代謝組學(xué)在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)和飼料領(lǐng)域中的研究進(jìn)展

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1 前言

傳統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)代謝研究的范圍主要包括產(chǎn)物的濃度、產(chǎn)物的激素水平以及血液的生化等，從而通過(guò)一個(gè)或者是多個(gè)生物學(xué)的指標(biāo)對(duì)于機(jī)體的營(yíng)養(yǎng)代謝情況加以反映。但是，生物機(jī)體畢竟本身就是復(fù)雜的，而且是動(dòng)態(tài)性，如果僅僅依靠某幾個(gè)指標(biāo)就做出判斷，得出結(jié)論的話，往往所得到的結(jié)果是不夠全面的，也是缺乏一定科學(xué)性的，甚至?xí)清e(cuò)誤的。因此，尋求一種嶄新的方法就顯得尤為重要了，可以說(shuō)代謝組學(xué)就是在這樣的現(xiàn)實(shí)背景下被應(yīng)用到動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)和飼料領(lǐng)域中來(lái)的。

2 關(guān)于代謝組學(xué)在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)和飼料領(lǐng)域中研究進(jìn)展的分析

2.1 關(guān)于代謝組學(xué)

提及代謝組學(xué)，其概念最好產(chǎn)生于1971年，可以說(shuō)是隨著基因組學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展而來(lái)的，后學(xué)很多專家和學(xué)者展開了關(guān)于這方面的研究。

事實(shí)上，代謝組學(xué)的本質(zhì)就是一門新生的學(xué)科，既能夠進(jìn)行定性分析，又能夠進(jìn)行定量分析，主要分析的對(duì)象就是低分子質(zhì)量的代謝產(chǎn)物，樣品可以說(shuō)唾液，可以是尿液，可以是血漿，也可以是血清等。

2.2 代謝組學(xué)的研究方法

在使用代謝組學(xué)進(jìn)行研究和分析的時(shí)候，主要包括以下三個(gè)步驟，分別是：

第一，制備樣品，包括提取、做好預(yù)處理以及分離化合物等；第二，做好數(shù)據(jù)的采集工作；第三，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并針對(duì)結(jié)果做出科學(xué)解釋等。需要注意的是，由于生物酶本身就具有高效性，因此很容易導(dǎo)致結(jié)果的偏差，為了保證所反映出來(lái)的信息是準(zhǔn)確的，在取樣工作完成了之后，就要對(duì)細(xì)胞進(jìn)行滅活處理，主要目的就是為了抑制細(xì)胞內(nèi)各種反應(yīng)的發(fā)生。

當(dāng)樣品制備完成了之后，就需要選擇合適的方法對(duì)制備樣品中的代謝產(chǎn)物進(jìn)行測(cè)定，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，目前常用的技術(shù)手段就是核磁共振、色譜、質(zhì)譜以及液相色譜和質(zhì)譜的聯(lián)合應(yīng)用、氣象色譜和質(zhì)譜的聯(lián)合應(yīng)用等。當(dāng)然，每一種方法都有著其固有的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)然也是存有缺陷的。

第一種方法就是不會(huì)對(duì)樣品造成破壞，而且所進(jìn)行的分析也是非選擇性的，這種技術(shù)最為顯著的特點(diǎn)就是不僅能夠進(jìn)行定性分析，同時(shí)又能夠?qū)崿F(xiàn)為摩爾范圍內(nèi)的定量分析。但缺陷也是比較明顯的，那就是靈敏度不高，如果代謝產(chǎn)物濃度比較低的話，用這種技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)的話，結(jié)果就會(huì)受到很大的影響；對(duì)于色譜這項(xiàng)技術(shù)而言，具有良好的分離性能，而且靈敏度也相對(duì)較高，如果應(yīng)用到復(fù)雜體系中成分測(cè)定與分析的話，效果自然是非常理想的，但是從目前的情況來(lái)看，如何準(zhǔn)確對(duì)質(zhì)譜峰進(jìn)行識(shí)別，以及具體的識(shí)別方法等還是尚且沒(méi)有完全突破的難題。至于液相色譜和質(zhì)譜的聯(lián)合應(yīng)用技術(shù)，優(yōu)勢(shì)就在于結(jié)果客觀、可以選擇，而且分辨率理想，但是時(shí)間長(zhǎng)，容易對(duì)樣品造成某種程度的破壞；氣相色譜和質(zhì)譜的聯(lián)合應(yīng)用更加適用于植物的代謝組學(xué)研究，而且應(yīng)用的范圍有限，只有具有揮發(fā)性的物質(zhì)方能使用；隨著技術(shù)的發(fā)展，質(zhì)譜或者是與色譜聯(lián)合應(yīng)用表現(xiàn)出了普遍的適用性，而且無(wú)論是在靈敏度，還是在特異性方面，表現(xiàn)都是比較理想的。

