脂質(zhì)組學(xué)技術(shù)及其在水產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

,,*

(1.浙江工商大學(xué)海洋食品研究院,浙江杭州 310012;2.浙江省水產(chǎn)質(zhì)量檢測(cè)中心,浙江杭州 310023)

脂質(zhì)是生命機(jī)體重要的有機(jī)化合物,其不溶于水但易溶解于氯仿、醇、醚等非極性有機(jī)溶劑。細(xì)胞中的脂質(zhì)分子大致可分為3 大類(lèi),包括極性脂質(zhì)(糖脂類(lèi)、鞘脂類(lèi)和磷脂類(lèi))、非極性脂質(zhì)(膽固醇、膽固醇酯和甘油三酯)還有脂質(zhì)代謝物(脂質(zhì)合成或分解反應(yīng)的產(chǎn)物)[1]。脂質(zhì)在生命系統(tǒng)中起到多種作用:脂質(zhì)構(gòu)成雙分子層結(jié)構(gòu)使細(xì)胞成為整個(gè)生命機(jī)體中的子單元,相對(duì)獨(dú)立于外部環(huán)境;脂質(zhì)作為疏水介質(zhì),提供了實(shí)現(xiàn)膜蛋白的功能并與其相互作用的場(chǎng)所;各脂質(zhì)分子通過(guò)酶反應(yīng)產(chǎn)生第二信使[2]。

脂質(zhì)組學(xué)是繼基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)后迅速發(fā)展的“組學(xué)”學(xué)科,主要研究脂質(zhì)參與蛋白質(zhì)表達(dá)和基因調(diào)控等過(guò)程中的功能、分析脂質(zhì)在生物體內(nèi)其結(jié)構(gòu)與代謝途徑、以及研究脂質(zhì)在生物代謝、免疫等過(guò)程中所起到的作用等三大方面[3]。脂質(zhì)組學(xué)在給定的生物系統(tǒng)中對(duì)脂質(zhì)進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)鑒定和成分定量,并試圖闡明單個(gè)脂質(zhì)分子是如何影響脂質(zhì)代謝和整個(gè)系統(tǒng)的功能[4]。脂質(zhì)代謝在多種與脂質(zhì)相關(guān)的疾病(糖尿病、肥胖癥和阿爾茨海默癥等)研究中起著至關(guān)重要的作用,因此脂質(zhì)組學(xué)相關(guān)研究得到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注。同時(shí),得益于色譜和質(zhì)譜技術(shù)的快速發(fā)展,脂質(zhì)組學(xué)的研究領(lǐng)域也迅速擴(kuò)張[5],目前已經(jīng)被應(yīng)用于包括水產(chǎn)品研究在內(nèi)的諸多學(xué)科和領(lǐng)域。

隨著海洋經(jīng)濟(jì),尤其是水產(chǎn)品行業(yè)的發(fā)展,近年來(lái)人們對(duì)其發(fā)展也更加重視,脂質(zhì)組學(xué)在水產(chǎn)品方向的研究應(yīng)用也日益展開(kāi)。水產(chǎn)品種類(lèi)繁多,資源廣泛,目前人們對(duì)水產(chǎn)品的消費(fèi)量和傳統(tǒng)的牲畜相比還有很大差距,但隨著人們消費(fèi)水平以及消費(fèi)觀念的改變,水產(chǎn)品的市場(chǎng)需求量正迅速提升,這也帶動(dòng)了水產(chǎn)品行業(yè)的發(fā)展,因此對(duì)水產(chǎn)品進(jìn)行更加深入的了解勢(shì)在必行。脂質(zhì)組學(xué)這一研究方法為水產(chǎn)品的研究提供了新的思路,使得人們對(duì)水產(chǎn)品的研究向更加多元化的方向發(fā)展。然而由于水產(chǎn)脂質(zhì)組學(xué)相對(duì)起步較晚,目前有關(guān)水產(chǎn)脂質(zhì)組學(xué)的研究還正在探索當(dāng)中。很多檢測(cè)技術(shù)以及分析方法尚且處在初步探索階段,隨著日后的研究發(fā)展,可以建立起一套完整的水產(chǎn)品脂質(zhì)圖譜,本文從多個(gè)方面介紹了水產(chǎn)脂質(zhì)組學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用,為水產(chǎn)品鑒定、污染監(jiān)測(cè)、疾病預(yù)防等方面未來(lái)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)以及技術(shù)支持。

