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代谢组学在农产品营养品质检测分析中的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
科学检测和分析农产品营养品质对提升优质农产品的营养水平具有重要作用。由于农产品中营养成分组成复杂,已有的分析方法只能针对已知营养素的浓度、功能等进行分析,无法对农产品中存在的大量其他功能性活性物质进行分析鉴定。代谢组学技术通过高通量化学分析技术对生物样品中的小分子代谢产物进行定性和定量分析,在具有特殊营养功能的小分子物质分析中具有突出优势。代谢组学技术的引入,为农产品营养成分表征及差异性分析,产地溯源及真伪鉴别,生长储藏过程中营养成分变化规律揭示,营养功能成分作用机制研究等提供了新方法,也为膳食结构的优化调整提供了新策略。本文对代谢组学研究方法的新进展,包括样品制备、代谢物分析鉴定以及数据分析等进行了综述,总结了代谢组学技术在农产品营养成分表征及差异性分析、产地溯源及真伪鉴别、生长储藏过程中营养成分变化规律以及营养功能成分作用机制等方面的应用,旨在为我国农业高质量发展提供思路。在样品制备方法方面,首先通过快速改变样品所处的环境条件,如添加强酸、强碱或液氮冷冻等技术终止新陈代谢相关酶的活性。然后针对代谢物的极性,选择不同的提取溶剂,从而获得较高的提取率。在样品分析方法方面,核磁共振、色谱质谱和毛细管电泳质谱等技术得到了广泛地应用。其中,色谱质谱联用技术将色谱的有效分离和质谱的准确定量相结合,已经成为代谢组学中使用最广泛的分析技术。在数据处理及分析方面,无监督分析中的主成分分析和有监督分析中的正交偏最小二乘法–判别分析是目前应用最多的数据分析方法。通过通路分析软件的富集分析和拓扑分析,可以明确与代谢物差异相关性最高的代谢通路,对差异代谢产物的机制进行分析和解释。在农产品营养成分分析应用方面,通过对农产品中初生代谢产物及次生代谢产物进行全面表征,形成农产品独特的代谢指纹图谱,从而实现营养成分的差异性分析;通过非特定目标物的检测和无监督分析方法,实现不同产地农产品的组间差异鉴别和差异化合物筛选;通过农产品生长过程中关键成分的消长规律及合成机理分析,指导最佳收获期;通过体液代谢谱和生物标志物的检测,系统研究营养功能成分与生物体代谢之间的交互作用,为营养功能成分作用机制研究及膳食指导提供有价值的信息。 相似文献
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代谢组学是系统生物学研究的重要组成部分,是一种对特定条件下生物体内所有内源性小分子代
谢物进行全面定性和定量分析的技术。质谱和核磁共振系统的不断更新迭代推进了代谢组学技术的迅猛发展,
其中质谱技术因其能同时检测出数千个生物流体、细胞和组织中的代谢物,且所需前处理步骤简单,已发展为
当前代谢组学研究中应用最广泛的技术,开发基于质谱的代谢组学数据分析方法也因此成为过去 10 年代谢组学
研究的热点领域。对基于 GC-MS 和 LC-MS 的代谢组学数据预处理、代谢组学数据统计分析、代谢途径富集分析,
以及未知代谢物鉴定 4 个方向取得的研究进展进行系统总结,详细介绍常用的数据分析策略和分析软件;并重
点综述了包括基于数据库、分子网络算法、人工智能算法等未知代谢物鉴定的前沿方法,最后展望了基于质谱
的代谢组学数据分析的未来发展方向,在已知生化反应和分子网络分析的基础上再整合代谢物合成的遗传位点
等信息,有望进一步提高代谢物的鉴定数量和准确度。全面综述基于质谱的代谢组学数据分析技术,将为开发
新的代谢组学分析方法和挖掘代谢组学数据的生物学意义提供重要的参考和思路。 相似文献
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代谢组学是一门新兴的学科,与基因组学、蛋白质组学等共同构成系统生物学。近年来,代谢组学发展迅速,并在疾病诊断、生物医药研发、食品营养与科学、药理毒理学、环境科学、植物科学以及动物育种等众多领域均有应用。系统介绍了动物育种中小分子代谢物在遗传参数估计、品种（系）鉴定、重要经济性状鉴定、多组学关联分析以及动物疾病模型制备中的应用及最新研究进展,分析代谢组学研究中存在的问题。随着其研究方法的不断完善和优化,越来越多代谢物被人们所了解认识,在农用动物育种中代谢组学技术的研究逐渐增多,代谢组学必将成为动物育种的一种有力手段。 相似文献
