蛋白組學及其在食品科學研究中的應用

王延麗，楊 震

（赤峰學院 農業科學研究院，內蒙古 赤峰 024000）

蛋白組學及其在食品科學研究中的應用

王延麗，楊 震

（赤峰學院 農業科學研究院，內蒙古 赤峰 024000）

隨著現代科學技術的不斷發展，在我國的人們生活當中，出現了很多蛋白組學.并且隨著人們物質生活的不斷豐富，對于食品安全科學的問題也變得越來越重視，因此在現階段的研究過程當中，出現了蛋白組學來為有效的解決生命科學領域當中的很多問題，集中體現在了食品品質與安全食品問題等方面當中，成為了其檢測食品科學問題的有力工具.在本文當中首先對蛋白組學進行了概述；其次對蛋白組學在研究過程當中的主要研究技術進行了分析；最后針對其蛋白組學在食品科學研究中應用進行了分析.

蛋白組學；食品科學；應用

在我國現階段的民生問題當中，食品安全問題是一個相當重要的問題，對于我國的食品科學知識的教育有著很重要的作用.因此在此種情況下，蛋白組學的研究便應用而生，已經成為了一種先進的生物技術.在現代科技的發展過程當中，基因組的研究也得到了全面的研究，并且逐漸的轉向了生命科學的分子方向研究，來自對生物體當中的日常工作的新陳代謝進行探究，最終保證人民的食品安全問題得到最大限度的保障.

1 蛋白組學概念

蛋白質組(proteome)，即為對基因組所表達的全部蛋白質進行科學的表示，其中可實現對各種蛋白質的良好修飾.在對蛋白質組的研究過程當中，可以進行兩個方面的內容進行研究，其一為對蛋白質的表達模式所進行的研究，其二為對蛋白質組當中所呈現出的功能模式所進行的研究.在現階段當中，需要對其蛋白組學當中所呈現出的相互內容進行研究，其中包括蛋白質的發現與功能的明確、蛋白質翻譯后的修飾特征、蛋白質結構分析、蛋白質活性的調節、蛋白質的相互作用及其構象研究、蛋白質的轉運分析以及亞細胞結構中的蛋白質分離、蛋白質的表達分析以及生物信號轉導與代謝途徑分析等多種內容.

2 蛋白組學在研究過程當中的主要研究技術

在我國現階段的研究技術當中，可以利用多種方式來對其進行研究，其中分別是蛋白質組分分離技術、蛋白質組分的鑒定技術、利用蛋白質信息學進行蛋白質結構、功能分析及預測.在本文中，主要對雙向電泳質譜(2-DE-MS)技術、多維色譜–質譜聯用(MudPIT)技術以及SELDI-TOF-MS技術和蛋白質信息學來進行分析和研究.

2.1 雙向電泳質譜(2-DE-MS)技術

在雙向電泳技術當中，主要是利用一種對復雜蛋白質的分離方式來實現的，在此種方式的應用過程當中，首先需要在蛋白質自身的電點不同的情況下來對蛋白質做出有效的分離，可以被稱之為電聚焦，通過固定pH梯度技術(IPG)可以實現非常精確的蛋白質分離并具有高度的可重復性.其次就需要根據蛋白質自身當中的分子質量的大小來對其進行蛋白質的分離，形成一個蛋白質的點圖譜，從而對其蛋白質點的飽和度做出充分的顯示.

2.2 多維色譜–質譜聯用(MudPIT)技術

在多維色譜–質譜聯用(MudPIT)技術的應用過程當中，主要是根據其中的胰蛋白酶消化的情況來對其中的特性做出分析的，其中多產生多肽在一定程度上會不斷的進行強陽離子的交換.在此種情況下，可以對實驗當中樣品進行標記對照，利用大量的對比和分析來對其中存在的蛋白組的定量信息做出搜集和分析.之后就可以對標記過的多肽進行添加到蛋白質的消化混合物當中，從而可以實現對多肽回收率的有效測定.在此種方式的應用過程當中，其中的速度是相對較高的，并且其靈敏度也是相對較快，并且在方法的通用性方面也是相當高的.

2.3 SELDI-TOF-MS技術

在SELDI技術當中，主要是利用離子交換柱或LC的介質來實現對蛋白質的有效分離，并且在對蛋白質進行分離之后，其中所具有的芯片就會對蛋白質當中所具有的抗體以及底物等多種物質進行單個或者多個目標蛋白的信息提取.因此在利用此種方式進行提取的過程當中，可以最大限度的實現對復雜蛋白質樣品的有效提取和分離，從而獲得富集蛋白質的亞群信息，最終對蛋白質當中的圖譜信息作出有效的研究.在此種方式和方法當中，其中應用到的設備是相當簡單的，并且在對樣品的復雜性方面的要求也有了一定程度的減少，從而實現了對蛋白質表面特征的快速提取.

2.4 蛋白質信息學

在生物信息學(Bioinformatics)的研究當中，主要是利用對生物學的一系列研究，來自實現對生物數據的有效獲取，其中包括對數據的獲取、加工、存儲、檢索以及分析等.在對蛋白質的編碼序列進行獲取的過程當中，可以最大限度的實現對蛋白功能數據的有效搜集.在蛋白質的信息學研究過程當中，可以對蛋白質組的分析起到一個良好的推動作用，一方面可以將獲取到的數據信息和數據庫當中存在的數據庫信息作出對比，從而對蛋白質當中的未知的功能進行發現.另外一方面，也可以通過對蛋白質數據的分析，來對其功能作出預測.一般情況下，在蛋白質的組學當中，會出現大量的復雜數據，因此需要根據其大量的復雜的數據來對其蛋白質當中所具有的功能作出分析，其中包括表型以及結構基因組和功能基因組數據等.由此可見，在對蛋白質組的分析過程當中，其數據搜集和合并是一個主要的任務，根據相關的數據來對蛋白質的信息作出分析，比如蛋白質的順序、核苷酸順序、雙向凝膠電泳、三維結構、翻譯后的修飾、基因組及代謝數據庫等.

