（食品科学专业论文）饲料添加色素在鸡及其蛋中的代谢组学识别初步研究.pdf

学位论文版权使用授权书 i i 幽i ii i r l l l l l l ii l i l fi ! ijii y1d y 5 2 5 6 江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊( 光 盘版) 电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以 采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文 的内容相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所 将本论文编入中国学位论文全文数据库并向社会提供查询，授权中国学 术期刊( 光盘版) 电子杂志社将本论文编入中国优秀博硕士学位论文全文 数据库并向社会提供查询。论文的公布( 包括刊登) 授权江苏大学研究生 处办理。 本学位论文属于不保密醋。 学位论文作者签名：身缸翻 沙，年5 月i ) 日 指导教师躲专暑 2 川年占月i ；日 饲料添加色素在鸡及其蛋中的代谢组学 识别初步研究 r e c o g n i t i o na n dp r e l i m i n a r ys t u d i e so nt h em e t a b o n o m i c s o fa d d e dp i g m e n t sf o rl a y e r sa n de g g s 专业名称食品科学 指导教师董英 姓名范晓丽 2 0 1 1 年6 月 江苏大学硕士学位论文 摘要 禽类及其产品中色素的添加可以发生在食品生产的过程中，也可以发生在饲 养的过程中。国家标准对可使用色素的种类和添加剂量都有明确规定。违禁、违 规色素在禽类及其产品中的添加不同于天然色素，会给消费者的健康带来一定的 风险和危害。现有关于色素的研究以检测分析方法居多，而色素对禽类及其产品 中的代谢物的影响尚未见报道。因此寻求一定的生物标示分子，以指示禽类及其 产品中色素的来源来评价其安全性，对保障禽产品食品的安全显得尤其重要。本 文采用代谢组学研究方法及代谢物组学研究技术，选取天然色素叶黄素和人工合 成色素苏丹红作为研究对象，考察两种色素对鸡及其蛋中的代谢物的影响。主 要研究内容和结果如下： 1 建立简单、有效的样品前处理方法。称取o 5g 样品于1 0m l 玻璃离心管 中，加入3m l 甲醇进行提取，涡旋混合2 分钟后常温超声提取2 0 分钟，以1 0 0 0 0 r m i n 速度离心5 分钟，取上清液于试管中，将下层沉淀物用3m l 甲醇重复提取， 合并收集的上清液( 血液样品的前处理方法为：量取lm l 血液样品于离心管中， 1 4 0 0 0r m i n 高速离心5 分钟，取上清液) 使用山东安得注射器、r a yf i l0 2 2g r n 有机滤膜过滤，进样检测。获得了代谢物数目较多、无多聚物干扰的样品提取溶 液。 2 建立l c m s q t o f 对鸡及其蛋中的代谢物进行定性检测的分析方法。色 谱条件：a g i l e n te c l i p s ep l u sc l g 色谱柱( q2 1 x 1 0 01 1 1 1 1 1 ，3 5 1 x r n ) ；流动相为乙腈 和0 1 甲酸水溶液( 负离子模式采集时为纯水) ；梯度洗脱条件为0m i n - - 1 7m i n 内o 1 甲酸水溶液( 负离子模式采集时为纯水) 由9 5 等梯度变化为1 0 ，维 持3m i n 后，由1 0 恢复到9 5 ；流速0 3m l m i n ；柱温4 0 ；进样量l o “l ， 单个样品运行时间为2 5 分钟。质谱条件：e s i ( + ) ，干燥气n 2 ，温度3 5 0 。c ， 流速1 0l m i r a 雾化气压力2 4 1 3 2 5k p a ；鞘气温度4 0 0 。c ，流速1 2l m i n ；毛细 管电压3 5 0 0v ；喷嘴电压ov ；碎裂电压1 7 5v ；离子扫描范围：5 0 - - 1 0 0 0m z ： 正模式的参比离子：1 2 1 0 8 5 5 、9 2 2 0 9 2 2 ，负模式的参比离子：1 1 2 9 8 5 6 、1 0 3 3 9 8 8 1 。 在此条件下，可获得较为全面的代谢物信息。 3 研究叶黄素对鸡体及其蛋中代谢物的影响，发现对粪便、鸡蛋、鸡肝、鸡 饲料添加色素在鸡及其蛋中的代谢组学识别初步研究 肉样品在l c m s q t o f 正、负离子模式下采集得到的数据进行p c a 分析时， 空白对照组和添加叶黄素组都能得到明显的区分；而血液样品仅在正模式下得到 的数据能使两组得到明显的区分。