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【目的】葡萄种子因富含多种代谢产物而具有较高生物活性。全面鉴定葡萄种子中代谢物组分,比较分析不同品种间代谢物差异,探讨葡萄种子代谢物与果皮颜色和品种起源之间的关系,为深入开发和利用葡萄种子提供参考依据。【方法】以紫红色欧美种葡萄‘巨峰’、浅红色欧亚种葡萄‘魏可’和黄绿色欧亚种葡萄‘黄意大利’成熟期种子为材料,利用超高效液相色谱串联质谱（UPLC-MS/MS）进行广泛靶向代谢组学分析,采用多元统计学等方法鉴定和比较代谢物。【结果】代谢组学数据质量好,组内样品重复性较好,组间样品存在差异。3个葡萄品种种子中共检测到514个代谢物,包括氨基酸、脂类等6类初生代谢物和原花青素、白藜芦醇等20类次生代谢物。不同品种间代谢物种类相似,但含量差异显著。大多数代谢物的相对含量在深色品种‘巨峰’种子中较高,在浅色品种‘魏可’种子中次之,在无色品种‘黄意大利’种子中较低,表明葡萄种子代谢物含量可能与果皮颜色呈正相关。‘魏可’和‘黄意大利’种子代谢物的相对含量较为相近,而均与‘巨峰’种子代谢物的相对含量差异较大,表明葡萄种子代谢物含量可能与品种起源有关。不同葡萄品种间的差异代谢物主要涉及苯丙烷生物合成、花青... 相似文献
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果汁鉴伪技术正成为全球食品营养安全领域的研究热点,其发展对果汁质量与安全控制至关重要.结合机器学习联合网络爬虫算法检索文献技术,本文综述了近年来果汁鉴伪技术的研究进展与应用领域,并着重阐述了非靶向/靶向代谢组学鉴伪技术的研究进展.结合多学科交叉和计算机技术发展趋势,对检测方法耦合发展、监督型机器学习统计工具开发、无人监... 相似文献
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为了解近年来代谢组学应用于反刍动物营养代谢研究的进展,同时为代谢组学在该研究领域的广泛应用提供参考,本文采用文献综述和归纳总结的方法,从代谢组学的基本概念、分类和应用范围入手,结合近5年来代谢组学在反刍动物的瘤胃、血液和动物产品等方面的应用实例,以期借助代谢组学技术的研究优势,阐释更多机体营养代谢的机制。结果表明：1）应用代谢组学能从更加基础的层面全面探究营养利用与转化过程,极大推动了反刍动物营养学的发展。2）瘤胃代谢组学发展迅速,目前主要的研究集中于探究瘤胃酸中毒、营养物质高效利用以及影响生产性能的调节机制。3）血液代谢组学主要用以发现反映营养代谢状况以及影响生产性能的生物标志物。4）代谢组学为提高乳和肉产量、改善乳和肉品质提供了更加全面的参考。针对以上研究现状,提出目前代谢组学应用存在的局限性和未来发展方向：基于单一的检测手段可能无法得到十分全面的代谢物信息;定性和功能数据库标准不统一;非靶向与靶向代谢组学结合得到的数据可能更加可靠;代谢组学所得到的复杂数据需要生物信息学等学科的充分解析;多组学技术整合与相互补充验证是营养代谢研究的新趋势。 相似文献
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奶牛临床和亚临床酮病的血浆代谢组学研究 总被引：2，自引：2，他引：0
【目的】基于代谢组学的气相色谱(GC)/质谱(MS)联用技术分析临床酮病、亚临床酮病和健康的奶牛血浆代谢谱,观察奶牛体内代谢产物的变化,寻找内源性代谢分子标记物,用于发现奶牛临床和亚临床酮病的早期诊断及病情进展的特征生物标志物,并阐明该病发病机制。【方法】收集临床酮病奶牛血样24例,亚临床酮病奶牛33例,健康对照组奶牛23例,静脉采集试验奶牛血液,分离血浆,检测其β-羟丁酸、血糖等生化指标。将血浆样品预处理后,运用GC/MS联用技术检测各组奶牛血浆代谢产物,利用质谱数据库对其进行鉴定。采用主成分分析（principal component analysis, PCA）和偏最小二乘判别分析法（partial least squares discriminant analysis, PLS-DA）等多元统计方法对临床酮病组、亚临床酮病组和健康对照组奶牛检测数据进行模式识别分析。