1 水產(chǎn)品脂質(zhì)提取方法

隨著最早Folch提出的氯仿-甲醇體系以來(lái),通過(guò)不斷改進(jìn)優(yōu)化提取效率和降低毒害性,現(xiàn)已研究衍生出多種脂質(zhì)提取方法,可針對(duì)不同種類(lèi)的脂質(zhì)分子極性采取不同技術(shù)手段。水產(chǎn)品具有水分含量高,脂質(zhì)及小分子代謝物雜質(zhì)少的特點(diǎn)。目前用于水產(chǎn)品中脂質(zhì)提取主要有氯仿-甲醇體系、甲基叔丁基醚體系、乙醇溶劑體系、超臨界流體萃取、固相萃取等方法。

1.1 氯仿-甲醇體系

氯仿-甲醇法對(duì)游離脂和結(jié)合脂的提取非常有效,通過(guò)此方法可獲得較為純凈的脂質(zhì)提取物,且提取效率高,在廣義的生命科學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[5]。Folch等[6]首先提出了以氯仿與甲醇配比為2∶1的混合溶液對(duì)動(dòng)物組織中的脂質(zhì)進(jìn)行提取的方法。在此基礎(chǔ)上,Bligh[7]改變了氯仿-甲醇-水的配比,對(duì)鱈魚(yú)組織中的脂質(zhì)進(jìn)行提取,其最終脂質(zhì)得率提高了53.7%。王少梅等[8]研究探討了簡(jiǎn)化氯仿-甲醇法的提取步驟對(duì)提取效果的影響,通過(guò)對(duì)魚(yú)體脂肪的提取和含量測(cè)定,結(jié)果表明試驗(yàn)過(guò)程中可以省去20 h的樣品勻漿步驟,取而代之以樣品在氯仿-甲醇溶液中浸泡2 h以上。盡管經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)更迭,氯仿-甲醇體系依然是最為經(jīng)典的脂質(zhì)提取方法之一。然而氯仿-甲醇法使用了毒性較強(qiáng)的氯仿溶劑,因此本方法僅適用于樣品檢測(cè)分析,無(wú)法應(yīng)用于食用性脂質(zhì)的產(chǎn)業(yè)化提取。

1.2 甲基叔丁基醚體系

由于傳統(tǒng)方法中使用的氯仿溶劑對(duì)人體和環(huán)境的毒性相對(duì)較高,科研人員致力于尋找高效、友好的替代溶劑。甲基叔丁基醚(Methyl tertlary butyl ether,MTBE)是一種具有高辛烷值的無(wú)色透明溶劑,具有非腐蝕性和化學(xué)穩(wěn)定性,不僅對(duì)人體健康威脅小,且在儲(chǔ)存過(guò)程中不形成過(guò)氧化物,因此不存在降解不穩(wěn)定的脂類(lèi)的風(fēng)險(xiǎn)。MTBE法的具體實(shí)驗(yàn)步驟與氯仿-甲醇法類(lèi)似[9-10],Matyash等[11]用MTBE法對(duì)水產(chǎn)品中常見(jiàn)微生物大腸桿菌中脂質(zhì)進(jìn)行了提取,證明了MTBE法可以更高效、更清潔地萃取回收脂質(zhì)。MTBE法與氯仿-甲醇法的主要差別在于MTBE的混合樣品體系離心后,由于MTBE的密度低,在相分離過(guò)程中,含有脂質(zhì)的有機(jī)相形成上層,進(jìn)而簡(jiǎn)化了收集過(guò)程,更有利于實(shí)驗(yàn)人員移取樣品提取物。

1.3 乙醇溶劑體系

盡管氯仿-甲醇體系和MTBE體系具有較高的脂質(zhì)提取效率,然而所涉及的溶劑均非食品加工助劑之列,因此并不適用于食品工業(yè)的應(yīng)用。乙醇的生產(chǎn)技術(shù)成熟,具備良好的可再生性和安全性。Undeland等[12]向鯡魚(yú)組織中先后加入SDS和乙醇,通過(guò)漩渦攪拌使蛋白質(zhì)沉淀,后加入等體積正庚烷均質(zhì)并離心,分離得到含有鯡魚(yú)脂質(zhì)的有機(jī)相。陳麗麗等[13]比較了酶水解-乙醇法、乙醇-正己烷分提法、以及氯仿甲醇法三種方法對(duì)淡水魚(yú)卵中的脂質(zhì)和磷脂的提取效率,優(yōu)化改進(jìn)了酶水解-乙醇提取技術(shù),采用0 ℃的乙醇,并對(duì)樣品均質(zhì)后再加入等體積的水,使得樣品與水結(jié)合更加均勻。郭休玉等[14]基于乙醇為溶劑研究出將磷蝦油的提取應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)的方法,通過(guò)兩步提取法使蝦油提取率達(dá)到15.72%。目前乙醇溶劑體系已成功應(yīng)用于富含磷脂的南極磷蝦油工業(yè)化提取中。

