蛋白组学及其在食品科学研究中的应用

王延丽，杨 震

（赤峰学院 农业科学研究院，内蒙古 赤峰 024000）

蛋白组学及其在食品科学研究中的应用

王延丽，杨 震

（赤峰学院 农业科学研究院，内蒙古 赤峰 024000）

随着现代科学技术的不断发展，在我国的人们生活当中，出现了很多蛋白组学.并且随着人们物质生活的不断丰富，对于食品安全科学的问题也变得越来越重视，因此在现阶段的研究过程当中，出现了蛋白组学来为有效的解决生命科学领域当中的很多问题，集中体现在了食品品质与安全食品问题等方面当中，成为了其检测食品科学问题的有力工具.在本文当中首先对蛋白组学进行了概述；其次对蛋白组学在研究过程当中的主要研究技术进行了分析；最后针对其蛋白组学在食品科学研究中应用进行了分析.

蛋白组学；食品科学；应用

在我国现阶段的民生问题当中，食品安全问题是一个相当重要的问题，对于我国的食品科学知识的教育有着很重要的作用.因此在此种情况下，蛋白组学的研究便应用而生，已经成为了一种先进的生物技术.在现代科技的发展过程当中，基因组的研究也得到了全面的研究，并且逐渐的转向了生命科学的分子方向研究，来自对生物体当中的日常工作的新陈代谢进行探究，最终保证人民的食品安全问题得到最大限度的保障.

1 蛋白组学概念

蛋白质组(proteome)，即为对基因组所表达的全部蛋白质进行科学的表示，其中可实现对各种蛋白质的良好修饰.在对蛋白质组的研究过程当中，可以进行两个方面的内容进行研究，其一为对蛋白质的表达模式所进行的研究，其二为对蛋白质组当中所呈现出的功能模式所进行的研究.在现阶段当中，需要对其蛋白组学当中所呈现出的相互内容进行研究，其中包括蛋白质的发现与功能的明确、蛋白质翻译后的修饰特征、蛋白质结构分析、蛋白质活性的调节、蛋白质的相互作用及其构象研究、蛋白质的转运分析以及亚细胞结构中的蛋白质分离、蛋白质的表达分析以及生物信号转导与代谢途径分析等多种内容.

2 蛋白组学在研究过程当中的主要研究技术

在我国现阶段的研究技术当中，可以利用多种方式来对其进行研究，其中分别是蛋白质组分分离技术、蛋白质组分的鉴定技术、利用蛋白质信息学进行蛋白质结构、功能分析及预测.在本文中，主要对双向电泳质谱(2-DE-MS)技术、多维色谱–质谱联用(MudPIT)技术以及SELDI-TOF-MS技术和蛋白质信息学来进行分析和研究.

2.1 双向电泳质谱(2-DE-MS)技术

在双向电泳技术当中，主要是利用一种对复杂蛋白质的分离方式来实现的，在此种方式的应用过程当中，首先需要在蛋白质自身的电点不同的情况下来对蛋白质做出有效的分离，可以被称之为电聚焦，通过固定pH梯度技术(IPG)可以实现非常精确的蛋白质分离并具有高度的可重复性.其次就需要根据蛋白质自身当中的分子质量的大小来对其进行蛋白质的分离，形成一个蛋白质的点图谱，从而对其蛋白质点的饱和度做出充分的显示.

2.2 多维色谱–质谱联用(MudPIT)技术

在多维色谱–质谱联用(MudPIT)技术的应用过程当中，主要是根据其中的胰蛋白酶消化的情况来对其中的特性做出分析的，其中多产生多肽在一定程度上会不断的进行强阳离子的交换.在此种情况下，可以对实验当中样品进行标记对照，利用大量的对比和分析来对其中存在的蛋白组的定量信息做出搜集和分析.之后就可以对标记过的多肽进行添加到蛋白质的消化混合物当中，从而可以实现对多肽回收率的有效测定.在此种方式的应用过程当中，其中的速度是相对较高的，并且其灵敏度也是相对较快，并且在方法的通用性方面也是相当高的.

2.3 SELDI-TOF-MS技术

在SELDI技术当中，主要是利用离子交换柱或LC的介质来实现对蛋白质的有效分离，并且在对蛋白质进行分离之后，其中所具有的芯片就会对蛋白质当中所具有的抗体以及底物等多种物质进行单个或者多个目标蛋白的信息提取.因此在利用此种方式进行提取的过程当中，可以最大限度的实现对复杂蛋白质样品的有效提取和分离，从而获得富集蛋白质的亚群信息，最终对蛋白质当中的图谱信息作出有效的研究.在此种方式和方法当中，其中应用到的设备是相当简单的，并且在对样品的复杂性方面的要求也有了一定程度的减少，从而实现了对蛋白质表面特征的快速提取.

2.4 蛋白质信息学

在生物信息学(Bioinformatics)的研究当中，主要是利用对生物学的一系列研究，来自实现对生物数据的有效获取，其中包括对数据的获取、加工、存储、检索以及分析等.在对蛋白质的编码序列进行获取的过程当中，可以最大限度的实现对蛋白功能数据的有效搜集.在蛋白质的信息学研究过程当中，可以对蛋白质组的分析起到一个良好的推动作用，一方面可以将获取到的数据信息和数据库当中存在的数据库信息作出对比，从而对蛋白质当中的未知的功能进行发现.另外一方面，也可以通过对蛋白质数据的分析，来对其功能作出预测.一般情况下，在蛋白质的组学当中，会出现大量的复杂数据，因此需要根据其大量的复杂的数据来对其蛋白质当中所具有的功能作出分析，其中包括表型以及结构基因组和功能基因组数据等.由此可见，在对蛋白质组的分析过程当中，其数据搜集和合并是一个主要的任务，根据相关的数据来对蛋白质的信息作出分析，比如蛋白质的顺序、核苷酸顺序、双向凝胶电泳、三维结构、翻译后的修饰、基因组及代谢数据库等.