对发生显著变化( t t e s tp 2 ) 的代谢物进行了初步鉴定，发现有机酸( 含不饱和脂肪酸) 、醇、酯、胺类、氨 基酸、维生素等物质发生的变化居多；其中，左旋1 8 甲基炔诺孕酮醋酸盐在鸡 蛋和鸡肝中都发生了显著变化，3 甲基黄嘌呤等代谢物在鸡肝和鸡肉中都发生了 显著变化，可被作为叶黄素代谢的潜在生物标记物进行深入研究；同时，叶黄素 还可能对鸡体内原有的部分外源性药物产生了显著影响。结果表明，在蛋鸡饲料 中添加的叶黄素，可对鸡体及其蛋中的代谢物产生影响。 4 研究苏丹红对鸡体及其蛋中的代谢物的影响，发现对血液、粪便、鸡蛋 样品在正、负模式下的检测结果进行p c a 分析时，空白对照组和添加苏丹红 组都能得到明显的区分；对发生显著变化( t t e s tp 2 ) 的代谢 物在数据库中进行了初步鉴定，发现有机酸、醇、酯、氨基酸类等物质发生的显 著变化居多；7 ，1 1 h e x a d e c a d i e n 1 o l 在血液和粪便中都发生了显著变化，1 - a ，2 5 二羟基一2 6 ，2 7 二甲基2 2 ，2 2 ，2 3 ，2 3 四氢化维生素d 3 在血液和鸡蛋中都发生了显 著变化，可望被确认为对苏丹红具有指示、识别作用的潜在生物标记物进行深 入研究；苏丹红也可能对鸡体内原有的部分外源性药物产生了显著影响。结果 表明，在蛋鸡饲料中添加苏丹红确实可引起鸡体及蛋内代谢物的变化。 关键词：代谢组学；色素；叶黄素；苏丹红；代谢物；显著变化；生物标记物 江苏大学硕士学位论文 a b s t r a c t p i g m e n t sc a l lb ea d d e di n t op o u l t r ya n dp o u l t r yp r o d u c t sn o to n l yi nt h ef o o d p r o d u c t i o np r o c e s s i n g ，b u ta l s oi nt h ep r o c e s so fb r e e d i n g l i m i t a t i o nf o rt h et y p e so f a v a i l a b l ep i g m e n t sa n dq u a n t i t ya r ec l e a r l yd e f i n e di ng bs t a n d a r d s s o m ec o n t r a b a n d ， i l l e g a lp i g m e n t sa d d e di n t op o u l t r ya n dp o u l t r yp r o d u c t sa r ed i f f e r e n tf r o mn a t u r a l p i g m e n t sd u et ot h e yw o u l db r i n gr i s k sa n dh a z a r d st oc o n s u m e r s h e a l t h s of a r , s t u d i e so np i g m e n t sa r em a i n l ya b o u tt h ed e t e c t i o na n a l y s i s ，w h i l et h es t u d ya b o u tt h e e f f e c t so nm e t a b o l i t e si n p o u l t r ya n dp o u l t r yp r o d u c t so fp i g m e n t sh a sn o tb e e n r e p o r t e d s oi tw a sp a r t i c u l a r l yi m p o r t a n tt ol o o k i n gf o rs o m eb i o m a k e r st oi n d i c a t e t h et r a c i n gs o u r c eo ft h ep i g m e n t si np o u l t r ya n dp o u l t r yp r o d u c t s ，t h e nt h es a f e t yo f p o u l t r yp r o d u c t sf o o dc o u l db ee v a l u a t e da n de n s u r e d i nt h i sp a p e r ，m e t a b o n o m i c s r e s e a r c hm e t h o da n dm e t a b o l o m i c st e c h n i q u e sw e r ea p p l i e df o rt h es t u d yo f m e t a b o l i t e si n l a y e r sa n de g g s ，w h i c hf e dn a t u r a lp i g m e n t - l u t e i na n ds y n