1.4 超臨界流體萃取

超臨界流體萃取(Supercritical fluid extraction,SFE)是近些年被廣泛使用的一種新型分離提取技術(shù),它依據(jù)不同化合物在超臨界流體中的溶解度差異,改變體系的溫度和壓力,從而實(shí)現(xiàn)不同樣品脂質(zhì)的提取,同時(shí)萃取劑可分離回收并重新壓縮,最大程度節(jié)約資源[15-16]。包宗宏等[17]利用CO2-SFE對(duì)魚(yú)油中的二十碳五烯酸(Eicosapentaennoic acid,EPA)和二十二碳六烯酸(Ducosahexenoic acid,DHA)進(jìn)行提取,同時(shí)對(duì)比了Rizvi[18]、Bharath[19]和Nilsson[20]等人利用SC-CO2對(duì)魚(yú)油脂肪酸的實(shí)驗(yàn)研究,總結(jié)出在低溫條件下,選擇合適的萃取壓力,并引入夾帶劑,不飽和程度越高的脂肪酸,其在SC-CO2中的溶解度越高,從而萃取率也就越高。許艷萍等[21]采用CO2-SFE萃取大黃魚(yú)魚(yú)卵中的油脂,通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)分析出最佳萃取時(shí)間、溫度和壓力,在此條件下萃取率可達(dá)86.12%,其中EPA和DHA之和達(dá)到19.40%,提高了大黃魚(yú)副產(chǎn)物的綜合利用率,豐富了海洋魚(yú)油的制備來(lái)源。超臨界流體萃取技術(shù)以其提取速率高、選擇性強(qiáng)、無(wú)毒無(wú)溶劑等優(yōu)點(diǎn),已被運(yùn)用于脂質(zhì)物料的分離提取當(dāng)中。

1.5 固相萃取

固相萃取(Solid phase extraction,SPE)利用樣品中存在的不同化合物與吸附劑之間的相互作用力不同,使得目標(biāo)化合物同樣品中的雜質(zhì)分離,并經(jīng)過(guò)洗脫液的沖刷快速洗脫,從而分離提純?cè)撃繕?biāo)化合物。根據(jù)所需萃取物的不同以及吸附劑的不同,目前使用較多的固相萃取技術(shù)有固相微萃取技術(shù)、磁力攪拌棒吸附萃取、以及分子印跡固相萃取技術(shù)等。沈清等[22]以烏鱧作為樣本,利用氯仿-甲醇法得到其肌肉組織中的脂質(zhì)粗提物,隨后討論了不同上樣量、pH、洗脫液濃度以及SPE填裝料對(duì)固相萃取的影響,通過(guò)對(duì)磷脂中甘油磷脂中的磷脂酰膽堿(Phosphatidylcholine,PC)和磷脂酰肌醇(Phosphatidylinositol,PI)回收率的測(cè)定從而確定了固相萃取烏鱧肌肉組織中磷脂的最適條件,100 μL的上樣量,pH為2,50%的乙腈溶液1 mL作為洗脫劑,從而對(duì)磷脂進(jìn)行了純化。固相萃取法不需進(jìn)行相分離,實(shí)際操作簡(jiǎn)便、節(jié)約有機(jī)溶劑、提取率高并且可以對(duì)微量樣品進(jìn)行處理。

2 脂質(zhì)組學(xué)檢測(cè)技術(shù)

脂質(zhì)組學(xué)的概念由Han等[23]于2003年首次提出。盡管脂質(zhì)組學(xué)起步較晚,通過(guò)借鑒蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)的經(jīng)驗(yàn)和質(zhì)譜等精密設(shè)備的發(fā)展,脂質(zhì)組學(xué)技術(shù)在近幾年被廣泛重視并發(fā)展迅速,朝著更加準(zhǔn)確多元的方向不斷改進(jìn)。目前已經(jīng)建立多種適用于脂質(zhì)分子定性和定量的方法,如直接進(jìn)樣的鳥(niǎo)槍法、精確定量的液質(zhì)聯(lián)用法等,在試驗(yàn)中可根據(jù)實(shí)驗(yàn)材料及內(nèi)容合理選擇檢測(cè)技術(shù)或者多種技術(shù)聯(lián)用。

