特征可用來鑒別食用油的真?zhèn)?。Jergovi?等[68]比較了特級初榨橄欖油與精制橄欖油、初榨橄欖油和葵花籽油的TG組成，建立了基于TG指紋圖譜快速鑒別特級初榨橄欖油真?zhèn)蔚姆椒?。Alves等[69]分析特級初榨橄欖油和初榨橄欖油中的脂肪酸、TG和極性脂質(zhì)組成，發(fā)現(xiàn)脂肪酸C16∶0、C18∶1和PC含量存在顯著差異。由于TG的同分異構(gòu)體較多，采用正相色譜或反相色譜難以達(dá)到理想的分離效果，因此Dong等[29]開發(fā)了單柱在線2D-LC-APCI-MS技術(shù)，用于比較高油酸花生油和普通花生油的TG組成，發(fā)現(xiàn)三油酸甘油酯、二油酸棕櫚酸甘油酯和棕櫚酸油酸亞油酸甘油酯含量存在明顯差異，可用于鑒別普通花生油對高油酸花生油的摻假。該課題組還基于單柱離線2D-LC-APCI-MS技術(shù)檢測食用油中的TG，結(jié)合PCA可鑒定5%的豬油摻入大豆油和5%的大豆油摻入花生油[71]。以上結(jié)果表明，與脂肪酸組成相比，不同食用油中TG具有更大的差異，利用此能更有效地實(shí)現(xiàn)食用油的真?zhèn)舞b別。但食用油中TG分子的結(jié)構(gòu)多樣且豐度差異大，開發(fā)具有更高分離度的色譜技術(shù)將成為研究熱點(diǎn)。

利益的驅(qū)動(dòng)使得乳制品摻假現(xiàn)象嚴(yán)重，脂質(zhì)是影響乳制品質(zhì)量和安全的重要成分。Calvano等[73]提出將磷脂在質(zhì)譜上的響應(yīng)m/z706.6與m/z703.6豐度的比值作為摻假鑒定依據(jù)，并成功用于商業(yè)乳制品的鑒定。不同品種和生產(chǎn)方式的乳制品存在品質(zhì)和價(jià)值的差異，鑒于此，Hrbek等[74]試圖尋找TG組成的差異，結(jié)合LDA可鑒別牛奶對山羊奶或綿羊奶的摻假，檢測限達(dá)50%，還可鑒別1%的葵花籽油、菜籽油和大豆油的摻假；但發(fā)現(xiàn)由于季節(jié)、年份和地區(qū)的影響，TG輪廓結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)分析不能有效地區(qū)分有機(jī)牛奶和傳統(tǒng)牛奶，山羊奶和綿羊奶也不能區(qū)分。此外，Li Qiangqiang等[75]分析了山羊奶、豆奶和牛奶的脂質(zhì)組成，發(fā)現(xiàn)豆奶中富含磷脂，羊奶中富含中鏈TG、不飽和脂肪酸、ω-6 FA、ω-3 FA、EPA和DHA，鑒定出14 種差異脂質(zhì)，可為乳制品認(rèn)證和鑒偽提供依據(jù)。

沙棘油作為膳食補(bǔ)充劑，經(jīng)常被廉價(jià)食用油冒充。因此Hurkova等[76]比較了沙棘油和葵花籽油中的極性與非極性脂質(zhì)，發(fā)現(xiàn)單半乳糖基DG是沙棘油的特征標(biāo)志脂質(zhì)，葵花籽油的脂肪酸碳鏈長度比沙棘油的更長，建立了沙棘油真?zhèn)舞b別的方法。不同小麥品種也經(jīng)常被冒充，脂質(zhì)組成的差異可作為真?zhèn)舞b別的依據(jù)，例如Righetti等[77]對3 種小麥品種的脂質(zhì)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)PC、溶血PC在不同品系中含量不同。還有研究篩查了硬質(zhì)小麥和普通小麥的特征脂質(zhì)，發(fā)現(xiàn)以雙乳糖基DG（36∶4）為標(biāo)志物可鑒定普通小麥摻假，檢測限達(dá)3%[78]。分析脂質(zhì)組成的差異可實(shí)現(xiàn)食品準(zhǔn)確快速的真?zhèn)舞b別，但脂質(zhì)的含量和類別在不同部位存在差異，而且脂質(zhì)在動(dòng)植物體中的代謝與外界環(huán)境因素有關(guān)，在真?zhèn)舞b別研究中這些因素很可能影響食品的脂質(zhì)分布。