t h e t i c p i g m e n t s s u d a ni v t h em a i nc o n t e n t sa n dr e s u l t sw e r ep r e s e n t e da sf o l l o w s ： 1 e s t a b l i s h e das i m p l e ，e f f e c t i v ep r e p a r e m e n tm e t h o d w e i g h e d0 5gs a m p l e i n t o10m l g l a s sc e n t r i f u g et u b e ，a d d e d3m l o fm e t h a n o lf o re x t r a c t i o nb yv o r t e x i n g f o r2m i n u t e sf o l l o w i n gu l t r a s o n i ce x t r a c t i o nf o r2 0m i n u t e s ，t h e nc e n t r i f u g a t e df o r5 m i n u t e sw i t h10 0 0 0r m i ns p e e d t r a n s f e r e dt h es u p e m a t a n tt oa n o t h e rt u b e ，e x t r a c t e d t h el o w e rs a m p l ea g a i nw i t h3m lo fm e t h a n 0 1 ( t h ep r e t r e a t m e n to fb l o o ds a m p l e s w e r e 嬲f o l l o w s ：t o o kim lb l o o di n t ot u b e ，c e n t r i f u g a t e df o r5m i n u t e sw i t h14 0 0 0 r m i ns p e e d ) c o m b i n e ds u p e m a t a n tc o l l e c t e da n df i l t e r e db yu s i n gs h a n d o n ga n d h r a s y r i n g e x r a yf i l0 2 2p mm e m b r a n ef i l t e r , t h e nt e s t e da to n c e t h es a m p l ee x t r a c t i o n c o n t a i n e da l a r g en u m b e ro fm e t a b o l i t e sw i t h o u tp o l y m e r sh a db e e no b t a i n e d 2 am e t h o do fl c - m s q t o ff o rs a m p l ed e t e c t i o na n da n a l y s i sw a se s t a b l i s h e d t h ec h r o m a t o g r a p h yc o n d i t i o n sw e r ea s f o l l o w s ：r e v e r s e d - p h a s ea n a l y s i sw a s p e r f o r m e d o n12 0 0r a p i dr e s o l u t i o n l i q i u dc h r o m a t o g r a ms y s t e r mu s i n ga g i l e n t e c l i p s ep l u sc i sc l o u r n n ( 甲2 1 x 1 0 0m l n ，3 5o m ) w i t h4 0 ，t h ec o l u m n w a se l u t e d u s i n ga l i n e a rg r a d i e n to f9 5 o 1 f o r m i ca c i d ( o n l yw a t e rw h e nn e g a t i v em o d e ) t o 10 o v e rb e g i n n i n g1 7m i n u t e s ，a n da n t o t h e rs o l v e n tc o n s i s to fa c e t o n i t r i l e ，3 m i n u t e sl a t e r , 0 1 f o r m i ca c i d ( o n l yw a t e rw h e nn e g a t i v em o d e ) c h a n g e dt o9 5 a g a i nd u r i n g5m