2.1 鳥(niǎo)槍法

鳥(niǎo)槍法在脂質(zhì)組學(xué)研究中應(yīng)用廣泛,根據(jù)脂質(zhì)的理化性質(zhì)并加以利用,使脂質(zhì)組的高通量分析更為快捷高效[24]。其步驟是將細(xì)胞或組織的總脂質(zhì)提取物通過(guò)針泵直接注入串聯(lián)質(zhì)譜儀中,通過(guò)準(zhǔn)確測(cè)定脂質(zhì)分子質(zhì)量或從相應(yīng)母離子中獲取MS2譜來(lái)識(shí)別單個(gè)分子結(jié)構(gòu)。通過(guò)調(diào)節(jié)溶劑組成(有機(jī)相比例、pH、緩沖液濃度)和電離條件(極性模式、電壓能量、霧化溫度等)可使檢測(cè)靈敏度提高幾個(gè)數(shù)量級(jí)[25]。Han等[26]應(yīng)用鳥(niǎo)槍法對(duì)脂質(zhì)提取物中腦苷脂分子進(jìn)行了ESI-MS檢測(cè)和MS/MS結(jié)構(gòu)鑒定,隨后對(duì)腦苷脂分子進(jìn)行定量分析。隨后采用多維質(zhì)譜分析的鳥(niǎo)槍法脂質(zhì)組學(xué),確定了800多種脂類(lèi)分子的水平。崔益瑋等[27]將水產(chǎn)加工副產(chǎn)物中提取的脂質(zhì)樣品經(jīng)流動(dòng)注射直接進(jìn)樣,通過(guò)母離子掃描(Precursor ion scan,PreIS)和中性質(zhì)量丟失掃描(Neutral loss scan,NLS)實(shí)現(xiàn)不同磷脂分子在離子源內(nèi)的分離鑒定和半定量。鳥(niǎo)槍法在電噴霧電離質(zhì)譜(Electrospray ionization mass spectrometry,ESI-MS)技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn),根據(jù)脂類(lèi)特征官能團(tuán)碎片特征,使多種脂類(lèi)在一次分析中平行測(cè)定。

2.2 液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法

液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用(Liquid chromatography mass spectrometry,LC-MS)利用了液相色譜和質(zhì)譜兩者的優(yōu)勢(shì),在對(duì)復(fù)雜樣品各組分進(jìn)行有效分離的同時(shí)還可進(jìn)行程序化結(jié)構(gòu)測(cè)定,實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定性與定量分析。根據(jù)脂質(zhì)種類(lèi)的不同如磷脂類(lèi)、膽固醇類(lèi)等，分別利用不同的離子峰提取法(XIC)進(jìn)行提取,并且基于一系列的固定相的使用,根據(jù)各脂質(zhì)分子之間存在的極性差異以及不同洗脫液的洗脫作用,對(duì)同種脂質(zhì)的不同組分如PC、磷脂酰乙醇胺(Phosphatidyl ethanolamine,PE)、磷脂酰絲氨酸(Phosphatidylserine,PS)以及PI等進(jìn)行分離。Shen等[28]使用親水色譜飛行時(shí)間質(zhì)譜(HILIC-QTOF/MS)先后分離洗脫海馬提取物中磷脂酰甘油(Phosphatidylglycerol,PG)、磷脂酸(Phosphatidic acid,PA)、PC、PE、PS、PI等磷脂,并利用質(zhì)譜源內(nèi)分離各類(lèi)磷脂中的不同分子。崔益瑋等[29]利用乙醇浸提法制備得到蝦頭廢棄物中的磷脂,并用HPLC-MS技術(shù)經(jīng)負(fù)離子模式掃描實(shí)現(xiàn)磷脂分子的分離鑒定和定量分析,成功鑒定磷脂碳鏈中的棕櫚酸、亞油酸、二十碳五烯酸和硬脂酸等23 種脂肪酸鏈結(jié)構(gòu)。液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法速度快、靈明度高,并且樣品的前處理過(guò)程與分析更加簡(jiǎn)單。

