代謝組學(xué)在水產(chǎn)品品質(zhì)與安全中的研究進展

李銳 孫祖莉 楊賢慶 李來好 魏涯 岑劍偉 王晶趙永強

（1.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部水產(chǎn)品加工重點實驗室，廣州 510300；2.煙臺大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，煙臺 264005；3.海洋食品精深加工關(guān)鍵技術(shù)省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心 大連工業(yè)大學(xué)，大連116034）

水產(chǎn)品營養(yǎng)價值高，是人類膳食中重要的動物蛋白質(zhì)來源之一［1］。隨著人們飲食習(xí)慣的改變，對鮮活及加工水產(chǎn)品的需求量逐年增加，但水產(chǎn)品受生長環(huán)境、微生物、貯運條件及加工方式等因素影響，具有易污染和易腐敗變質(zhì)等特點［2］，據(jù)統(tǒng)計，全球每年因腐敗變質(zhì)而失去食用價值的水產(chǎn)品占比高達30%［3］。隨著生活水平的提高，消費者對于品質(zhì)好、安全性高的水產(chǎn)品的需求不斷增加，為此水產(chǎn)品品質(zhì)與安全的分析檢測成為研究熱點。

科技高速發(fā)展，高通量檢測技術(shù)也隨之更新，以基因組學(xué)（Genomics）、轉(zhuǎn)錄組學(xué)（Transcriptomics）、蛋白質(zhì)組學(xué)（Proteomics）和代謝組學(xué)（Metabonomics）為代表的組學(xué)技術(shù)得到迅速發(fā)展，并逐漸應(yīng)用在解決食品安全、質(zhì)量和營養(yǎng)等方面的問題，成為現(xiàn)代食品科學(xué)研究的重要工具［4-6］。其中，代謝組學(xué)是以最終代謝產(chǎn)物為研究對象，定性定量分析生物系統(tǒng)在受到刺激后機體內(nèi)的小分子代謝物的變化情況，從而反映其應(yīng)激代謝應(yīng)答信息［7］。基因、轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)3種組學(xué)技術(shù)主要是分析檢測樣品可能發(fā)生的變化，而代謝組學(xué)就是確定水產(chǎn)品以及水產(chǎn)品加工過程中使用的微生物的代謝物的變化。通過代謝組學(xué)檢測分析，可以對引起水產(chǎn)品品質(zhì)與質(zhì)量安全變化的具體風(fēng)險因子進行研究，對養(yǎng)殖營養(yǎng)代謝、微生物、貯運和加工等許多直接影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素進行全面分析，從分子水平探究水產(chǎn)品各項的理化指標(biāo)變化的作用機制，為水產(chǎn)品品質(zhì)與安全調(diào)控提供根源性、多角度及全方面的理論依據(jù)等優(yōu)勢［8-9］。近年來，越來越多的研究者將代謝組學(xué)技術(shù)應(yīng)用于水產(chǎn)品安全與質(zhì)量控制的研究中，從而更精確、深入了解水產(chǎn)品品質(zhì)變化機理、探明其分子作用機制，提出了更合理有效的水產(chǎn)品品質(zhì)與質(zhì)量安全的調(diào)控方法。本文對代謝組學(xué)技術(shù)進行了介紹，綜述了代謝組學(xué)技術(shù)在水產(chǎn)品原料鑒定、貯運保鮮、加工產(chǎn)品品質(zhì)與安全領(lǐng)域的應(yīng)用進展，旨對其進一步應(yīng)用提供思路。

