基于同位素编码标记的拟靶向代谢组学新方法及其在特色浆果食品组学中的应用

The combination of various omics technologies in the field of food science can solve many insurmountable technical problems. Metabonomics, as an important study method of foodomics, reveals the nature of organismal metabolic activities using small molecule metabolites collection in organisms as the research object. On account of the inadequate repeatability, authenticity and accuracy in the process of LC-MS data preprocessing of metabonomics, this project will prepare new efficient, specific and inexpensive light/heavy and equal heavy isotope-coded labeling tag (ICLT). By means of the integration of three technologies containing of chemical selectivity profiling, isotope-assisted feature extraction, and pseudotargeted discovery metabolomics, and the simultaneous establishment of new sample processing and data preprocessing mode, a new analytical method system will be developed based on the isotope-coded labeling tag and pseudotargeted metabolomics (ICLT-QTM). The proposed method will be applied for the metabolic study of cells and rats regulated by effective components of northwest plateau characteristic berries. The effect of the endogenous metabolite expression levels by berry active components will be discussed comprehensively and thoroughly. Taking advantage of this study, the molecular mechanisms of numerous biologically active substances in northwest plateau berries will be deeply discovered and interpreted. The results will provide theoretical basis and technical support for the development of new functional foods.

食品科学领域中各种组学技术的联用使许多无法克服的技术问题得以解决。代谢组学作为食品组学研究的重要方法主要通过生物体内小分子代谢物集合作为研究对象而揭示生命活动的代谢本质。基于代谢组学在色谱/质谱(LC-MS)数据预处理过程中对数据的可重复性、真实性和准确性的不足。本项目构建新型高效、特异、廉价的轻/重和等重同位素编码标记试剂（ICLT），借助ICLT标记,将"化学选择性绘谱"、"同位素辅助特征提取"、"拟靶向发现代谢组学"三种技术相融合，通过建立新的样品前处理和数据预处理方案，构建"基于同位素编码标记的拟靶向代谢组学（ICLT-QTM）"新方法。将构建的新方法用于高原特色浆果有效成分干预调节细胞和动物的代谢研究，全面深入地阐述浆果有效成分对內源代谢物的表达水平，更深层次地认识高原浆果中生物活性成分的作用机制，为新型功能性食品的研制开发提供理论依据与技术支持。

本项目开发了一系列同位素编码试剂，结合样品前处理技术，建立了多个基于稳定同位素标记的质谱定量新方法，并将其成功运用于检测高原特色浆果以及果蔬等其他食品样品中的酚酸、多酚、巯基香料、植物生长调节剂等成分。主要完成了以下两个方面的工作：新型高灵敏高选择性同位素编码探针的设计与制备；基于稳定同位素编码标记的质谱定量新方法的构建及其在代谢组学食品组学中的应用。.1)同位素编码标记策略用于酚类化合物的测定研究。基于所开发的同位素编码探针，构建酚酸、溴酚等化合物的快速分离检测新方法，结合气流吹扫微萃取等样品前处理技术，完成对浆果、水产品等样品的测定。实验表明该试剂对酚类化合物的标记具有反应条件温和、衍生效率高、荧光质谱双增敏的优点。.2)同位素编码标记策略用于羧酸类化合物的测定研究。基于所开发的同位素编码试剂，结合MOF分散固相微萃取前处理技术，构建苯氧羧酸、全氟羧酸的快速分离检测新方法，完成对环境水样、人体血浆等样品的定量分析。实验结果表明这些方法为灵敏检测复杂基质中羧酸类化合物提供了新的策略。.3)同位素编码标记策略用于硫醇类化合物的测定研究。基于所开发的同位素编码试剂，结合样品前处理技术，构建巯基化合物的高效液相色谱串联质谱分析方法，并将这些方法应用于浆果、果酒、血浆和果蔬等样品中巯基化合物的分离检测。这些方法在多种样品中的硫醇分析中显示出巨大潜力。.通过以上三个系列若干个体系的构建，为复杂基质中痕量小分子代谢产物的分离检测提供了可行方法，为研究食品中的特色成分提供了新的策略。在本项目资助下，共发表SCI论文60篇，申请专利10项，培养的研究生中2人被评为山东省优秀毕业研究生，4人获得国家奖学金。