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Food Chemistry(IF 9.231) | 3.15特刊！拒绝食品掺假，代谢组学大显身手

2023-03-15

中科新生命

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在过去几十年中，食品安全问题，包括食品欺诈和掺假，已逐渐成为一个重要的公共卫生问题。食品掺假是将廉价、劣质或不必要的物质混合或替代到食品中，用于保存、改善外观和增强颜色，从而导致食品质量下降的行为。用于掺假的物质如果是有毒化合物，如药物、农药、工业染料和化学品，可能对人类健康造成危害。因此，食品掺假、地理来源和种类的检测已成为一种日益增长的趋势。

近年来，代谢组学已成为了解给定系统整个代谢组的有力工具，其中质谱（MS）是最常用的技术。在食品科学研究中，代谢组学已被用于食品安全、食品质量和可追溯性等不同领域，也是控制食品真实性和掺假的有效技术。下面分享一篇近期使用代谢组学技术研究食品掺假的案例。

2023年2月，西班牙阿尔卡拉大学团队在Food Chemistry（IF 9.231）上发表了题为“Untargeted HPLC-MS-based metabolomics approach to reveal cocoa powder adulterations”的文章。该文开发了一种基于高效液相色谱-质谱联用的非靶向代谢组学方法，对在两个不同水平上掺杂角豆粉、大豆粉和菊苣的可可粉样品进行表征，并初步确定了部分化合物作为可可粉掺假的潜在标志物。

研究材料

可可粉和掺假可可粉模拟样品

技术路线

步骤1：优化提取工艺；

步骤2：优化高效液相色谱-质谱条件；

步骤3：代谢组学分析。

研究内容

1. 优化提取工艺

由于样品中存在的代谢物性质未知，在非靶向代谢组学分析中，样品处理始终是一个挑战。作者首先对样品处理方法进行优化，以获得最多的分子特征。分别评估了提取前脱脂步骤（脱脂、3kDa离心过滤及组合方式）、提取液（甲醇、乙醇在水中的不同配比）、提取时间（15、30分钟）等参数，最终确定提取条件：提取前采用脱脂步骤，80%甲醇水溶液作为提取溶剂，并在750 rpm、25℃下持续提取30分钟。

表1 使用不同提取溶剂的质控样品中存在的分子特征数量

2. 优化高效液相色谱-质谱条件

色谱参数还针对总离子色谱图（TIC）和基峰色谱图（BPC）获得的最高分子特征数量和色谱峰谱进行了优化。考察了在流动相中使用少量改性剂的效果。此外，还考察了柱温（40和50 °C）和进样体积（5和10 μL）等参数。最终确定最佳色谱条件：流动相使用均含有0.1%甲酸的水（溶剂A）和乙腈（溶剂B），流速为0.4 mL/min，柱温为50 °C，进样体积为10 μL。

3. 代谢组学分析

通过将天然可可粉与大豆粉（S）、菊苣（CH）或角豆粉（CAR）以两种不同的掺假水平混合，制备掺假可可粉的模拟样品：40%w/w（H）的高掺假水平和20%w/w（L）的低掺假水平。作者采用多元变量统计方法主成分分析（PCA）和偏最小二乘判别分析(PLS-DA)模型分析了不同样品组与天然可可粉的区别，同时使用了PLS-DA模型中变量投影重要度（VIP）值筛选潜在的标记物，并做进一步代谢物的鉴定。初步鉴定出16种负离子模式化合物和4种正离子模式化合物作为可可粉掺假的潜在标志物。这些化合物中的大多数属于类黄酮、脂肪酸、萜类化合物和溶血磷脂类。