1 代謝組學(xué)概述

代謝組（Metabolome）是1998年Tweeddale等［10］在研究大腸桿菌的代謝時首次提出，定義為“代謝物整體”（Total metabolite pool），指細(xì)胞、組織、器官或者生物體內(nèi)相對分子量小于1 kD的內(nèi)源性小分子的集合。代謝組學(xué)通過應(yīng)用各種高通量分析化學(xué)對實驗樣本進行系統(tǒng)分析，檢測其中的內(nèi)源性小分子代謝產(chǎn)物含量、組成成分，且利用模式識別方法對這種變化進行預(yù)測，確定生物標(biāo)志物群體或者標(biāo)志物簇（Biomarker clusters）［11］，以此尋找因刺激而受到影響的相關(guān)代謝途徑，探究生物體內(nèi)源性代謝物質(zhì)整體及其變化規(guī)律。根據(jù)研究對象不同，代謝組學(xué)可以分為分析未知化合物的非靶向代謝組（Untargeted metabolomics）和研究已知化合物的靶向代謝組（Targeted metabolomics）［12］。非靶向代謝組學(xué)又稱發(fā)現(xiàn)代謝組學(xué)，將對照組和實驗組的代謝物進行比對，從中找出兩組間的差異代謝物，并進行代謝物鑒定，進一步解釋差異代謝物在其參與的代謝通路中發(fā)揮的生物學(xué)作用。與非靶向代謝組學(xué)相比，靶向代謝組學(xué)更具針對性，分析檢測方法具有特異性強、靈敏度高、重復(fù)性好等特點，能對目標(biāo)代謝物在樣品中的絕對含量進行測定和分析驗證，對非靶向代謝提出的假說［13-14］。靶向代謝組學(xué)是研究少數(shù)幾種或幾類結(jié)構(gòu)、性質(zhì)相似或生化功能相關(guān)的內(nèi)源性代謝物，如與品質(zhì)安全密切相關(guān)的脂質(zhì)代謝組學(xué)、糖代謝組學(xué)和氨基酸代謝組學(xué)等［15］。

2 代謝組學(xué)技術(shù)

代謝組學(xué)以高能量檢測和數(shù)據(jù)處理為手段，描繪出機體代謝物譜，即代謝輪廓，之后再利用統(tǒng)計學(xué)和生物信息學(xué)方法進行數(shù)據(jù)處理，研究機體的變化應(yīng)答機制，為水產(chǎn)品品質(zhì)變化與安全性的檢測及調(diào)控開辟了一條新的道路。代謝組學(xué)技術(shù)的研究流程一般包括樣品制備、樣品預(yù)處理、化合物分離、檢測及鑒定、數(shù)據(jù)分析［16］。

化合物分離和檢測鑒定是代謝組學(xué)技術(shù)的核心步驟，在對樣品進行處理之后，對代謝物進行檢測鑒定的儀器分析技術(shù)至關(guān)重要［17］。在食品科學(xué)領(lǐng)域代謝組學(xué)常用的檢測技術(shù)主要是有核磁共振（Nuclear magnetic resonance，NMR）技術(shù)和質(zhì)譜技術(shù)［18］。由于樣品中不同代謝物的分子量大小、極性、揮發(fā)性和穩(wěn)定性有著很大的差別，所以不同的檢測技術(shù)也都具有各自的優(yōu)勢與局限。核磁共振技術(shù)是代謝組學(xué)研究中最為常見的檢測技術(shù)，其對樣品要求簡單，不需要復(fù)雜的前處理技術(shù)，具有對樣品無破壞性的優(yōu)點，能夠客觀研究樣品內(nèi)部化學(xué)變化和生化反應(yīng)［19］。常用的核磁共振技術(shù)包括核磁共振氫譜（1H-NMR）、核磁共振碳譜（13C-NMR）、核磁共振氮譜（15N-NMR）和核磁共振磷譜（31P-NMR），其中以1H-NMR的應(yīng)用最為廣泛［20］。相較于NMR技術(shù)，質(zhì)譜技術(shù)的分辨率和靈敏度更高［21］，質(zhì)譜（Mass spectrometry，MS）、飛行時間質(zhì)譜（Time of flight mass spectrometer，TOF/MS）和高分辨質(zhì)譜（High resolution mass spectrometry，HRMS）是代謝組學(xué)研究中經(jīng)常用到的技術(shù)，在研究中根據(jù)研究對象與目的不同可與氣相色譜（Gas chromatography，GC）［22］、 液相色譜（Liquid chromatography，LC）［23］、毛細(xì)管電泳（Capillary electrophoresis，CE）［24］等技術(shù)聯(lián)用，先對樣品進行分離，再進行質(zhì)譜檢測。除了上述常用的質(zhì)譜技術(shù)，快速蒸發(fā)離子化質(zhì)譜（Rapid evaporative ionization mass spectrometry，REIMS）作為一種新興起的技術(shù)具有無需前處理、檢測時間短、能對樣品進行高通量實時監(jiān)測等優(yōu)點，逐漸應(yīng)用于代謝物的分析檢測［25］。代謝組學(xué)得到的數(shù)據(jù)量巨大，先對原始數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，保留與組分相關(guān)的信息，消除多余干擾因素的影響［26］，借助化學(xué)計量學(xué)對數(shù)據(jù)進行分析處理，主要包括主成分析（Principal component analysis，PCA）、聚類分析（Cluster analysis，CA）、最小二乘法（Partial least squares，PLS）、顯著性分析（Discriminant analysis，DA）、偏最小二乘法-判別分析（PLS-DA）等方法［27］。