i n u t e s s i n g l es a m p l er u n n i n gt i m ew a s2 5m i n u t e s f l o wr a t ew a s 0 3m l m i n ，i n j e c t i o nv o l u n mw a s10 此m a s ss p e c t r o m e t r yc o n d i t i o n sw e r e 嬲 f l l o w s ：e s i ( + 一) ，d r y i n gg a sw a sn 2w i t ht e m p r a t u r e3 5 0 0 c ，f l o wr a t e10l m i n ； l 饲料添加色素在鸡及其蛋中的代谢组学识别初步研究 n e b u l i z e rp r e e s u r e2 4 1 3 2 5k p a ；s h e a t hg a sw i t ht e m p r a t u r e4 0 0o c ，f l o wr a t e1 2 l m i n ；c a p i l l a r yv o l t a g e3 5 0 0 蝣n o z z l ev o l t a g e0 杉f r a g m e n t o rv o l t a g e17 5 杉s c a n r a n g e5 0 1 0 0 0m z ；r e f e r e n c ei o n so fp o s i t i v em o d ew i t h1 2 1 0 8 5 5 、9 2 2 0 9 2 2a n d n e g a t i v em o d ew i t h1 1 2 9 8 5 6 、1 0 3 3 9 8 8 1 s os o m ec o m p r e h e n s i v ei n f o r m a t i o no f m e t a b o l i t e sh a db e e no b t a i n e dr e l a t i v e l y 3 t os t u d yo nt h ee f f e c t so fm e t a b o l i t e si nl a y e r sa n de g g sa f t e rt h el a y e r sw e r e f e dw t i hh t e i n ，f o u n dt h ep c ac o u l ds i g n i f i c a n t l yd i s t i n g u i s ht h ec o n t r o lg r o u pa n d l u t e i ng r o u pa c c o r d i n gb yt h ed a t ao ff e c e s ，e g g s ，l i v e r s ，c h i c k e ns a m p l e sw i t he s i ( + 一) m o d e s b u ti nb l o o ds a m p l em a t r i x ，c o n t r o lg r o u pa n dl u t e i ng r o u pc o u l db e d i s t i n g u i s h e ds i g n i f i c a n t l yw i t he s i ( + ) o n l y s o m em e t a b o l i t e st h a th a v es i g n i f i c a n t c h a n g e s ( t - t e s tp _ 2 ) h a db e e np r e l i m i n a r yi d e n t i f i e db ys e a r c h i n g i nd a t a b a s e m e t a b o l i t e ss u c ha st h eo r g a n i ca c i d s ( i n c l u d i n gu n s a t u r a t e df a t t ya c i d s ) ， a l c o h o l s ，e s t e r s ，a m i n e s ，a m i n oa c i d sa n dv i t a m i n sh a dm a i n l yc h a n g e d s o m e m e t a b o l i t e sw o u l db ei d e n t i f i e da sp o t e n t i a lb i o m a r k e r sl i k e l yw i t hi n d i c a t i o na n d r e c o g n i t i o nf o rl u t e i n ，s u c ha sl e v o n o r g e s t r e la c e t a t