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創新應用 | 組學技術簡介與其在食品工業中的創新應用

分類:公司動態   發布時間 2021-04-30   閱讀: 833

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組學技術簡介

組學技術屬于系統生物學的概念,主要包括基因組學、轉錄組學、蛋白組學、代謝組學與離子組學等。我們可以結合中心法則這么進行理解(如下圖所示):

代謝組學

基因組學的研究對象是DNA,通過解讀遺傳信息預測生物體可能發生什么;轉錄組學的研究對象是RNA,其中mRNA作為遺傳信息的“信使”,預測生物體將要發生什么;蛋白質是生命活動的執行者,故蛋白質組學研究的是生命活動如何進行;而代謝組學研究的則是已經發生了什么,通過對生物體內所有小分子代謝物進行定性定量分析(一般分子量1500以內),尋找代謝物與機體生理變化的關聯性。類似地,離子組學研究機體內的元素組成、分布以及與生命活動的關聯性,反映機體在某個特定狀態下的生理特征。

代謝組學

隨著科學研究的快速發展,人們發現單從某一層面(基因組、轉錄組、蛋白質組等)進行研究得到的信息有一定的局限性,因此可結合多組學進行關聯,從整體的角度研究生物體生理功能和代謝活動的來龍去脈,為生命活動機理研究提供更有利的數據支持。

代謝組學

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組學技術在食品工業中的創新應用


隨著人口老齡化的加劇,環境污染問題惡化與居民對健康意識的提升,健康中國已上升為國家戰略。而健康食品作為大健康產業的重要組成部分,在推動全民健康和控制慢性病方面具有重要作用。那么,如何結合組學技術進行食品工業創新呢?以下進行示例討論:

1. 組學技術助力益生菌產業的創新發展

近年來,人體微生物、腸道菌群與功能性益生菌已成為研究熱點。眾所周知人體70%以上的免疫作用在腸道內進行,故腸道菌群的功效與人體免疫息息相關,而益生菌是目前發現調節腸道菌群、促進腸道功能修復、緩解慢性疾病的有效途徑之一。因此,結合組學技術進行益生菌的功效機理研究對于健康食品的發展具有重要意義。

結合組學技術進行益生菌功效的研究策略如下圖所示:

代謝組學
腸道菌群研究策略示意圖

先通過宏基因組、16s測序與代謝組進行篩選組合生物標志物,然后進行代謝通路分析與功能驗證,進而從整體角度深入對特定益生菌進行功效評價與機理研究。

2. 組學技術在乳制品行業中的創新應用

功能性乳制品是營養與健康食品產業的重要研究方向,實行精準營養,精準干預,開發多元化功能性乳制品:如針對老年人、女性、免疫力低下、高血脂人群等特定人群開發對應的乳制品。

一方面,乳品是益生菌的絕佳載體,結合組學技術對益生菌的代謝機理研究,挖掘特定人群所需的特定菌群資源,進而開發特定人群的功能性乳制品。

另一方面,利用組學技術研究臨床數據,實現與驗證精準營養、精準干預的效果。

案例分析:尋找生物標志物

通過檢測奶牛的四種生物體液的代謝產物去研究飼料質量對牛奶品質的影響,進而闡明牛奶生產的代謝機制。結果發現顯著性的差異代謝物涉及甘氨酸、絲氨酸、蘇氨酸代謝、酪氨酸代謝和苯丙氨酸代謝。進一步整合關鍵的代謝途徑以尋找可以作為更高的牛奶產量和更好的牛奶質量的生物標志物。

代謝組學
多元變量統計分析

3. 組學技術在功能性原料與產品質控方面的創新應用

原料與產品的質控重要性毋庸置疑,在中藥領域,結合中藥指紋圖譜技術進行中藥材的原料溯源已應用于部分中藥企業。在食品工業領域其實也是一樣,可以結合代謝組學的指紋圖譜技術進行功能性原料與產品質控。

代謝組學
指紋圖譜示例

4. 組學技術在特醫食品領域中的創新應用

特殊醫學用途配方食品(簡稱特醫食品,FSMP)是為了滿足進食受限、消化吸收障礙、代謝紊亂或特定疾病狀態人群對營養素或膳食的特殊需要,專門加工配制而成的配方食品,是臨床治療某些患者不可缺的腸內營養劑。國外市場百花齊放,而我國的發展尚處于初級階段,屬于“藍海市場”。

結合組學技術與臨床數據,可研究這些代謝紊亂、消化吸收障礙的機理,進而更高效地進行特醫食品開發。

關于百趣生物

上海百趣生物醫學科技有限公司(簡稱百趣生物)成立于2013年4月,是一家專業提供生命科學前沿研究技術應用、咨詢及開發的高新技術企業。

百趣生物專注于創新質譜技術在生命科學研究與醫學健康兩大領域的應用,尤其在生命科學研究領域,公司在國內市場獲得了優秀的口碑。

自成立以來,百趣生物相繼被認定為國家高新技術企業、高新技術成果轉化項目、上海市科技型中小企業技術創新資金資助項目,百趣實驗室相繼取得了病原微生物實驗室BSL-2備案、CMA認證。

代謝組學

公司目前已經建立并完善了包括非靶標代謝組、高通量靶標代謝組、常規靶標代謝組、脂質組學、蛋白質組學、代謝流檢測與研究平臺,業務服務已遍及全國,服務的項目超過10000個,檢測的樣品超過20萬例,服務的單位包括高校、研究所、醫院、企業等超過1000家,其中三甲醫院近200家。


代謝組學


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