3 代謝組學(xué)在水產(chǎn)品品質(zhì)與質(zhì)量安全研究中的應(yīng)用

從原料到產(chǎn)品，水產(chǎn)品從產(chǎn)地到消費者手中，引起其品質(zhì)差異的差異主要包括：原料本身養(yǎng)殖方式、營養(yǎng)水平、產(chǎn)地來源的差異；貯運過程自身內(nèi)源酶作用和外界刺激引起的不同程度的腐敗變質(zhì)；不同加工工藝產(chǎn)品的安全性、營養(yǎng)性差異。這些差異都會通過不同的代謝產(chǎn)物表現(xiàn)出來，通過對于其代謝產(chǎn)物的具體分析研究，可以更準(zhǔn)確分析與評價水產(chǎn)品的食用品質(zhì)與安全，但是代謝物的種類眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，想要獲得更準(zhǔn)確、更完善的代謝物分析也將是一項挑戰(zhàn)。

3.1 代謝組學(xué)在水產(chǎn)養(yǎng)殖與營養(yǎng)中的應(yīng)用

水產(chǎn)養(yǎng)殖條件與方式是提供優(yōu)質(zhì)水產(chǎn)品原料的重要條件，伴隨水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展以及動物營養(yǎng)和飼料科學(xué)理論知識的普及，飼料在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的需求與日俱增，不同的飼料種類與配比以及部分營養(yǎng)物質(zhì)的添加對水產(chǎn)原料具體的營養(yǎng)品質(zhì)有極大的影響。因此，需要進一步了解喂食不同飼料對水產(chǎn)動物體內(nèi)營養(yǎng)代謝的影響，從而為養(yǎng)殖高品質(zhì)的水產(chǎn)原料提供理論依據(jù)。

代謝組學(xué)可以對水產(chǎn)原料在養(yǎng)殖期間投喂飼料的生長代謝情況進行監(jiān)測，對其引起的代謝活動、生物特性（抗氧化性、免疫力等）及營養(yǎng)組成的變化作出解釋。中華絨螯蟹（Eriocheir sinensis），又稱河蟹，是我國主要的養(yǎng)殖蟹類之一。馬倩倩［28］利用基于GC-MS代謝組學(xué)方法，探討了不同脂肪源（棕櫚油、橄欖油、紅花籽油和紫蘇籽油）對幼蟹生長及生理代謝的影響，以生長性能、抗氧化指標(biāo)、免疫指標(biāo)、消化酶活性、糖脂代謝酶活性以及肝胰腺組織結(jié)構(gòu)的影響作為評價指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)四種不同脂肪源中棕櫚油是一種較好的河蟹脂肪源，而紫蘇油的促生長效果最差，過量添加還會引起肝胰腺的氧化應(yīng)激，造成肝胰腺的氧化損傷；趙磊等［29］也通過GC法對以植物油代替魚油作為飼料喂養(yǎng)的河蟹的脂質(zhì)代謝水平進行測定，發(fā)現(xiàn)混合植物油合理替代魚油有利于河蟹肝胰腺脂質(zhì)的吸收、轉(zhuǎn)運和積累，提高機體的抗氧化和免疫性能，減少氧化損傷。此類研究結(jié)果為開發(fā)中華絨螯蟹高脂飼料適宜脂肪源的選擇、完善人工配合飼料提供了依據(jù)。Schock等［30］運用基于1H-NMR代謝組學(xué)技術(shù)評估了飼料中不同魚粉含量（25%、50%和 100%）對軍曹魚（Rachycentron canadum）代謝的影響，發(fā)現(xiàn)飼料中魚粉的含量與軍曹魚血清酪氨酸和甜菜堿水平呈負(fù)相關(guān)，與葡萄糖和乳酸水平呈正相關(guān)，表明飼料中魚粉含量對軍曹魚的生長健康狀況影響較大，含量減少會導(dǎo)致軍曹魚因缺營養(yǎng)物質(zhì)維持生長被迫降解機體的蛋白質(zhì)，從而導(dǎo)致機體本身蛋白含量降低。?；撬崞毡榇嬖谟诓溉閯游锖退a(chǎn)動物中，具有參與脂肪代謝、氨基酸代謝、糖代謝以及滲透壓的調(diào)節(jié)等生理功能，對魚類的生長有促進作用，黃穎［31］基于NMR代謝組學(xué)技術(shù)對飼料中添加?；撬釋δ崃_羅非魚（Oreochromis niloticus）的影響進行探究，發(fā)現(xiàn)適量添加?；撬峥梢源龠M尼羅羅非魚的生長速度以及提高粗脂質(zhì)和粗蛋白水平，過量添加則會抑制生長，牛磺酸的添加對尼羅羅非魚機體產(chǎn)生了顯著影響，相關(guān)代謝通路涉及糖代謝、蛋白質(zhì)合成與代謝、脂質(zhì)合成與代謝、核苷酸代謝、?；撬岷铣傻?，研究揭示了?；撬釋δ崃_羅非魚代謝的調(diào)控機制，為魚類營養(yǎng)學(xué)研究提供依據(jù)。