ew h i c hh a ds i g n i f i c a n tc h a n g e si n e g g sa n dl i v e r s ，3 - m e t h y l x a n t h i n ew h i c hh a ds i g n i f i c a n tc h a n g e si nl i v e r sa n dc h i c k e n l u t e i nm a y b ea l s oh a ds i g n i f i c a n ti m p a c t so ns o m ee x o g e n o u sd r u g s r e s u l t ss h o w e d t h a t ，a d d i n gl u t e i ni n t ol a y e r s d i e t sd i da f f e c tt h em e t a b o l i t e st h a tl a y e r sa n de g g s c o n t a i n e d 4 t os t u d yo nt h ee f f e c t so fm e t a b o l i t e si nl a y e r sa n de g g sa f t e rt h el a y e r sw e r e f e dw t i hs u d a ni v ，f o u n dt h ep c ac o u l ds i g n i f i c a n t l yd i s t i n g u i s ht h ec o n t r o lg r o u p a n ds u d a ni vg r o u pa c c o r d i n gb yt h ed a t ao f b l o o d ，f e c e s ，e g g ss a m p l e sw i t he s i ( + 一) m o d e s s o m em e t a b o l i t e st h a th a v es i g n i f i c a n tc h a n g e s ( t - t e s tp _ 2 ) h a db e e np r e l i m i n a r yi d e n t i f i e db ys e a r c h i n gi nd a t a b a s e m e t a b o l i t e ss u c ha st h e o r g a n i ca c i d s ( i n c l u d i n gu n s a t u r a t e df a t t ya c i d s ) ，a l c o h o l s ，e s t e r s ，a n da m i n oa c i d s h a dm a i n l yc h a n g e d s o m em e t a b o l i t e sw o u l db ei d e n t i f i e da sp o t e n t i a lb i o m a r k e r s l i k e l yw i t hi n d i c a t i o na n dr e c o g n i t i o nf o rs u d a ni v ，s u c ha s7 ，11 一h e x a d e c a d i e n l o l w h i c hh a ds i g n i f i c a n tc h a n g e si nb l o o da n df e c e s ，la ，2 5 一d i h y d r o x y - 2 6 ，2 7 - d i m e t h y l 一 2 2 ，2 2 ，2 3 ，2 3 一t e t r a d e h yd r o v i t a m i nd 3w h i c hh a ds i g n i f i c a n tc h a n g e si nb l o o da n de g g s s u d a ni vm a y b ea l s oh a ds i g n i f i c a n ti m p a c t so ns o m ee x o g e n o u sd r u g s r e s u l t s s h o w e dt h a t ，a d d i n gs u d a ni vi n t ol a y e r s d i e t sd i da l s oa f f e c tt h em e t a b o l i t e st h a t l a y e r sa n de g g sc o n t a i n e d k e y w o r d s ：m e t a b o n o m i c s ；p i g m e n t ；l u t e i n ；s u d a ni v ；m e t a