通过PLS-DA方法建立疾病诊断模型后,筛选潜在的疾病生物标记物。【结果】 以80例奶牛血浆样品为分析对象,研究建立了内源性代谢物谱的GC/MS分析方法,并利用NIST（2008）商业质谱数据库对检测到的代谢物进行快速鉴定,共检测出267个变量。将代谢组数据导入SIMCA-P软件进行主成分分析和偏最小二乘法判别分析,代谢组数据可将患病组与健康组分别聚类区分,并且寻找到组间种类无差别代谢物为40种。结果显示与对照组相比,临床和亚临床酮病的差异代谢物均为32个,临床酮病与亚临床酮病组相比有13个差异代谢物。通过查找KEGG数据库,对代谢物进行分析,这些代谢物主要与氨基酸代谢、脂肪代谢和碳水化合物代谢等能量代谢途径相关。【结论】基于代谢组学的GC/MS技术对酮病奶牛血浆进行检测,并结合多元统计分析,共在临床、亚临床酮病和健康组之间发现40种代谢物（主要为脂肪酸,氨基酸和碳水化合物等物质）。证明奶牛血浆样品的GC/MS代谢谱可以有效地对临床酮病组、亚临床酮病组与健康对照组进行区分。该结果也进一步证明了利用代谢组学技术,在一定程度上可以揭示奶牛临床和亚临床酮病的发生和发展变化,而这些对组间分类有贡献的差异代谢物可能是奶牛酮病诊断的潜在代谢标记物和客观指标。通过研究可以发现奶牛临床和亚临床酮病的发生和发展过程中,其血浆内的部分代谢物的代谢模式和代谢途径发生了改变。此外,新的潜在的代谢物也为奶牛酮病的诊断和预防提供了一定的新思路。 相似文献
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旨在从非靶向代谢组学角度分析番鸭产蛋前期和产蛋期肝脏代谢物谱的差异,选用开产前22周(TT组)和产蛋期40周(FT组)番鸭各12羽作为研究对象,采用超高效液相色谱-电喷雾质谱(UPLC-MS)非靶向代谢组学技术获得24个产蛋前后肝脏代谢物图谱,根据变量权重值(VIP)和独立样本T检验筛选出差异代谢物并作通路富集分析。结果表明,与TT组相比,在FT组筛选出的324种差异代谢物中,156种代谢物丰度均显著上调(P<0.05),168种代谢物丰度均显著下调(P<0.05);脂类及类脂分子和有机酸及其衍生物这2类代谢物数量在上调差异代谢物中分别占19.87%和21.79%,在下调差异代谢物中分别占41.07%和13.1%;通路富集获得17个代谢通路且均显著差异(P<0.05),主要为氨基酸代谢、甘油磷脂代谢、核苷酸代谢和维生素代谢等,其中9个通路为氨基酸代谢通路。除叶酸一碳库、半胱氨酸与蛋氨酸代谢、嘌呤代谢、赖氨酸降解和谷胱甘肽代谢通路下调外,其他12个通路均显著上调(P<0.05),谷胱甘肽和半胱氨酸丰度显著下调(P<0.05),胆碱丰度显著上调(P<0.05)。综上,非靶向代谢组学分析揭示,产蛋期肝脏中脂类及类脂分子和有机酸及其衍生物等高度富集;氨基酸、嘧啶、氨基糖和核苷糖等代谢增加为卵黄前体物合成提供原料。 相似文献
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为了使农产品生产基地分散、网络基础设施建设比较落后、网络不能保证一直畅通的农业企业能及时采集并分析农产品质量追溯数据和生产数据,以提高农业标准化生产水平以及企业生产管理效率为研究目标,根据农产品生产与追溯管理特点设计开发了基于混合架构的农产品生产追溯管理系统。系统提供了生产管理与追溯管理信息采集、录入、管理、统计分析和生成报表等功能,为信息技术在农产品追溯管理以及生产管理的充分应用提供了数据支持和系统架构上的探索。结合国内外农产品追溯发展情况,分析了基于混合架构的生产追溯管理系统在农产品生产管理与追溯管理体系中的作用及其功能,以北京金星鸭业作为国内农企的典型代表,针对农企的生产追溯管理特点设计北京金星鸭业生产追溯管理系统并开展应用。实践表明,该系统明显提高了农企的生产管理和追溯管理效率。 相似文献