水產(chǎn)動物飼料成分與其肌肉營養(yǎng)成分有很大的相關(guān)性，通過代謝組學(xué)技術(shù)研究水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中飼料組成配比對水產(chǎn)動物代謝的影響，可了解不同飼料在水產(chǎn)動物生長代謝中的具體作用，總結(jié)代謝規(guī)律后根據(jù)其代謝規(guī)律優(yōu)化養(yǎng)殖方式，進而可以提高水產(chǎn)品質(zhì)。代謝組學(xué)的發(fā)展可為養(yǎng)殖高品質(zhì)的水產(chǎn)原料提供合理可行的理論依據(jù)，為水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)帶來更多機遇。

3.2 代謝組學(xué)在鑒別鑒定水產(chǎn)品原料中的應(yīng)用

食品摻假、欺詐是世界性的問題，隨著部分水產(chǎn)品因特殊的地理位置、養(yǎng)殖方式等原因具有較高的市場價值，為了獲取更高的利潤，市場上不乏以次充好的產(chǎn)品，造成水產(chǎn)品市場混亂，產(chǎn)品品質(zhì)與安全得不到保障。對水產(chǎn)品的原料種類，產(chǎn)地的鑒別，是處于水產(chǎn)品供應(yīng)鏈的質(zhì)量控制的最初端的重要工作，由于水產(chǎn)品的原料與產(chǎn)品的化學(xué)組成復(fù)雜，不同原料與產(chǎn)品之間差異不明顯，為鑒別工作提出了更高的要求。

代謝組學(xué)的發(fā)展為鑒別水產(chǎn)品品種和產(chǎn)地提供新的方法，通過代謝差異從而鑒定產(chǎn)品質(zhì)量。Rochfort等［32］通過對澳大利亞藍(lán)貽貝（Mytilus galloprovincialis）和新西蘭綠唇貽貝（Perna canaliculus）進行了代謝組學(xué)評估，水性代謝物用NMR分析、脂質(zhì)代謝物通過NMR和GC/MS分析，通過對NMR圖譜進行主成分分析（PCA）判別，將M.galloprovincialis和P.canaliculus兩個貽貝品種被分類開來，同時發(fā)現(xiàn)可以憑借某種化合物的含量就可將來自澳大利亞和新西蘭的兩種貽貝予以區(qū)分，但由于核磁共圖譜所能提供的結(jié)構(gòu)信息太少，作者未能鑒定出此化合物。脂質(zhì)組學(xué)可獲得各類水產(chǎn)品的脂質(zhì)信息可以得到不同品種、生長環(huán)境的水產(chǎn)品脂質(zhì)輪廓，對水產(chǎn)品進行鑒定，Aursand等［33］通過核磁共振碳譜（13C-NMR）與多變量數(shù)據(jù)分析結(jié)合對大西洋鮭（Salmo salar）的肌肉脂質(zhì)進行檢測分析，來區(qū)分野生和養(yǎng)殖大西洋鮭、鑒定其原產(chǎn)地和驗證市場供應(yīng)產(chǎn)品來源。因品種、生長環(huán)境、飼養(yǎng)情況的不同，水產(chǎn)品體內(nèi)脂質(zhì)的組成和成分也不相同，Shen等［34］采用鳥槍法比較了鯽魚（Carassius auratus）、草魚（Ctenopharyngodon idellus）、鱸魚（Lateolabrax japonicus）三者之間以磷脂酰膽堿（PC）、磷脂酰乙醇胺（PE）、磷脂酰肌醇（PI）和磷脂酰絲氨酸（PS）4類為主的磷脂成分的主要差異，發(fā)現(xiàn)可利用磷脂標(biāo)記物對3種魚肉進行鑒別。Song等［35-36］通過無需樣品前處理的iKnife-REIMS（智能刀-快速蒸發(fā)離子化質(zhì)譜）聯(lián)用技術(shù)對三文魚（Salmo salar、Oncorhynchus tshawytscha）和虹鱒魚（Oncorhynchus mykiss）進行區(qū)分，也對4種不同的金槍魚（Thunnus thynnus、Thunnus obesus、Thunnus albacares、Thunnus alaunga）進行了分析鑒定，獲得了對應(yīng)的脂質(zhì)組學(xué)特征，為科學(xué)評估市售三文魚和金槍魚摻假情況提供了快速、實時、準(zhǔn)確的鑒別方法。