2.4 產(chǎn)地溯源

產(chǎn)地不同導(dǎo)致食品的營養(yǎng)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值產(chǎn)生差異，脂質(zhì)組學(xué)已用于食品產(chǎn)地溯源的研究中。Shen Qing等[79]研究了4 個(gè)產(chǎn)地杏仁中的磷脂和TG，提出m/z833.6與m/z835.6相對豐度的比值和m/z821.6相對豐度可用于鑒定不同產(chǎn)地的杏仁。此外，Klockmann等[80]以不同產(chǎn)地的榛子為研究對象，發(fā)現(xiàn)5 種PC、3 種PE、4 種DG、7 種TG和γ-生育酚豐度存在顯著差異。脂質(zhì)影響著谷物及谷物制品的質(zhì)地、流變特性、消化率和儲(chǔ)藏穩(wěn)定性[94]，谷物的脂質(zhì)組成又與產(chǎn)地密切相關(guān)。Lim等[81-82]研究了不同國家大米中溶血甘油磷脂的差異，發(fā)現(xiàn)溶血磷脂酰乙醇胺16∶0和18∶2在中國、日本和韓國大米的組內(nèi)含量差異較小，而不同國家之間差異顯著，之后研究觀察到中國與韓國大米中溶血磷脂酰膽堿、溶血磷脂酰乙醇胺和溶血磷脂酰甘油存在差異。此外，Lim等[84]開發(fā)了一種基于靶標(biāo)脂質(zhì)組學(xué)結(jié)合監(jiān)督機(jī)器學(xué)習(xí)算法鑒別中國和韓國的大米，檢測限達(dá)5%，結(jié)果表明LPL比糖、糖醇和脂肪酸更適合作為特征標(biāo)志物鑒別大米產(chǎn)地。脂質(zhì)代謝由復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)控制著，受到許多內(nèi)在和外在條件的影響，比如品種、土壤、生產(chǎn)方式和氣候條件等。充分考慮不同產(chǎn)地的各個(gè)影響因素開發(fā)食品脂質(zhì)組學(xué)方法，對產(chǎn)地溯源制度的建立和完善至關(guān)重要。

2.5 食品安全

食品加工過程中脂質(zhì)會(huì)發(fā)生各種反應(yīng)，如熱氧化、水解、熱聚合和美拉德反應(yīng)等[85]。脂質(zhì)的變化會(huì)影響食品品質(zhì)的變化，進(jìn)而影響食品的安全性。油炸是一種常見的食品加工方式，不僅影響食用油的使用壽命，也影響油炸食品的質(zhì)量，會(huì)產(chǎn)生大量氧化產(chǎn)物、聚合物、多環(huán)芳烴、氯丙醇和縮水甘油酯[95]，對人體健康構(gòu)成極大威脅。Richardson等[87]研究植物油和海藻油在室溫或加熱條件下LA和α-亞麻酸氧化脂類的類型和含量，發(fā)現(xiàn)除橄欖油和亞麻籽油之外，氧化脂質(zhì)與LA和α-亞麻酸組成有關(guān)；并初步估計(jì)美國植物油消費(fèi)者從未加熱的植物油中攝入的氧化脂質(zhì)量約為每人每天1.1 mg。食品中羰基化合物的生成與母體脂肪酸有關(guān)。Cao Jun等[96]采用PCA揭示了食用油中羰基化合物與油酸、LA和亞麻酸含量的密切關(guān)系。此外，Suh等[88-89]分析了魚油中的35 種羰基化合物，發(fā)現(xiàn)ARA、二十二碳五烯酸和EPA與羰基化合物的生成密切相關(guān)，進(jìn)一步建立了定量魚油中44 種羰基化合物的方法，并應(yīng)用于商業(yè)魚油產(chǎn)品的質(zhì)量安全控制。在食品加工過程中膽固醇氧化會(huì)產(chǎn)生大量有害的羥基膽固醇、環(huán)氧基膽固醇、酮基膽固醇等[97]，如微波加熱[97]、油炸[97]和乳制品的超高溫殺菌[98]。QuEChERS結(jié)合GC-MS技術(shù)，已經(jīng)用于定性和定量分析肉和動(dòng)物脂肪中的膽固醇氧化產(chǎn)物[99]。甘油三酯的氧化也是脂質(zhì)組學(xué)研究熱點(diǎn)[79,100]，van Dam等[101]建立了LC-MS技術(shù)分析老化干性食用油中的甘油三酯氧化產(chǎn)物。高通量的脂質(zhì)組學(xué)結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)分析是分析脂質(zhì)有害氧化產(chǎn)物的強(qiáng)大技術(shù)，可監(jiān)測食品加工對脂質(zhì)成分的影響及有害產(chǎn)物的產(chǎn)生，為食品質(zhì)量安全研究提供新的解決方案。