2.3 基質(zhì)輔助激光解吸質(zhì)譜法

基質(zhì)輔助激光解吸離子化(Matrix assisted laser desorption ionization,MALDI)質(zhì)譜最早應(yīng)用于蛋白質(zhì)核酸分析領(lǐng)域[30-32]。隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展,樣品與基質(zhì)可在單一的有機(jī)相中形成均勻的基質(zhì)/分析物混合物,奠定了將MALDI技術(shù)應(yīng)用于脂質(zhì)組學(xué)的基礎(chǔ)。Schiller等[33]利用氯仿甲醇法提取脂質(zhì),以2,5-二羥基苯甲酸為基質(zhì)與脂質(zhì)共結(jié)晶,應(yīng)用MALDI-TOF-MS技術(shù)對(duì)氯仿層中的二酰基甘油、PC和PI等不同種類(lèi)脂質(zhì)分析檢測(cè)。李國(guó)琛[34]通過(guò)Folch法對(duì)在含鎘水體中不同養(yǎng)殖時(shí)間下的鯽魚(yú)肉進(jìn)行磷脂的粗提,隨后采用HPLC將磷脂粗提物中的PC分離純化并進(jìn)行MALDI-TOF-MS分析,研究了水體中鎘對(duì)鯽魚(yú)的毒害作用。沈清等[35]采用正離子模式對(duì)三文魚(yú)樣品中的磷脂提取物進(jìn)行MALDI離子化分析并進(jìn)行了方法學(xué)驗(yàn)證,成功對(duì)三文魚(yú)肌肉組織中28種磷脂分子作出了鑒定。MALDI技術(shù)在脂質(zhì)分析中其最大的優(yōu)勢(shì)在于脂質(zhì)樣品與常規(guī)基質(zhì)極易共溶于有機(jī)溶劑,使得樣品與基體化合物混合物的結(jié)晶均勻性極大的提高,從而獲得良好的質(zhì)譜分辨率。基于MALDI電離的飛行時(shí)間質(zhì)譜法(Time of flight mass spectrometry,TOF-MS)擁有極高的靈敏度,可直接研究水產(chǎn)品細(xì)胞膜上的生物功能相關(guān)脂質(zhì)混合物。

2.4 核磁共振技術(shù)

圖1 快速蒸發(fā)離子化質(zhì)譜鑒定三文魚(yú)和虹鱒魚(yú)[42]Fig.1 Discrimination of salmon and rainbow trout by rapid evaporative ionization mass spectrometry[42]

核磁共振波譜法(Nuclear magnetic resonance spectroscopy,NMR)利用自旋原子核在外磁場(chǎng)作用下的核自旋能級(jí)躍遷所產(chǎn)生的吸收電磁波譜來(lái)鑒定有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)。在不進(jìn)行任何化學(xué)修飾的情況下,利用高分辨率質(zhì)子核磁共振波譜可分析獲得全脂提取物及其完整組分的完整信息。Sparling等[36]建立了一種基于高場(chǎng)質(zhì)子核磁共振光譜的細(xì)胞膜脂質(zhì)快速分析方法,其利用標(biāo)準(zhǔn)脂質(zhì)特征共振數(shù)據(jù)庫(kù),成功對(duì)脂質(zhì)混合物的譜峰結(jié)構(gòu)鑒定。Adosraku等[37]采用高效液相色譜法對(duì)油脂提取物進(jìn)行分離,然后采用一維和二維高分辨NMR對(duì)細(xì)胞膜中提取的脂質(zhì)進(jìn)行定量和定性分析,確定了各脂類(lèi)成分的脂質(zhì)特征,并且比較了各主要甘油磷脂的脂肪酸類(lèi)型和組成。NMR作為一種高效的無(wú)損檢測(cè)技術(shù),在水產(chǎn)品中脂質(zhì)結(jié)構(gòu)鑒定和含量測(cè)定中得到了廣泛的應(yīng)用,是水產(chǎn)品脂質(zhì)組學(xué)研究重要的技術(shù)手段。

2.5 其他檢測(cè)技術(shù)