等到做好了數(shù)據(jù)的采集之后，接下來(lái)要做的就是精選工作和分析，把代謝產(chǎn)物的水平相對(duì)變化的定量分析和功能性的定位有機(jī)結(jié)合，做出科學(xué)、合理的解釋。通常情況下，都是需要做好一系列的處理工作，主要包括數(shù)據(jù)的提取工作、質(zhì)譜峰的掃描工作以及噪聲分析工作等，然后利用相關(guān)的軟件，通過(guò)多種分析技術(shù)的聯(lián)合運(yùn)用，對(duì)原本分散性的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和總結(jié)，做出生物學(xué)解讀。

2.3 代謝組學(xué)在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)和飼料研究中的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

代謝組學(xué)的發(fā)展始于20世紀(jì)90年底中期的，而且從最初就吸引了世界各國(guó)科學(xué)家的廣泛關(guān)注，最初主要是被應(yīng)用在疾病的診斷上，后來(lái)應(yīng)用的范圍不斷擴(kuò)大。但是，關(guān)于代謝組學(xué)在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)和飼料中的應(yīng)用應(yīng)該說(shuō)還是在于初級(jí)階段，主要研究的就是糖的代謝、脂肪的代謝以及氨基酸代謝等和營(yíng)養(yǎng)有著密切關(guān)系的，然后在分子水平上研究營(yíng)養(yǎng)素對(duì)于動(dòng)物的生理機(jī)能可能產(chǎn)生的影響。

從研究的領(lǐng)域來(lái)看，很多研究都是關(guān)于添加中草藥的生物學(xué)作用，但是對(duì)于這些物質(zhì)的具體代謝途徑缺乏必要了解，因此作用的機(jī)制并不是非常明確的。代謝組學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展恰恰可以解決上述難題。

2.4 代謝組學(xué)在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)和飼料研究中的應(yīng)用前景

對(duì)于動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)而言，最為基礎(chǔ)和重要的內(nèi)容莫過(guò)于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝的生理機(jī)制和生化機(jī)制，通過(guò)代謝組學(xué)，恰恰可以為上述工作提供有力的技術(shù)支撐。另外，代謝組學(xué)如果能夠科學(xué)應(yīng)用到營(yíng)養(yǎng)調(diào)控機(jī)制領(lǐng)域研究的話，往往能夠進(jìn)一步明確營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的代謝原理，營(yíng)養(yǎng)素的缺乏或者過(guò)?？赡軐?dǎo)致的危害也將進(jìn)一步得到明確解釋。

如果把代謝組學(xué)的方法應(yīng)用到飼用微生物在腸道定植和繁殖成優(yōu)勢(shì)菌群評(píng)價(jià)的話，動(dòng)物體內(nèi)代謝過(guò)程由于益生菌使用可能產(chǎn)生的生理效應(yīng)就會(huì)得到更加直接的反映，那么關(guān)于益生菌為什么會(huì)更加利于生長(zhǎng)的原理也將得到進(jìn)一步揭示。

3 結(jié)語(yǔ)

雖然代謝組學(xué)在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)和飼料領(lǐng)域的應(yīng)用起步相對(duì)較晚，但是發(fā)展還是非常迅速，具有廣闊前景的。未來(lái)應(yīng)該重點(diǎn)打造專業(yè)化的研究隊(duì)伍，加快對(duì)于該領(lǐng)域的研究，實(shí)現(xiàn)研究的全面和深層次發(fā)展。