因品種、生長環(huán)境、飼養(yǎng)情況的不同，水產(chǎn)品代謝物質(zhì)的組成和成分也不相同，由此發(fā)現(xiàn)代謝組學(xué)在水產(chǎn)鑒別上有著獨特的優(yōu)勢，不但能夠?qū)λa(chǎn)品原料本身具有很強的分析能力，并能更好的反映環(huán)境對水產(chǎn)品組分的影響。目前，代謝組學(xué)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于食品認(rèn)證領(lǐng)域，但其在水產(chǎn)品產(chǎn)地來源鑒別和質(zhì)量鑒定上應(yīng)用相對較少，隨著檢測技術(shù)的更新以及檢測方法逐漸簡化，代謝組學(xué)技術(shù)在水產(chǎn)品原料鑒別鑒定領(lǐng)域可逐步增加應(yīng)用，擴充水產(chǎn)品相關(guān)分析比對數(shù)據(jù)庫的容量后，可開發(fā)成一種有用于漁業(yè)和食品機構(gòu)追蹤水產(chǎn)品的有用工具。

3.3 代謝組學(xué)在監(jiān)控水產(chǎn)品貯運保鮮品質(zhì)變化中的應(yīng)用

貯運保鮮，一直是水產(chǎn)研究的熱點領(lǐng)域，活體貯運時水產(chǎn)本身能夠保持一部分活體的特性，能極大得保證水產(chǎn)品的品質(zhì)，但在貯運期間，還是會由于環(huán)境的影響導(dǎo)致代謝情況發(fā)生變化。通常來說，水產(chǎn)貯運保鮮主要在水產(chǎn)品死亡后對其新鮮度的保護，在水產(chǎn)原料死后，其肌肉代謝方式從有氧代謝轉(zhuǎn)變?yōu)闊o氧代謝，參與蛋白質(zhì)水解的酶以及微生物將蛋白質(zhì)降解為胺類等小分子物質(zhì)，同時肌肉中的脂質(zhì)物質(zhì)也發(fā)生水解生成小分子化合物，使其新鮮度降低。水產(chǎn)品貯運期間普遍存在蛋白質(zhì)水解氧化、脂質(zhì)水解氧化引起的品質(zhì)下降。