隨著脂質(zhì)組學(xué)的研究日益發(fā)展,脂質(zhì)組學(xué)的檢測(cè)方法也日趨多元化。除了上述涉及的四種方法外,主要還有薄層色譜(Thin-layer chromatography,TLC)、氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用(Gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)、毛細(xì)管電泳質(zhì)譜聯(lián)用(Capillary electrophoresis with mass spectrometry,CE-MS)、ESI-MS、快速蒸發(fā)離子化質(zhì)譜等檢測(cè)技術(shù)[38]。TLC是最早應(yīng)用與脂質(zhì)分析的一種方法,這種方法快速且經(jīng)濟(jì),具有較好的分離效率,但是TLC存在靈敏度和分辨率都比較低,而且樣品的制備步驟復(fù)雜,對(duì)樣品量需求較大,實(shí)驗(yàn)操作中還容易導(dǎo)致不飽和脂類(lèi)氧化，結(jié)構(gòu)改變。Müthing[39]利用TLC對(duì)糖鞘脂類(lèi)的結(jié)構(gòu)與種類(lèi)識(shí)別做出分析。GC-MS的靈敏度相對(duì)薄層色譜法有了顯著提高。Zelles[40]運(yùn)用GC-MS對(duì)脂肪酸進(jìn)行了定量分析。CE-MS是一種分離能力又高且靈敏度又好的方法,可很好的應(yīng)用于分離檢測(cè)脂質(zhì)等生物大分子。Hübner[41]利用CE-MS對(duì)脂多糖和脂質(zhì)A進(jìn)行分離并定量分析。Song等[42]以脂質(zhì)組學(xué)為基礎(chǔ),建立了基于快速蒸發(fā)離子化質(zhì)譜的三文魚(yú)和虹鱒魚(yú)鑒別技術(shù)(圖1),該方法無(wú)需樣品前處理,鑒定結(jié)果可實(shí)時(shí)顯示身份識(shí)別率。基于脂質(zhì)組學(xué)的水產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)日新月異,整體朝著更精確、靈敏、便捷的方向不斷有新的突破。

3 脂質(zhì)組學(xué)在水產(chǎn)研究的應(yīng)用

3.1 水產(chǎn)脂質(zhì)輪廓分析

水產(chǎn)品種類(lèi)眾多,且體內(nèi)脂質(zhì)成分多樣,但由于物種不同,其生物體內(nèi)脂質(zhì)的含量與種類(lèi)也存在著差異。目前國(guó)內(nèi)對(duì)于水產(chǎn)品脂質(zhì)組學(xué)的研究與利用還未成熟,水產(chǎn)品脂質(zhì)組學(xué)研究尚處于剛剛起步的狀態(tài)。利用脂質(zhì)組學(xué)對(duì)水產(chǎn)品的脂質(zhì)進(jìn)行定性定量分析,從而可以對(duì)其脂質(zhì)輪廓做出總結(jié)與統(tǒng)計(jì)。勞邦盛等[43]利用氯仿-甲醇法對(duì)5種貝類(lèi)進(jìn)行脂質(zhì)的提取,隨后利用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用對(duì)提取的脂肪酸進(jìn)行了定性分析,測(cè)定了其脂肪酸含量。為日后研究提供了科學(xué)依據(jù)。劉艷青等[44]利用氣相色譜法對(duì)皺紋盤(pán)鮑內(nèi)臟的脂質(zhì)成分進(jìn)行分析,結(jié)果表明其脂質(zhì)含量豐富并且大多為不飽和脂肪酸,驗(yàn)證了人們對(duì)其營(yíng)養(yǎng)豐富的認(rèn)知。多不飽和脂肪酸可降低人體心腦血管疾病,Bandarra等[45]通過(guò)氯仿-甲醇法對(duì)不同季節(jié)的沙丁魚(yú)進(jìn)行脂質(zhì)提取,采用薄層色譜技術(shù)對(duì)脂類(lèi)進(jìn)行定性和定量分析,發(fā)現(xiàn)在5月份沙丁魚(yú)體內(nèi)多不飽和脂肪酸的含量最多,為人工養(yǎng)殖及打撈提供了優(yōu)化建議,保證了食用沙丁魚(yú)的營(yíng)養(yǎng)水平。通過(guò)水產(chǎn)品脂質(zhì)組學(xué)輪廓研究,可以得到各類(lèi)水產(chǎn)品的脂質(zhì)信息,從而為其進(jìn)一步分析利用提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3.2 品種鑒定和標(biāo)記物研究

