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创新应用 | 组学技术简介与其在食品工业中的创新应用
1.组学技术简介
组学技术属于系统生物学的概念，主要包括基因组学、转录组学、蛋白组学、代谢组学与离子组学等。我们可以结合中心法则这么进行理解（如下图所示）：
基因组学的研究对象是DNA，通过解读遗传信息预测生物体可能发生什么；转录组学的研究对象是RNA，其中mRNA作为遗传信息的“信使”，预测生物体将要发生什么；蛋白质是生命活动的执行者，故蛋白质组学研究的是生命活动如何进行；而代谢组学研究的则是已经发生了什么，通过对生物体内所有小分子代谢物进行定性定量分析（一般分子量1500以内），寻找代谢物与机体生理变化的关联性。类似地，离子组学研究机体内的元素组成、分布以及与生命活动的关联性，反映机体在某个特定状态下的生理特征。
随着科学研究的快速发展，人们发现单从某一层面（基因组、转录组、蛋白质组等）进行研究得到的信息有一定的局限性，因此可结合多组学进行关联，从整体的角度研究生物体生理功能和代谢活动的来龙去脉，为生命活动机理研究提供更有利的数据支持。
组学技术在食品工业中的创新应用
随着人口老龄化的加剧，环境污染问题恶化与居民对健康意识的提升，健康中国已上升为国家战略。而健康食品作为大健康产业的重要组成部分，在推动全民健康和控制慢性病方面具有重要作用。那么，如何结合组学技术进行食品工业创新呢？以下进行示例讨论：
1. 组学技术助力益生菌产业的创新发展
近年来，人体微生物、肠道菌群与功能性益生菌已成为研究热点。众所周知人体70%以上的免疫作用在肠道内进行，故肠道菌群的功效与人体免疫息息相关，而益生菌是目前发现调节肠道菌群、促进肠道功能修复、缓解慢性疾病的有效途径之一。因此，结合组学技术进行益生菌的功效机理研究对于健康食品的发展具有重要意义。
结合组学技术进行益生菌功效的研究策略如下图所示：
肠道菌群研究策略示意图
先通过宏基因组、16s测序与代谢组进行筛选组合生物标志物，然后进行代谢通路分析与功能验证，进而从整体角度深入对特定益生菌进行功效评价与机理研究。
2. 组学技术在乳制品行业中的创新应用
功能性乳制品是营养与健康食品产业的重要研究方向，实行精准营养，精准干预，开发多元化功能性乳制品：如针对老年人、女性、免疫力低下、高血脂人群等特定人群开发对应的乳制品。
一方面，乳品是益生菌的绝jia载体，结合组学技术对益生菌的代谢机理研究，挖掘特定人群所需的特定菌群资源，进而开发特定人群的功能性乳制品。
另一方面，利用组学技术研究临床数据，实现与验证精准营养、精准干预的效果。
案例分析：寻找生物标志物
通过检测奶牛的四种生物体液的代谢产物去研究饲料质量对牛奶品质的影响，进而阐明牛奶生产的代谢机制。结果发现显著性的差异代谢物涉及甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸代谢、酪氨酸代谢和苯丙氨酸代谢。进一步整合关键的代谢途径以寻找可以作为更高的牛奶产量和更好的牛奶质量的生物标志物。
多元变量统计分析
3. 组学技术在功能性原料与产品质控方面的创新应用
原料与产品的质控重要性毋庸置疑，在中药领域，结合中药指纹图谱技术进行中药材的原料溯源已应用于部分中药企业。在食品工业领域其实也是一样，可以结合代谢组学的指纹图谱技术进行功能性原料与产品质控。
指纹图谱示例
4. 组学技术在特医食品领域中的创新应用
特殊医学用途配方食品（简称特医食品，FSMP）是为了满足进食受限、消化吸收障碍、代谢紊乱或特定疾病状态人群对营养素或膳食的特殊需要，专门加工配制而成的配方食品，是临床治疗某些患者不可缺的肠内营养剂。国外市场百花齐放，而我国的发展尚处于初级阶段，属于“蓝海市场”。
结合组学技术与临床数据，可研究这些代谢紊乱、消化吸收障碍的机理，进而更高效地进行特医食品开发。