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[目的]为建立农产品安全溯源机制,促进国产基础软件在农产品质量安全监管领域的应用。[方法]通过分析果蔬、畜禽等农产品的流通特点,设计出农产品质量安全管理和溯源查询业务构件库,并将农产品溯源编码与生产流通环节的关键信息有机结合,基于国产基础软件提供的支撑运行环境,搭建农产品质量安全溯源管理系统。[结果]为政府、企业和消费者建立了基于国产基础软件的农产品质量安全信息交互和综合管理平台。[结论]通过示范应用,有效可靠地实现了对农产品流通全程质量监管和信息溯源,提升了农产品质量安全管理水平。 相似文献
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基于专家学者对于农产品安全信息可追溯系统的研究成果,归纳出了专家学者对于该问题最集中的几个研究方面:农产品信息可追溯系统的内涵、农户行为对农产品信息可追溯系统的影响、消费者支付意愿与农产品信息可追溯系统的相互影响、成本收益研究对农产品信息可追溯系统的作用和政府干预对农产品信息可追溯系统的作用。然后根据这些内容归纳总结作者对这些问题的认识和理解。最后,就目前对我国农产品安全信息可追溯系统研究的不足提出一些自己的看法。 相似文献
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目前,欧盟和美国的农产品可追溯系统走在世界前列,在识别、预警、限制、召回、管理等方面均有许多值得借鉴之处.分析欧盟和美国实施农产品可追溯系统的成功经验和做法,对指导吉林省建设农产品可追溯系统具有重要意义. 相似文献
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为了筛选西洋参连作过程中的化感物质,采用基于液质联用（LC-MS）的非靶向代谢组学技术对蒸馏水（CK）、4 a生西洋参水提液（GT）及其根际土壤浸提液（ST）浇灌的西洋参幼苗栽培土壤进行分析。结果显示,44种差异代谢物被质谱鉴定,其中22种差异代谢物VIP>1.4且P<0.001。这些差异代谢物包括皂苷、生物碱、酮及黄酮、有机酸、萜、醇和香豆素等。进一步采用HPLC对差异代谢物Ginsenoside Rg3、Ginsenoside Rg2、Indole-3-acetic acid、Methyl indole-3-acetate、Marmesin、Cytisine和Senecionine进行验证,发现这7种代谢物含量变化与代谢组学检测的结果一致。与CK相比,GT组Ginsenoside Rg3、Ginsenoside Rg2和Methyl indole-3-acetate含量显著增加;ST组Indole-3-acetic acid、Methyl indole-3-acetate、Marmesin、和Senecionine含量显著增加,Cytisine含量显著下降。化感作用分析发现,这7种代谢物对白菜种子萌发、白菜根和茎的生长均有不同程度的化感抑制作用。这些结果表明西洋参在重茬过程中分泌到土壤的次生代谢物质积累可能是导致西洋参连作障碍发生的潜在化感物质。 相似文献
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[目的]完成农产品加工包装、运输仓储、销售等环节相关信息的自动采集与处理,克服常见农产品溯源系统缺点,以保障农产品的质量安全,实现从农场到餐桌的农产品信息溯源.[方法]基于手机安卓系统设计并开发客户端,采用安卓系统的应用程序接口(Application programming interface,API)实现近场通讯(Near field communica-tion,NFC)标签的读写,采用android-async-http作为网络请求框架、universal-image-loader作为图片显示框架,Gson作为Json数据序列化和反序列化框架,采用基于位置的服务(Location base service,LBS)实现物流定位和轨迹跟踪;服务器端运用Java Web技术,采用JFinal作为开发框架.[结果]基于NFC开发的农产品移动溯源系统具有用户管理、溯源码读写、打包码绑定、车辆信息录入、仓储信息采集、物流路径跟踪和溯源信息查询等功能,方便涉农企业和仓储人员便捷、快速、高效录入农产品在加工包装、仓储运输及销售等环节的溯源信息,消费者也能够使用具有NFC功能的手机对农产品信息进行查询.[结论]基于NFC的农产品移动溯源系统能够很好地满足涉农企业和公众对农产品信息溯源的需求. 相似文献