近年來，代謝組學(xué)技術(shù)在水產(chǎn)貯運以及水產(chǎn)加工制品品質(zhì)方面的應(yīng)用逐漸被研究者重視，能更深層次得了解和闡明水產(chǎn)品在貯運期間的生理變化［37］。陳山喬［38］為深入闡明在低溫半無水活體儲藏條件下扇貝（Argopecten irradians）的生理活動特點，進行了基于氯甲酸甲酯（MCF）衍生化 GC-MS的靶向代謝組學(xué)研究，經(jīng)過模式識別模型的建立和代謝通路分析發(fā)現(xiàn)扇貝在低溫離水環(huán)境下無氧呼吸加強、有氧呼吸受到抑制并非由缺氧引起，揭示了在扇貝半無水活體儲藏的條件優(yōu)化中氧氣補充是一項次要條件；另外，扇貝在低溫離水環(huán)境下能量代謝模式從終產(chǎn)物為乳酸改變?yōu)榻K產(chǎn)物為琥珀酸的通路也被檢測到，并且發(fā)現(xiàn)了與其滲透失調(diào)、氧化損傷、神經(jīng)系統(tǒng)紊亂和低溫應(yīng)激有關(guān)的數(shù)個生物標(biāo)記物。Aru等［39］采用NMR代謝組學(xué)方法分析貽貝（Mytilus galloprovincialis）新鮮樣品與在0℃保存10 d（取第2、6、10天）和4℃保存6 d（取第2、6天）樣品的相關(guān)代謝特征，通過正交偏最小二乘判別分析（OPLSDA）揭示了新鮮樣品和存儲那些在0℃和4℃之間的明顯區(qū)別，結(jié)果證明，在儲存期間，乙酸鹽、乳酸鹽、琥珀酸鹽、丙氨酸、支鏈氨基酸和三甲胺逐漸增加，而部分滲透物（甜菜堿、磺酸等）逐漸減少，這些代謝物與微生物計數(shù)的相關(guān)性表明它們被可用作腐敗的潛在生物標(biāo)志物。以上研究結(jié)果表明代謝組學(xué)技術(shù)可以作為提供水產(chǎn)品新鮮度信息的有力工具。Jaaskelainen等［40］也基于NMR代謝組學(xué)探究大西洋鮭和金槍魚（Thunnus albacares）魚片在真空包裝3℃下冷藏12 d的品質(zhì)變化情況，結(jié)果顯示冷藏12 d后兩種魚片品質(zhì)都有下降，但鮭魚魚片視為已經(jīng)變質(zhì)，并且發(fā)現(xiàn)三甲胺是主要的腐敗產(chǎn)物，研究表明鮭魚比金槍魚更容易腐敗。Chen等［41］通過鳥槍法脂質(zhì)組學(xué)發(fā)現(xiàn)牡蠣（Crassostrea plicatula）在4℃貯藏7 d后，磷脂因磷脂酶的催化發(fā)生明顯降解，而在-20℃下磷脂的含量幾乎不改變，表明在不同的貯藏溫度下，水產(chǎn)品貯藏過程中磷脂的水解機理與脂質(zhì)水解酶活性有關(guān)。無獨有偶，Wang 等［42］也通過鳥槍法脂質(zhì)組學(xué)研究了不同貯藏期的草魚肌肉組織中磷脂變化，結(jié)合微生物計數(shù)揭示了不同階段微生物對磷脂氧化與降解規(guī)律。

水產(chǎn)品貯運保鮮對提高水產(chǎn)品經(jīng)濟價值極為重要，同時也是影響水產(chǎn)品安全與品質(zhì)的重要環(huán)節(jié)，通過代謝組學(xué)對貯運期間代謝物的分析可以更好地了解水產(chǎn)品品質(zhì)變化情況，不僅可以篩選出相關(guān)生物標(biāo)記物作為監(jiān)控水產(chǎn)品貯運保鮮情況的指標(biāo)，同時在了解代謝路徑后，能夠從機理上解釋水產(chǎn)品的腐敗變質(zhì)的原因，為貯運期間品質(zhì)與安全的調(diào)控提供了更加科學(xué)有效的思路與方法，降低水產(chǎn)品在運輸貯藏方面的損耗，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

3.4 代謝組學(xué)在確定水產(chǎn)加工產(chǎn)品品質(zhì)及安全中的應(yīng)用

水產(chǎn)品加工類型繁多，工藝繁簡不一，加工工藝的不同、各類調(diào)味品的加入以及個別產(chǎn)品需要微生物的引入等，這些都會對其品質(zhì)與安全產(chǎn)生影響。發(fā)酵和腌制是我國為提升水產(chǎn)品品質(zhì)及延長貨架期較為常見的加工方式。在發(fā)酵和腌制過程中很容易形成多樣的微生物群落，并且產(chǎn)生大量的代謝物，除了產(chǎn)生對產(chǎn)品有益的物質(zhì)，也會產(chǎn)生生物胺、亞硝酸鹽等有害代謝物，對產(chǎn)品本身品質(zhì)與安全存在不確定威脅。