b o l i t e s ；s i g n i f i c a n t c h a n g e s ；b i o m a r k e r i v 江苏大学硕士学位论文 目录 第一章绪论1 1 1 代谢组学概述1 1 1 1 代谢组学简介1 1 1 2 代谢组学研究方法3 1 2 天然色素叶黄素和人工合成色素苏丹红概述5 1 2 1 叶黄素5 1 2 2 苏丹红7 1 3 代谢组学在食品安全领域应用的研究进展8 1 4 立题依据与意义9 1 5 主要研究内容1 0 第二章l c - d s q _ t o f 检测分析方法的建立1 1 2 1 引言1 1 2 2 材料与仪器1 1 2 2 1 材料与试剂1 1 2 2 2 仪器与设备1 2 2 3 试验方法1 2 2 3 1 样品前处理1 2 2 3 2 色谱条件1 2 2 3 3 质谱条件1 3 2 3 4 方法学考察1 3 2 4 数据处理方法1 3 2 4 1 数据处理流程1 3 2 4 2 数据分析方法1 4 2 5 结果与讨论1 5 2 5 1 样品前处理1 5 2 5 2 质谱条件的优化1 7 v 饲料添加色素在鸡及其蛋中的代谢组学识别初步研究 2 5 3 方法学考察结果1 9 2 5 3 1 稳定性1 9 2 5 3 2 精密度2 0 2 5 3 3 重复性2 0 2 6 本章小结2 1 第三章叶黄素对鸡及其蛋中代谢物的影响研究2 3 3 1 引言2 3 3 2 材料与仪器2 3 3 2 1 试验材料2 3 3 2 2 仪器与设备2 4 3 3 动物饲养2 4 3 3 1 笼养安排2 4 3 3 2 添加叶黄素饲料的配制方法2 4 3 3 3 饲养管理与取样2 5 3 4 试验方法2 6 3 5 结果与讨论2 6 3 5 1 叶黄素对血液样品中代谢物的影响2 6 3 5 2 叶黄素对粪便样品中代谢物的影响3 3 3 5 3 叶黄素对鸡蛋样品中代谢物的影响4 2 3 5 4 叶黄素对鸡肝样品中代谢物的影响4 8 3 5 5 叶黄素对鸡肉样品中代谢物的影响5 1 3 5 本章小结5 3 第四章苏丹红对鸡及其蛋中代谢物的影响研究5 5 4 1 引言5 5 4 2 材料与仪器5 5 4 2 1 试验材料5 5 4 2 2 仪器与设备5 5 4 3 动物饲养5 5 4 3 1 笼养安排5 5 v i 江苏大学硕士学位论文 4 3 2 添加苏丹红饲料的配制方法5 6 4 3 3 饲养管理与取样5 6 4 4 试验方法5 6 4 5 结果与讨论5 6 4 5 1苏丹红对血液样品中代谢物的影响5 6 4 5 2 苏丹红对粪便样品中代谢物的影响6 4 4 5 3 苏丹红对鸡蛋样品中代谢物的影响6 9 4 5 本章小结7 3 第五章结论与展望7 5 5 1 主要结论7 5 5 2 展望7 5 参考文献7 7 致谢8 3 攻读硕士期间发表的学术论文8 4 附录8 5 v 饲料添加色素在鸡及其蛋中的代谢组学识别初步研究 图表清单 图题 正模式下叶黄素组中3 个水平浓度的血液样品的t i c 正模式下叶黄素组中3 个水平浓度的血液样品的t i c 正模式下空白对照组中3 个粪便样品的t i c 正模式下叶黄素组中3 个水平浓度的粪便样品的t i c 负模式下空白对照组中3 个粪便样品的t i c 负模式下叶黄素组中3 个水平浓度的粪便样品的t i c 正模式下空白对照组3 个鸡蛋样品的t i c 正模式下叶黄素组3 个水平浓度鸡蛋样品的t i c 负模式下空白对照组3 个鸡蛋样品的t i c 负模式下叶黄素组3 个水平浓度鸡蛋样品的t i c 正模式下空白对照组3 个鸡肝样品的t i c 正模式下叶黄素组3 个水平浓度鸡肝样品的t i c 负模式下空白对照组3 个鸡肝样品的t i c 负模式下叶黄素组3 个水平浓度鸡肝样品的t i c 正模式下叶黄素组空白鸡肉样品的t i c 正模式下叶黄素组3 个水平浓度鸡肉样品的t i c 负模式下叶黄素组空白鸡肉样品的t i c 负模式下叶黄素组3 个水平浓度鸡肉样品的t i c 正模式下空白对照组3 个血液样品的t i c 正模式下苏丹红组3 个浓度水平的血液样品的t i c 负模式下空白对照组3 个血液样品的t i c 负模式下苏丹红组3 个浓度水平的血液样品的t i c 正模式下空白对照组3 个粪便样品的t i c 正模式下苏丹红组3 个水平浓度的粪便样品的t i c 负模式下空白对照组3 个粪便样品的t i c 负模式下苏丹红组3 个水平浓度的粪便样品的t i c 正模式下空白对照组中3 个鸡蛋样品的t i c 正模式下苏丹红组中3 个水平浓度的鸡蛋样品的t i c 负模式下空白对照组中3 个鸡蛋样品的t i c 负模式下苏丹红组3 个水平浓度的鸡蛋样品的t i c 碚5 5 5 6 6 6 7 7 7 8 8 8 9 9 9 0 0 o 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 一u & 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 号2 3 4 5 6 7 8 9 m n 屹b h佰埯侈加甜丝乃m筋拍勰凹如 序图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图 江苏大学硕士学位论文 1 1 代谢组学概述 1 1 1 代谢组学简介 第一章绪论 代谢是生命活动中所有( 生物) 化学变化的总称，代谢活动是生命活动的本 质特征和物质基础【1 1 。