3 蛋白组学在食品科学研究中的应用

在蛋白组学的应用过程当中，得到了相当广泛的应用和研究，在本文当中分为以下几个方面进行了分析：

首先在粮油食品的应用过程当中，主要可以对粮食的作物产量以及其粮食的品质做出充分的研究，集中体现在粮油食品的的农作物性状方面当中.通过其蛋白质组的研究，可以对现有的农作物性状做出一定程度的改变，在其产量、抗倒伏以及对病虫害的抵抗方面都有着相当重要的影响.在实际的应用过程当中，如果对大豆种子进行蛋白组的分析和干预，可以充分的发现其中的所含有硫的氨基酸的浓度是相对较高的，从而度大豆蛋白的产量有一个全面的提高.比如在对小麦的生长过程当中在所含有的蛋白质组进行分析的话，在含有氮肥相对较多的小麦的产量是相对较多的，并且其中的籽粒的数量和饱满程度均要明显增加.

其次在肉类食品当中的应用当中，主要体现在了生物肌肉的生长过程当中，其中对于红肌和白肌纤维所起到的作用差异较大.在肌肉纤维的生长过程当中，纤维自身当中所具有的性状对于肉类食品来说，其影响是相当大的.因此，在分析研究的过程当中，可以对肌肉的生长模型进行描述，从而对其肌肉纤维的生长情况以及肉质之间所存在的关系作出分析和掌握了解.比如对鸡胸脯纤维的蛋白质组进行研究的时候，需要对鸡在各生长时期当中会呈现不同的变化规律进行研究；对牛骨骼肌进行研究的过程当中，如果出现了过渡生长的情况，则充分说明了其中的肌肉蛋白质的基因生长情况发生了变化.与此同时，还要注意的是，在动物屠宰之后，其中自身的肌肉纤维也会对其品质产生一定程度的影响，因此在研究的过程当中，需要对不同的时期肌肉纤维当中的新陈代谢做出研究，从而最大限度的保证其肉质品质的提升.

另外，在水产食品储藏中的应用当中，一般情况下，在人们常见的水产食品种类当中，鱼类、贝壳类、无脊椎动物类等水产食品的食品安全是相当重要的，在研究的过程当中需要对现代蛋白质组学当中的方式进行全面的利用，来对其水产食品的存储以及加工的过程当中所呈现出来的品质变化状态做出分析和研究.比如在对鳕鱼的肌肉当中的蛋白质图谱进行绘制的过程当中，需要对不同冷藏状态下的肌肉做出分析，在不同的存储时间的影响下，对鳕鱼肌肉纤维当中所具有的肌浆球蛋白、激动蛋白、醛缩酶A等物质来进行观察.

最后还要对在乳品食品当中的应用进行研究，在乳品食品当中，所含有的蛋白质的含量是相对较多的，因此在蛋白质自身的水解变性程度方面也会对乳品的品质产生重要的影响.在对蛋白质进行水解之后，其中所含有的肽类物质就成为了乳品自身味道的关键部分，其中所具备的独特的蛋白质组学特性都起到了相当重要的作用.如果将蛋白质编码中的几个关键基因删除，对于其中的所存在的β-酪氨酸末端就会在很大程度上出现10个残基的转移系统的现象，因此对于细胞内部的物质的运转能力会产生下降的现象.与此同时，在对乳品食品的研究过程当中，可以发现其中的几种嗜热乳酸类细菌的蛋白质在发酵之后进行水解之后的提取蛋白质，也会产生相当大的影响，其中所具备的水解能力是相当强烈的，并且物质当中所含有的磷酸肽的蛋白质则无法被水解.比如对酸奶进行研究的过程当中，其中所具备的乳酸菌以及益生菌也是相当多的，需要对不同的菌株在不同的情况下所出现的蛋白质数量以及种类进行研究.

4 结语

综上所述，在现代化的食品安全研究的过程当中，蛋白组学的出现为食品科学的研究指明了很大程度的方向，同时也为食品科学的研究奠定了相当良好的发展平台.蛋白组学的出现为蛋白质功能的出现提供了重要的突破口，利用对蛋白组学的研究，可以充分的实现对食品种类、品质、功能以及安全等多个方面的蛋白质生理机制以及结构功能的全面保障.在未来的研究过程当中，对于基因以及蛋白质组的功能需要不断的发挥其作用，充分的利用其蛋白组学的研究提高食品安全，在改善食品制作以及储存条件的同时，还可以对食品的口感以及营养程度进行不断的提高.

〔1〕李学鹏,励建荣,于平，等.蛋白组学及其在食品科学研究中的应用[J].中国粮油学报,2010,25(2):141-149.

〔2〕王龍,许文涛,赵维薇，等.组学技术及其在食品科学中应用的研究进展[J].生物技术通报,2011(11):26-32.

〔3〕龚迪,毕阳,王军节，等.基于蛋白组学的水果蛋白质提取方法[J].食品工业科技,2014,35(3):376-379.

〔4〕蒋奕.分析蛋白组学及其在食品科学研究中的运用[J].中外食品工业（下半月）,2015(3):60-60.

〔5〕何庆华,吴永宁,印遇龙，等.蛋白组学技术及其在营养学研究中的应用[J].食品科学,2008,29(4):439-442.

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1673-260X（2017）09-0012-02

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