代謝組學(xué)可以對發(fā)酵和腌制過程中物質(zhì)的變化和風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生進行監(jiān)控和分析、對加工后的成品進行檢測，詳細(xì)的代謝物組成為其質(zhì)量和安全性的評定提供參考。Chen等［43］結(jié)合使用NMR和多變量數(shù)據(jù)分析研究了蟹醬在發(fā)酵過程中代謝物分布的動態(tài)演變，研究結(jié)果表明發(fā)酵對蟹膏質(zhì)量有顯著影響，質(zhì)量變化表現(xiàn)為乳酸、甜菜堿、?；撬帷⑷装?N-氧化物、三角堿、肌苷、二磷酸腺苷、2-吡啶醇的下降，一系列氨基酸的波動以及谷氨酸、蔗糖、甲酸、乙酸鹽、三甲胺和次黃嘌呤的積累，三甲胺含量隨發(fā)酵水平的提高可作為蟹膏的新鮮度指標(biāo)，這些結(jié)果為蟹膏的質(zhì)量評價提供了依據(jù)，并證實了代謝組學(xué)技術(shù)是提供蟹黃膏質(zhì)量重要信息的有效工具。Wang等［44］首次使用基于UHPLC-Q/TOFMS的代謝組學(xué)方法來評估中國魚露的味道品質(zhì)和代謝物特征，在發(fā)酵過程中從魚醬樣品中提取了總共22 816個代謝物離子特征，包括氨基酸、小肽、有機酸、胺和碳水化合物和核酸在內(nèi)的46種代謝物被確定為魚醬的關(guān)鍵化學(xué)成分。帶魚（Trichiutus lepturus）在我國分布廣泛，產(chǎn)量高，通過食鹽腌制和風(fēng)干成熟制得的傳統(tǒng)腌干帶魚因其獨特的風(fēng)味而廣受歡迎，關(guān)于其研究主要集中于鹽析過程中形成致癌亞硝胺的亞硝酸鹽，而脂質(zhì)氧化等方面研究較少。Wu等［45］為探究帶魚（深色肉、白色肉）在腌干過程帶魚的脂肪氧化情況，通過分析過氧化值（POV）、TBARS值、由GC-MS技術(shù)定量的脂肪酸（Fatty acids，F(xiàn)AS）和由ESI-MS/MS技術(shù)定量的三脂酰甘油（Triacylglycerols，TAG）來評估鹽腌過程脂肪氧化情況，結(jié)果5種FA的營養(yǎng)指數(shù)顯示，腌干加工對FA的營養(yǎng)價值的影響在白色肉魚類中比在深色肉中更大；深色肉帶魚中的脂類成分以TAG為主，兩種帶魚的TAG組成相同，但其在腌干過程變化趨勢不同。該研究創(chuàng)新評估了帶魚腌干過程中脂肪氧化情況，為研究帶魚以及與帶魚相似的高脂魚腌干過程脂肪氧化提供了新的思路，也為該類腌干魚肉制品的規(guī)模化生產(chǎn)奠定理論基礎(chǔ)。我國常見的帶魚烹飪方式為油炸，空氣油炸由于安全方便、用油量少近年來逐漸替代傳統(tǒng)油炸加工，張蒙娜等［46］將經(jīng)空氣油炸后的帶魚直接通過REIMS系統(tǒng)實時檢測得到脂質(zhì)組成，探究不同溫度對脂肪酸和磷脂的影響，結(jié)果表明二十二碳六烯酸（Docosahexaenoic acid，DHA）為含量最高的脂肪酸，含量最多的磷脂分子形式是磷脂酰乙醇胺（Phosphatidyl ethanolamines，PE）和磷脂酰膽堿（Phosphatidyl cholines，PC）；同時發(fā)現(xiàn)，脂質(zhì)分子的飽和度隨著油炸溫度的升高而提高，DHA含量由38.91%降低至30.74%?？諝庥驼囟葘κ澄锲焚|(zhì)有著較大的影響，該研究實時監(jiān)測空氣油炸對帶魚脂肪組成的影響，為控制空氣油炸溫度提供了理論指導(dǎo)。