代谢组是指生物体内源性代谢物质的动态整体【2 3 】。然而， 传统的代谢概念既包括生物合成也包括生物分解，因此理论上代谢物包括核酸、 蛋白质、脂类以及其他小分子代谢物质。严格地说，代谢组应该是指某一生物或 细胞所有的代谢物。在实际工作中，为了有别于基因组( g e n n o m e ) 、转录组 ( t r a n s c r i p t o m e ) 和蛋白质组( p r o t e o m e ) ，更多的人倾向于把代谢组局限于某一生物 或细胞中所有的低分子量代谢产物。所以，代谢组目前只涉及相对分子质量小于 l0 0 0 的小分子代谢物质。 代谢组学是继基因组学( g e n o m i c s ) 、蛋白质组学( p r o t e o m i c s ) 后发展起来 的对代谢物进行定性定量分析的- - f - j 新学科 4 】。它是应用现代分析方法对某生物 或细胞在特定生理时期内所有相对分子质量较低的代谢物( 如氨基酸、脂肪酸、 糖类、维生素和脂肪等) 进行定性和定量分析的一门学科，通过考察生物体系受 到刺激或扰动后，其代谢物组分或含量的变化来研究生物体系的代谢途径【5 - 7 。 在生命科学研究中，对代谢物进行分析的优点如下：在细胞内，代谢物的数目 要远少于基因或蛋白质的数目，大大减少了样品的复杂性。代谢调控分析理论 及试验工作表明，生化反应过程中，虽然酶浓度及代谢通量没有发生显著变化， 但代谢物浓度可能会发生变化。代谢物是基因表达的下游产物，能准确反映生 物细胞的功能水平，代谢物成分或浓度的变化都将看成是功能基因组学或转录组 学的放大效应。代谢通量的调控不仅受基因表达的影响，还受到某些环境因子 的影响，因此对代谢物进行测定更为准确 8 。 根据研究对象和目的的不同，f i e h n 等【1 0 】将代谢组学分为4 个层次： ( 1 ) 代谢物靶标分析( m e t a b o l i t et a r g e ta n a l y s i s ) ：对某个或某几个特定组 分的分析。在这个层次中，需要采取一定的预处理技术，除掉干扰物，以提高检 测的灵敏度。 ( 2 ) 代谢轮廓( 谱) 分析( m e t a b o l i cp r o f i l i n ga n a l y s i s ) 对少数所预设的 饲料添加色素在鸡及其蛋中的代谢组学识别初步研究 一些代谢产物的定量分析。如某一类结构、性质相关的化合物、某一代谢途径的 所有中间产物或多条代谢途径的标志性组分。进行代谢轮廓( 谱) 分析时，可以 充分利用这一类化合物的特有的化学性质，在样品的预处理和检测过程中，采用 特定的技术来完成。 ( 3 ) 代谢组学( m e t a b o n o m i c s ) ：对限定条件下的特定生物样品中所有代谢 组分的定性和定量。进行代谢组学研究时，样品的预处理和检测技术必须满足对 所有的代谢组分具有高灵敏度、高选择性、高通量的要求，而且基体干扰要小。 代谢组学涉及的数据量非常大，因此需要有能对其数据进行解析的化学计量学技 术。 ( 4 ) 代谢指纹分析( m e t a b o l i cf i n g e r p r i n t i n ga n a l y s i s ) ：不分离鉴定具体单一 组分，而是对样品进行快速分类( 如表型的快速鉴定) 。 在英语中有两套关于代谢组和代谢组学的名词，m e t a b o l o m e m e t a b o n o m e 与 m e t a b o l o m i c s m e t a b o n o m i c s 。按照传统语源学惯例，m e t a b o n o m i c s 一词来源于希 腊文“m e t a b o l e ”和“n o m o s ”的结合，前者取意为“变化或改变 而后者则取 意为“规律或原则 ( 1 a wo rr u l e ) ( 如在e c o n o m i c s 中) 8 , 1 h 。迄今为止，尚未看 到有关m e t a b o l o m i c s 一词的语源学解释，但可以理解为“m e t a b o l e ”和“o m i c s ( 组学) 的结合。 