水產(chǎn)品體內(nèi)脂質(zhì)成分與含量主要受自身種系、攝食環(huán)境等因素的影響,因而理論上利用脂質(zhì)組學(xué)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)品種類(lèi)的區(qū)分和產(chǎn)地的溯源。同時(shí)由于脂質(zhì)的普遍存在和化學(xué)穩(wěn)定性,長(zhǎng)期以來(lái)已經(jīng)成功的作為分子標(biāo)記物用于評(píng)估有機(jī)物在自然環(huán)境中的來(lái)源和命運(yùn),可以準(zhǔn)確及時(shí)的得到生物體的反饋,做出生物標(biāo)記物的篩查。Shen等[46]對(duì)鯽魚(yú)、草魚(yú)、鱸魚(yú)組織中的磷脂進(jìn)行提取,采用鳥(niǎo)槍法對(duì)比了三者之間磷脂成分的主要差異,從而可以利用磷脂標(biāo)記物對(duì)三種魚(yú)肉進(jìn)行鑒別,為脂質(zhì)標(biāo)記物研究提供了新的方法。隨后其團(tuán)隊(duì)[47]針對(duì)不同產(chǎn)地的海馬藥材誤標(biāo)現(xiàn)象,采用HILIC-MS/MS技術(shù)研究海馬脂質(zhì)組學(xué)指紋圖譜,比較了海馬品種的脂質(zhì)差異,正確認(rèn)識(shí)了不同產(chǎn)地的海馬。Pisani等[48]將脂質(zhì)生物標(biāo)記物分析應(yīng)用于尼日爾三角洲東南部地區(qū)河口的表層沉積物中的細(xì)菌藻類(lèi)等海洋資源,定量測(cè)定了脂族脂類(lèi)短鏈正構(gòu)烷烴(

3.3 水產(chǎn)代謝與養(yǎng)殖

脂質(zhì)組學(xué)通過(guò)對(duì)生物體內(nèi)脂質(zhì)的結(jié)構(gòu)以及其在生物代謝過(guò)程作用的研究,了解脂質(zhì)在生物體生長(zhǎng)代謝中所起到的作用,對(duì)不同脂質(zhì)的不同作用做出探討,從而對(duì)某些生物活動(dòng)以及功能作出解釋。趙磊等[49]以植物油代替魚(yú)油作為為飼料對(duì)河蟹進(jìn)行喂養(yǎng),采用氣相色譜法對(duì)河蟹脂質(zhì)代謝水平進(jìn)行了測(cè)定,并對(duì)河蟹的抗氧化性和免疫性進(jìn)行研究,了解了不同飼料所帶來(lái)的影響,討論了植物油魚(yú)油混合飼料的最佳配比。Li等[50]采用氣相色譜法配合火焰電離檢測(cè)器(Flame ionization detector,FID)對(duì)俄羅斯鱘魚(yú)體內(nèi)脂質(zhì)進(jìn)行分析,討論了六種不同的飼料對(duì)其脂質(zhì)代謝、生長(zhǎng)性與抗氧化性的影響,為飼料的選擇提供了依據(jù)。隨后其團(tuán)隊(duì)[51]以共軛亞油酸(Conjugated linoleic acid,CLA)代替魚(yú)油對(duì)日本沼蝦進(jìn)行喂養(yǎng),采用索氏抽提法對(duì)脂質(zhì)進(jìn)行粗提,然后利用氣相色譜法對(duì)其脂肪酸進(jìn)行分析,得到CLA對(duì)于日本沼蝦脂質(zhì)代謝的影響。通過(guò)脂質(zhì)組學(xué)技術(shù)研究水產(chǎn)養(yǎng)殖過(guò)程中飼料、氣候、環(huán)境等不同因素對(duì)生物脂質(zhì)代謝的影響,針對(duì)代謝規(guī)律優(yōu)化養(yǎng)殖模式,進(jìn)而可以提高水產(chǎn)品質(zhì)和養(yǎng)殖密度。

3.4 水產(chǎn)品加工與貯藏

脂質(zhì)組學(xué)在水產(chǎn)品加工與貯藏方向的研究主要包括水產(chǎn)品脂質(zhì)成分與加工特性,加工過(guò)程中脂質(zhì)變化對(duì)食品理化及生物性質(zhì)的影響,貯藏過(guò)程中脂質(zhì)的氧化與降解現(xiàn)象等。崔益瑋等[52]將魚(yú)類(lèi)內(nèi)臟進(jìn)行二次加工制備得到了魚(yú)油和磷脂粗提物,通過(guò)氣相色譜和鳥(niǎo)槍法鑒定脂質(zhì)分子,并以脂質(zhì)氧化為指標(biāo)優(yōu)化了加工工藝,借助脂質(zhì)組學(xué)手段實(shí)現(xiàn)了副產(chǎn)物的綜合利用。王昕岑[53]利用直接進(jìn)樣電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜法對(duì)不同貯藏溫度下的太平洋鱈魚(yú)、南美白對(duì)蝦、褶牡蠣的磷脂進(jìn)行了定性與定量分析,結(jié)果表明在較低溫度(如-20 ℃)下,三種水產(chǎn)品的磷脂性質(zhì)幾乎不發(fā)生改變,而在4 ℃時(shí),由于磷脂酶的催化使得磷脂發(fā)生降解,故表明了低溫凍藏更加適合于三種水產(chǎn)品的貯藏。Wang等[54]通過(guò)鳥(niǎo)槍法脂質(zhì)組學(xué)研究了不同貯藏期的草魚(yú)肌肉組織中磷脂變化,揭示了不同階段微生物對(duì)磷脂氧化與降解規(guī)律。脂質(zhì)組學(xué)的運(yùn)用可以為水產(chǎn)品的加工提供更加科學(xué)有效的方法,降低水產(chǎn)品在運(yùn)輸貯藏方面的損耗,保證產(chǎn)品質(zhì)量。