代謝組學(xué)對水產(chǎn)發(fā)酵制品在發(fā)酵過程的化學(xué)成分進行廣泛表征，以及解析發(fā)酵水產(chǎn)品品質(zhì)相關(guān)微生物作用機制探明方面具有實用性，為發(fā)酵引起的水產(chǎn)品的口味品質(zhì)提供了新穎的見解，并為以后的研究提供了指導(dǎo)。關(guān)于腌干魚制品研究方面，目前主要集中在腌制加工過程亞硝酸鹽及其胺類物質(zhì)的產(chǎn)生規(guī)律和控制技術(shù)，以及傳統(tǒng)加工方式向工業(yè)規(guī)模化現(xiàn)代化加工技術(shù)的推廣進程。因此，代謝組學(xué)技術(shù)的引進，能夠?qū)﹄绺婶~工藝中的關(guān)鍵組分進行檢測，除了定量有害物質(zhì)，并能夠?qū)に囍挟a(chǎn)生的對產(chǎn)品有益相關(guān)代謝物進行鑒定，能保障產(chǎn)品安全優(yōu)質(zhì)性。烹飪加工技術(shù)對居民飲食健康安全具有重要影響，通過代謝組學(xué)技術(shù)可以得到食物加工后的小分子物質(zhì)具體組成，從而可以設(shè)計合理、安全、健康的烹飪條件，提高居民飲食質(zhì)量。

4 總結(jié)與展望

中國作為世界漁業(yè)大國，為消費者提供品質(zhì)高、質(zhì)量安全有保障的水產(chǎn)品對提高我國居民健康水平、促進我國水產(chǎn)品加工產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展與保障我國“藍(lán)色糧倉”戰(zhàn)略實施具有重要意義。隨著各種檢測技術(shù)逐漸成熟、交叉互作，代謝組學(xué)技術(shù)逐漸應(yīng)用于水產(chǎn)品原料鑒別、貯運保鮮和加工過程中標(biāo)志指示物的篩選與分析，為水產(chǎn)品品質(zhì)與安全調(diào)控奠定更詳盡的理論基礎(chǔ)。

由于水產(chǎn)品品質(zhì)與安全變化中的代謝產(chǎn)物受養(yǎng)殖、貯運、加工等過程中多種因素的影響具有復(fù)雜性，不同的養(yǎng)殖環(huán)境、飼料組成、貯運條件、加工方式都會對水產(chǎn)品原料和加工產(chǎn)品造成直接或者間接的影響，要全方位地探究水產(chǎn)品品質(zhì)變化的情況，單靠代謝組學(xué)技術(shù)檢測分析具有局限性和片面性。因此，在相關(guān)問題研究中，可以加入基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)與代謝組學(xué)相結(jié)合，多組學(xué)技術(shù)聯(lián)用可以多途徑、系統(tǒng)性地分析水產(chǎn)品品質(zhì)與安全變化機制，以彌補單一組學(xué)在研究中的不足。例如，水產(chǎn)品中自身蛋白變性、降解、氧化，以及脂肪氧化副產(chǎn)物促進水產(chǎn)品肌肉蛋白質(zhì)發(fā)生氧化從而影響水產(chǎn)品品質(zhì)，可蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)技術(shù)聯(lián)用確定新鮮度指示的蛋白質(zhì)點與標(biāo)志代謝物，并研究在水產(chǎn)加工貯運期間脂肪氧化和蛋白氧化之間的相對作用。

現(xiàn)階段關(guān)于多組學(xué)技術(shù)聯(lián)用在水產(chǎn)品品質(zhì)與安全應(yīng)用較少，特別是在水產(chǎn)品貯運加工方面，需要多組學(xué)技術(shù)以不同切入點研究原料來源、微生物的組成與變化、蛋白質(zhì)變性降解氧化、脂肪降解氧化及其與蛋白氧化之間的相互關(guān)系，從而進一步探究水產(chǎn)品品質(zhì)與安全變化機理，更具針對性地調(diào)控相關(guān)品質(zhì)衰敗、產(chǎn)品安全問題。總體說來，代謝組學(xué)技術(shù)在研究水產(chǎn)品品質(zhì)與安全中的應(yīng)用有待進一步的提高，與其他組學(xué)技術(shù)聯(lián)用，同時結(jié)合生物信息學(xué)、數(shù)學(xué)建模和建立數(shù)據(jù)庫等方法，促進代謝組學(xué)技術(shù)在水產(chǎn)品品質(zhì)安全中的應(yīng)用，以保障品質(zhì)好、安全性高的水產(chǎn)品供給。