1 9 9 9 年，在近二十年生物代谢复杂系统研究的基础上，n i c h o l s o n 等旧提出 了代谢组学( m e t a b o n o m i c s ) 的概念并将其定义为：对生物系统因病理生理或基 因改变等刺激所致动态多参数代谢应答的定量测定( t h eq u a n t i t a t i v em e a s u r e m e n t o ft h e d y n a m i cm u l t i p a r a m e t r i e m e t a b o l i c r e s p o n s e s o f l i v i n gs y s t e m s t o p a t h o p h y s i o l o g i c a ls t i m u l io rg e n e t i cm o d i f i c a t i o n ) 。该定义是将将生物体作为一个 动态的整体研究其内因或外因导致的代谢变化，在于其整体性和动态性【1 3 】。f i e l m 等在2 0 0 0 年、r a a m s d o n k 等在2 0 0 1 年公开发表的文献中先后使用了 m e t a b o l o m i c s 这个单词，强调把代谢物组分析技术用于研究植物和细胞基因的功 能等方面的重要性，但直到2 0 0 1 - 2 0 0 2 年该名词在科学论文中才首次被f i e h n 等 1 l , l q 定义为“生物体所有代谢物的系统分析 ( c o m p r e h e n s i v ea n a l y s i so fa l lt h e m e t a b o l i t e so f a no r g a n i s m ) 。目前，m e t a b o l o m i c s 至少有七个定义，但其本质是： 给定细胞在给定时间和条件下所有小分子代谢物的定量分析( t h eq u a n t i t a t i v e m e a s u r e m e n to fa l ll o wm o l e c u l a rw e i g h tm e t a b o l i t e si na no r g a n i s m sc e l l sa ta 2 江苏大学硕士学位论文 s p e c i f i e dt i m eu n d e rs p e c i f i ce n v i r o n m e n t a lc o n d i t i o n s ) 。所以单纯从定义来看， m e t a b o l o m i c s 指的是静态生物体系代谢物组成分析，因此可以认为是 m e t a b o n o m i c s 的一部分【1 3 】。基于两个名词的含义，t a n g 和w a n g 1 3 1 认为在中文的 表述中，m e t a b o l o m i c s 可以译作“代谢物组学 而m e t a b o n o m i c s 可以译作“代 谢组学 ；但也认为，随着学科的进一步发展和不断深入的讨论，代谢物组学和 代谢组学有可能最终出现融合。 2 0 0 9 年，全国科学技术名词审定委员会对m e t a b o l i t e 、m e t a b o l o m e 、 m e t a b o l o m i c s 、m e t a b o n o m i c s 做出明确的定义【1 7 】。代谢物( m e t a b o l i t e ) 是指参与 代谢的各种物质的统称。代谢物组( m e t a b o l o m e ) 是指细胞内在某一特定生理和 发育阶段的所有小分子量的代谢物质。代谢组学( m e t a b o n o m i c s ) 是指通过群组 指标分析，进行高通量检测和数据处理研究生物体整体或组织细胞系统的动态代 谢变化，特别是对内源性代谢、遗传变异、环境变化乃至各种物质进入代谢系统 的特征和影响的学科。代谢物组学( m e t a b o l o m i c s ) 是指研究生物体内代谢物及 其代谢的途径、产物、调控及研究方法的学科。 1 1 2 代谢组学研究方法 代谢组学研究的思路就是通过一系列的数据采集手段得到包含代谢物信息 的代谢指纹图谱，并利用多元数据分析的手段对这些信息进行挖掘提取，找出有 用的代谢物信息并对其进行确定。代谢组学研究工作的主要流程包括：根据生物 学问题设计试验方案一收集样品一制备分析样品一代谢指纹谱的数据采集一数 据处理一代谢谱差异统计分析一潜在生物标记物鉴定一从生物学角度进行代谢 通路分析、解释。 代谢组学研究关心的是代谢过程中所有的小分子代谢物，要求对过程中的所 有小分子化合物采取无歧视分析。至今为止，还没有哪一种技术平台可以完全实 现这一目的。因此，选择一种能检测出所有代谢物信息的分析手段至关重要。然 而，由于代谢物组成复杂、含量不一、样品制备过程的偏差以及检测设备的量程 及通量等问题，现阶段的仪器分析水平还难以满足要求。与原有的各种组学技术 只分析特定类型的化合物不同，代谢组学所分析的对象的大小、数量、官能团、 挥发性等物理化学参数差异很大，要对它们进行无偏向的全面分析，单一的分离 分析手段难以胜任。所以在选择代