如果想完成一項針對食物品質的研究，你會怎樣設計實驗？

作為一項針對食物風味的研究，風味組學是針對一系列風味物質的檢測，如具有水果香和花香風味的酯類和醇醛類物質、具有焙烤香味等吡嗪類物質、具有橡膠味的硫化物質等。風味組學檢測不僅有助于研究不同品種或生產條件下食品的風味，還能通過檢測、量化關鍵風味代謝物，達到闡明物質變化影響、優化生產方法、監測食品安全性等目的，對大部分的食品研究課題都適用。

靶向代謝組學，是針對特定代謝物質的靶向檢測手段。在通過風味組學篩選出特定的影響食品品質關鍵物質，或者已經確定研究目標物質的情況下，選擇靶向代謝組，可以進一步評估食物品質與營養價值，識別潛在食品安全問題，研究飲食與人體健康的關系……

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擴增子測序，又稱為微生物多樣性測序，是一種通過對樣本的細菌16S rDNA、真菌ITS、18S rDNA等區域進行擴增與測序，揭示樣本中微生物組成和變化規律的技術。了解食品樣本中的微生物群落，可以更有效地監測其質量和安全性，從而促進食品生產方法發展。

“組學三巨頭”之一的蛋白質組學，隨著近年來檢測技術的不斷進步，在食品品質研究領域中的重要性也在不斷加強，也為文章創新點的挖掘帶來更多可能性。

2024年，中國食品藥品監管雜志刊登了一篇題為《蛋白質組學在食品和化妝品質量檢測領域應用發展探究》的文章，其中提到，相較于其他食品研究領域的傳統方法，蛋白質組學技術具有不可取代的高準確性、高通量檢測優勢。

以二代蛋白質組學（Next Generation Proteomics, NGP）技術為例，三黍生物引進的賽默飛Orbitrap Astral超高分辨質譜儀以及自動化樣本前處理設備，憑借8 min/8,000+蛋白質的高檢出效率和相較Lable free蛋白組技術增加3000+的蛋白檢出量，為客戶提供速度、深度及準確度更高的蛋白質組學數據。

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蛋白質組學有如此大的優勢，具體如何融入食品研究思路設計？

西北農林科技大學團隊于近日發表了一篇IF 7.7，利用Astral DIA技術分析奶制品的研究文獻，研究思路值得借鑒！

研究對象：綿羊奶、山羊奶、牛奶

技術方法：Astral DIA，PRM

1.綿羊奶、山羊奶和牛奶中的蛋白鑒定

綿羊奶（S）、山羊奶（G）和牛奶（C）中共鑒定出4316種蛋白，韋恩圖結果如圖1所示，共有2373種（54.98%）常見蛋白，各樣本分別有116、458和264種特有蛋白。

這些數據表明不同奶種存在蛋白質水平的差異，這為進一步篩選生物標志物奠定了基礎。

圖1 來自綿羊奶、山羊奶和牛奶的蛋白質韋恩圖

2.綿羊奶、山羊奶和牛奶種的差異表達蛋白

如圖2A所示，三種樣本的蛋白主成分存在顯著差異，在聚類分析中（圖2B），主要觀察到3個不同的蛋白質簇，其中，LBP、TUBB4A、ATP1B1、TUBB2A和TUBA1D是最豐富的蛋白，但以不同比例存在。不同樣本兩兩分析中顯示，存在較多的差異蛋白（圖2C-E）。

圖2 不同樣本的蛋白組分析

3.綿羊奶、山羊奶和牛奶的差異蛋白分析

GO富集分析顯示S-G中差異蛋白集中在肽代謝和合成，及核糖體相關過程；S-C中的差異蛋白集中在蛋白水解，BP分泌及內肽酶調節等；G-C中的差異集中在蛋白翻譯，肽生物合成，核糖體結構成分等（圖3）。

這些結果預測了三種樣本中差異蛋白富集的功能。

圖3 不同比較組中差異蛋白的GO分析

KEGG分析顯示了TOP15的通路，結果表明多種蛋白參與了疾病相關通路。S-G中主要是冠狀病毒病-COVID-19、核糖體等通路；S-C中，差異蛋白主要是補體和凝血級聯反應、溶酶體等；G-C中，差異蛋白冠狀病毒病-COVID-19、補體和凝血級聯反應（圖4）。

這些結果表明，差異蛋白主要參與免疫和疾病相關通路，并在這些領域中發揮重要作用。

圖4 三種樣本中差異蛋白的KEGG通路分析

且差異蛋白中存在較多關聯作用，如PPI圖所示（圖5）。

圖5 三種樣本中差異蛋白的PPI分析

4.綿羊奶、山羊奶和牛奶的差異蛋白分析

為了驗證潛在的功能性蛋白，作者接下來做了靶向蛋白驗證實驗。PRM實驗中表明，在綿羊奶中高度富集的β-2-糖蛋白1和氨肽酶，在山羊奶中高度富集的纖溶酶原α鏈和α-1-b糖蛋白，以及在牛奶中高度富集的血管生成素-1和絲氨酸蛋白家族G成員1，均與前期DIA的結果基本一致，證實了鑒定結果的準確性。

圖6 PRM驗證結果與DIA之間的比較