3.5 水產(chǎn)品功能與營(yíng)養(yǎng)

由于水產(chǎn)品脂質(zhì)含量豐富,了解脂質(zhì)在疾病的產(chǎn)生以及治療等方面的作用,從而對(duì)疾病對(duì)生物體的危害做出預(yù)測(cè),在疾病的診斷、新藥的研發(fā)、疾病的治療等方面脂質(zhì)組學(xué)都可發(fā)揮重大作用,例如水產(chǎn)品中大量不飽和脂肪酸對(duì)預(yù)防人類(lèi)心血管疾病等方面有著重要作用。Lankinen等[55]通過(guò)脂質(zhì)組學(xué)技術(shù)研究了高脂魚(yú)類(lèi)攝入對(duì)人體中胰島素抵抗和炎癥相關(guān)脂質(zhì)水平的影響,結(jié)果證明脂質(zhì)是誘導(dǎo)胰島素抵抗和炎癥的潛在介質(zhì),食用高脂魚(yú)類(lèi)對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化性血管疾病發(fā)展有一定的保護(hù)作用。Stanley等[56]通過(guò)對(duì)多名參與者進(jìn)行特定的魚(yú)油補(bǔ)充,運(yùn)用DI-MS、LC-MS/MS等脂質(zhì)組學(xué)分析方法,對(duì)12 個(gè)月后人體內(nèi)EPA和DHA等脂質(zhì)含量進(jìn)行測(cè)定并與未補(bǔ)充魚(yú)油時(shí)對(duì)比,評(píng)估了魚(yú)油對(duì)于人體健康的影響,揭示了不飽和脂肪酸與人體肥胖程度的關(guān)系。通過(guò)脂質(zhì)組學(xué)技術(shù)研究水產(chǎn)品中脂質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),并使其應(yīng)用于人類(lèi)機(jī)體,調(diào)節(jié)人體代謝,可為人體補(bǔ)充所需營(yíng)養(yǎng)素,優(yōu)化飲食特膳。

4 結(jié)論

脂質(zhì)組學(xué)作為代謝組學(xué)的一個(gè)重要分支,自其概念首次提出以來(lái),通過(guò)借鑒蛋白質(zhì)組學(xué)及基因組學(xué)研究的經(jīng)驗(yàn),以及科學(xué)家們不懈的努力,正一步步的變得更加科學(xué)、高效、實(shí)用。眾多脂質(zhì)提取分離方法與脂質(zhì)組學(xué)檢測(cè)技術(shù)的開(kāi)發(fā)與改進(jìn)也使得脂質(zhì)組學(xué)的研究更加準(zhǔn)確方便。水產(chǎn)品是食品科學(xué)中的一門(mén)重要分支,脂質(zhì)組學(xué)的應(yīng)用,逐步深入對(duì)水產(chǎn)品中脂質(zhì)的分析,建立更加完善的研究方法,無(wú)疑會(huì)為水產(chǎn)品的代謝、加工、貯藏、營(yíng)養(yǎng)等研究提供了更為有效的技術(shù)手段,為學(xué)科注入新的活力。水產(chǎn)品中的脂質(zhì)種類(lèi)眾多,隨著水產(chǎn)品脂質(zhì)組學(xué)研究的不斷深入,分別對(duì)其中各種脂質(zhì)進(jìn)行定性與定量分析,并且對(duì)其脂肪酸鏈結(jié)構(gòu)以及各種酯化反應(yīng)進(jìn)行探究,建立完整的水產(chǎn)品脂質(zhì)分析體系與數(shù)據(jù)庫(kù),定會(huì)使水產(chǎn)品相關(guān)研究以及水產(chǎn)行業(yè)走上一個(gè)新的高度。