Food Chemistry(IF 9.231) --代謝組學應用于食品安全研究

瀏覽次數：1133　發布日期：2023-3-15　來源：中科新生命

拒絕食品摻假，代謝組學大顯身手

在過去幾十年中，食品安全問題，包括食品欺詐和摻假，已逐漸成為一個重要的公共衛生問題。食品摻假是將廉價、劣質或不必要的物質混合或替代到食品中，用于保存、改善外觀和增強顏色，從而導致食品質量下降的行為。用于摻假的物質如果是有毒化合物，如藥物、農藥、工業染料和化學品，可能對人類健康造成危害。因此，食品摻假、地理來源和種類的檢測已成為一種日益增長的趨勢。

近年來，代謝組學已成為了解給定系統整個代謝組的有力工具，其中質譜（MS）是最常用的技術。在食品科學研究中，代謝組學已被用于食品安全、食品質量和可追溯性等不同領域，也是控制食品真實性和摻假的有效技術。下面分享一篇近期使用代謝組學技術研究食品摻假的案例。

2023年2月，西班牙阿爾卡拉大學團隊在Food Chemistry（IF 9.231）上發表了題為“Untargeted HPLC-MS-based metabolomics approach to reveal cocoa powder adulterations”的文章。該文開發了一種基于高效液相色譜-質譜聯用的非靶向代謝組學方法，對在兩個不同水平上摻雜角豆粉、大豆粉和菊苣的可可粉樣品進行表征，并初步確定了部分化合物作為可可粉摻假的潛在標志物。

研究材料

可可粉和摻假可可粉模擬樣品

技術路線

步驟1：優化提取工藝；

步驟2：優化高效液相色譜-質譜條件；

步驟3：代謝組學分析。

研究內容

1. 優化提取工藝

由于樣品中存在的代謝物性質未知，在非靶向代謝組學分析中，樣品處理始終是一個挑戰。作者首先對樣品處理方法進行優化，以獲得最多的分子特征。分別評估了提取前脫脂步驟（脫脂、3kDa離心過濾及組合方式）、提取液（甲醇、乙醇在水中的不同配比）、提取時間（15、30分鐘）等參數，最終確定提取條件：提取前采用脫脂步驟，80%甲醇水溶液作為提取溶劑，并在750 rpm、25℃下持續提取30分鐘。

表1 使用不同提取溶劑的質控樣品中存在的分子特征數量

2. 優化高效液相色譜-質譜條件

色譜參數還針對總離子色譜圖（TIC）和基峰色譜圖（BPC）獲得的最高分子特征數量和色譜峰譜進行了優化。考察了在流動相中使用少量改性劑的效果。此外，還考察了柱溫（40和50 °C）和進樣體積（5和10 μL）等參數。最終確定最佳色譜條件：流動相使用均含有0.1%甲酸的水（溶劑A）和乙腈（溶劑B），流速為0.4 mL/min，柱溫為50 °C，進樣體積為10 μL。

3. 代謝組學分析

通過將天然可可粉與大豆粉（S）、菊苣（CH）或角豆粉（CAR）以兩種不同的摻假水平混合，制備摻假可可粉的模擬樣品：40%w/w（H）的高摻假水平和20%w/w（L）的低摻假水平。作者采用多元變量統計方法主成分分析（PCA）和偏最小二乘判別分析(PLS-DA)模型分析了不同樣品組與天然可可粉的區別，同時使用了PLS-DA模型中變量投影重要度（VIP）值篩選潛在的標記物，并做進一步代謝物的鑒定。初步鑒定出16種負離子模式化合物和4種正離子模式化合物作為可可粉摻假的潛在標志物。這些化合物中的大多數屬于類黃酮、脂肪酸、萜類化合物和溶血磷脂類。

圖1 主成分分析（PCA）