3 結(jié) 語

本文簡要介紹了脂質(zhì)組學(xué)的工作流程，并總結(jié)了脂質(zhì)組學(xué)在食品質(zhì)量安全領(lǐng)域的應(yīng)用?？傮w來說，脂質(zhì)組學(xué)在食品質(zhì)量安全的研究還處于初始階段，相比其他組學(xué)技術(shù)起步較晚，研究內(nèi)容主要集中于食品脂質(zhì)成分分析、有害氧化產(chǎn)物研究、不同產(chǎn)地與真?zhèn)问称返牟町愔|(zhì)研究等。脂質(zhì)組學(xué)的研究還存在某些制約因素有待進(jìn)一步解決和突破。首先，脂質(zhì)化合物結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)樣本中可能包含幾千種不同的脂質(zhì)分子，目前的技術(shù)手段還難以分離并檢測所有的脂質(zhì)分子；其次，每種脂質(zhì)在一個(gè)復(fù)雜的脂質(zhì)提取物中的濃度跨度會(huì)達(dá)到幾個(gè)數(shù)量級，因此對脂質(zhì)成分的準(zhǔn)確定量分析還存在技術(shù)瓶頸；另外，由于許多脂質(zhì)難以合成，脂質(zhì)組學(xué)缺少標(biāo)準(zhǔn)物作為標(biāo)準(zhǔn)，這嚴(yán)重限制了脂質(zhì)的鑒定和定量。只有詳細(xì)了解脂質(zhì)的脂肪酸?；恢卯悩?gòu)、雙鍵位置異構(gòu)、雙鍵立體異構(gòu)等，才能得到脂質(zhì)分子的完整信息。然而以目前的質(zhì)譜技術(shù)難以對脂質(zhì)分子進(jìn)行完整的結(jié)構(gòu)表征，不同儀器得到的脂質(zhì)結(jié)構(gòu)信息也不盡相同，因此在報(bào)告中應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)化的命名體系對脂質(zhì)類型和結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確的描述[102]。

傳統(tǒng)脂質(zhì)組學(xué)方法需要復(fù)雜的樣品制備和較長檢測時(shí)間，而AIMS是脂質(zhì)組學(xué)的新型解決方案，只需簡單的樣品處理就可實(shí)現(xiàn)快速現(xiàn)場分析，相信AIMS技術(shù)將成為食品質(zhì)量安全領(lǐng)域的重要分析工具。MSI技術(shù)具有分析脂質(zhì)分子空間分布細(xì)節(jié)的能力，而如何提高空間分辨率、重現(xiàn)性和定量能力將成為未來MSI技術(shù)的重點(diǎn)研究方向。由于難以同時(shí)分析具有不同色譜和質(zhì)譜行為的脂質(zhì)，因而開發(fā)高通量和批量化的脂質(zhì)組學(xué)方法對大樣本的分析非常重要，例如La Nasa等[103]使用2-肼基喹啉衍生游離脂肪酸用于同時(shí)分析脂肪酸和甘油酯。相信樣本制備方法、分離技術(shù)（UPLC、GC、2D-LC、2D-GC和SFC等）、離子源（ESI、APCI、MALDI和DART等）、質(zhì)量分析器（Q、TOF、Orbitrap和FT-ICR等）和多種串聯(lián)模式的快速發(fā)展，將極大地推進(jìn)脂質(zhì)組學(xué)在食品質(zhì)量安全領(lǐng)域的應(yīng)用。另外，將脂質(zhì)組學(xué)與其他組學(xué)技術(shù)，包括基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)進(jìn)行聯(lián)用，了解生物體中脂質(zhì)-核酸、脂質(zhì)-蛋白質(zhì)以及脂質(zhì)與其他生物小分子的相互作用也將成為脂質(zhì)組學(xué)的研究重點(diǎn)。