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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。

图1 主成分分析 (PCA)

图2 负离子模式下偏最小二乘判别分析(PLS-DA)

(A) CARH vs COCOA, (B) CARL vs COCOA,(C) CHH vs COCOA, (D) CHL vs COCOA, (E) SH vs COCOA, (F) SL vs COCOA

图3 负离子模式下置换检验

(A) CARH vs COCOA, (B) CARL vs COCOA,(C) CHH vs COCOA, (D) CHL vs COCOA, (E) SH vs COCOA, (F) SL vs COCOA

 

 

 小结

本工作建立了基于LC-MS的非靶向代谢组学方法,用于寻找可可粉掺假标志物,以揭示可可粉与角豆粉、大豆粉和菊苣的掺假。

 

 

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