3 蛋白組學在食品科學研究中的應用

在蛋白組學的應用過程當中，得到了相當廣泛的應用和研究，在本文當中分為以下幾個方面進行了分析：

首先在糧油食品的應用過程當中，主要可以對糧食的作物產量以及其糧食的品質做出充分的研究，集中體現在糧油食品的的農作物性狀方面當中.通過其蛋白質組的研究，可以對現有的農作物性狀做出一定程度的改變，在其產量、抗倒伏以及對病蟲害的抵抗方面都有著相當重要的影響.在實際的應用過程當中，如果對大豆種子進行蛋白組的分析和干預，可以充分的發現其中的所含有硫的氨基酸的濃度是相對較高的，從而度大豆蛋白的產量有一個全面的提高.比如在對小麥的生長過程當中在所含有的蛋白質組進行分析的話，在含有氮肥相對較多的小麥的產量是相對較多的，并且其中的籽粒的數量和飽滿程度均要明顯增加.

其次在肉類食品當中的應用當中，主要體現在了生物肌肉的生長過程當中，其中對于紅肌和白肌纖維所起到的作用差異較大.在肌肉纖維的生長過程當中，纖維自身當中所具有的性狀對于肉類食品來說，其影響是相當大的.因此，在分析研究的過程當中，可以對肌肉的生長模型進行描述，從而對其肌肉纖維的生長情況以及肉質之間所存在的關系作出分析和掌握了解.比如對雞胸脯纖維的蛋白質組進行研究的時候，需要對雞在各生長時期當中會呈現不同的變化規律進行研究；對牛骨骼肌進行研究的過程當中，如果出現了過渡生長的情況，則充分說明了其中的肌肉蛋白質的基因生長情況發生了變化.與此同時，還要注意的是，在動物屠宰之后，其中自身的肌肉纖維也會對其品質產生一定程度的影響，因此在研究的過程當中，需要對不同的時期肌肉纖維當中的新陳代謝做出研究，從而最大限度的保證其肉質品質的提升.

另外，在水產食品儲藏中的應用當中，一般情況下，在人們常見的水產食品種類當中，魚類、貝殼類、無脊椎動物類等水產食品的食品安全是相當重要的，在研究的過程當中需要對現代蛋白質組學當中的方式進行全面的利用，來對其水產食品的存儲以及加工的過程當中所呈現出來的品質變化狀態做出分析和研究.比如在對鱈魚的肌肉當中的蛋白質圖譜進行繪制的過程當中，需要對不同冷藏狀態下的肌肉做出分析，在不同的存儲時間的影響下，對鱈魚肌肉纖維當中所具有的肌漿球蛋白、激動蛋白、醛縮酶A等物質來進行觀察.

最后還要對在乳品食品當中的應用進行研究，在乳品食品當中，所含有的蛋白質的含量是相對較多的，因此在蛋白質自身的水解變性程度方面也會對乳品的品質產生重要的影響.在對蛋白質進行水解之后，其中所含有的肽類物質就成為了乳品自身味道的關鍵部分，其中所具備的獨特的蛋白質組學特性都起到了相當重要的作用.如果將蛋白質編碼中的幾個關鍵基因刪除，對于其中的所存在的β-酪氨酸末端就會在很大程度上出現10個殘基的轉移系統的現象，因此對于細胞內部的物質的運轉能力會產生下降的現象.與此同時，在對乳品食品的研究過程當中，可以發現其中的幾種嗜熱乳酸類細菌的蛋白質在發酵之后進行水解之后的提取蛋白質，也會產生相當大的影響，其中所具備的水解能力是相當強烈的，并且物質當中所含有的磷酸肽的蛋白質則無法被水解.比如對酸奶進行研究的過程當中，其中所具備的乳酸菌以及益生菌也是相當多的，需要對不同的菌株在不同的情況下所出現的蛋白質數量以及種類進行研究.

4 結語

綜上所述，在現代化的食品安全研究的過程當中，蛋白組學的出現為食品科學的研究指明了很大程度的方向，同時也為食品科學的研究奠定了相當良好的發展平臺.蛋白組學的出現為蛋白質功能的出現提供了重要的突破口，利用對蛋白組學的研究，可以充分的實現對食品種類、品質、功能以及安全等多個方面的蛋白質生理機制以及結構功能的全面保障.在未來的研究過程當中，對于基因以及蛋白質組的功能需要不斷的發揮其作用，充分的利用其蛋白組學的研究提高食品安全，在改善食品制作以及儲存條件的同時，還可以對食品的口感以及營養程度進行不斷的提高.

〔1〕李學鵬,勵建榮,于平，等.蛋白組學及其在食品科學研究中的應用[J].中國糧油學報,2010,25(2):141-149.

〔2〕王龍,許文濤,趙維薇，等.組學技術及其在食品科學中應用的研究進展[J].生物技術通報,2011(11):26-32.

〔3〕龔迪,畢陽,王軍節，等.基于蛋白組學的水果蛋白質提取方法[J].食品工業科技,2014,35(3):376-379.

〔4〕蔣奕.分析蛋白組學及其在食品科學研究中的運用[J].中外食品工業（下半月）,2015(3):60-60.

〔5〕何慶華,吳永寧,印遇龍，等.蛋白組學技術及其在營養學研究中的應用[J].食品科學,2008,29(4):439-442.

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1673-260X（2017）09-0012-02

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