1.組學(xué)技術(shù)簡(jiǎn)介

組學(xué)技術(shù)屬于系統(tǒng)生物學(xué)的概念，主要包括基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)與離子組學(xué)等。我們可以結(jié)合中心法則這么進(jìn)行理解（如下圖所示）：
基因組學(xué)的研究對(duì)象是DNA，通過(guò)解讀遺傳信息預(yù)測(cè)生物體可能發(fā)生什么；轉(zhuǎn)錄組學(xué)的研究對(duì)象是RNA，其中mRNA作為遺傳信息的“信使”，預(yù)測(cè)生物體將要發(fā)生什么；蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的執(zhí)行者，故蛋白質(zhì)組學(xué)研究的是生命活動(dòng)如何進(jìn)行；而代謝組學(xué)研究的則是已經(jīng)發(fā)生了什么，通過(guò)對(duì)生物體內(nèi)所有小分子代謝物進(jìn)行定性定量分析（一般分子量1500以?xún)?nèi)），尋找代謝物與機(jī)體生理變化的關(guān)聯(lián)性。類(lèi)似地，離子組學(xué)研究機(jī)體內(nèi)的元素組成、分布以及與生命活動(dòng)的關(guān)聯(lián)性，反映機(jī)體在某個(gè)特定狀態(tài)下的生理特征。
隨著科學(xué)研究的快速發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)單從某一層面（基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組等）進(jìn)行研究得到的信息有一定的局限性，因此可結(jié)合多組學(xué)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，從整體的角度研究生物體生理功能和代謝活動(dòng)的來(lái)龍去脈，為生命活動(dòng)機(jī)理研究提供更有利的數(shù)據(jù)支持。
組學(xué)技術(shù)在食品工業(yè)中的創(chuàng)新應(yīng)用
 

隨著人口老齡化的加劇，環(huán)境污染問(wèn)題惡化與居民對(duì)健康意識(shí)的提升，健康中國(guó)已上升為國(guó)家戰(zhàn)略。而健康食品作為大健康產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，在推動(dòng)全民健康和控制慢性病方面具有重要作用。那么，如何結(jié)合組學(xué)技術(shù)進(jìn)行食品工業(yè)創(chuàng)新呢？以下進(jìn)行示例討論：

 

1. 組學(xué)技術(shù)助力益生菌產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展

 

近年來(lái)，人體微生物、腸道菌群與功能性益生菌已成為研究熱點(diǎn)。眾所周知人體70%以上的免疫作用在腸道內(nèi)進(jìn)行，故腸道菌群的功效與人體免疫息息相關(guān)，而益生菌是目前發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)腸道菌群、促進(jìn)腸道功能修復(fù)、緩解慢性疾病的有效途徑之一。因此，結(jié)合組學(xué)技術(shù)進(jìn)行益生菌的功效機(jī)理研究對(duì)于健康食品的發(fā)展具有重要意義。

 

結(jié)合組學(xué)技術(shù)進(jìn)行益生菌功效的研究策略如下圖所示：

腸道菌群研究策略示意圖
 

先通過(guò)宏基因組、16s測(cè)序與代謝組進(jìn)行篩選組合生物標(biāo)志物，然后進(jìn)行代謝通路分析與功能驗(yàn)證，進(jìn)而從整體角度深入對(duì)特定益生菌進(jìn)行功效評(píng)價(jià)與機(jī)理研究。

 

2. 組學(xué)技術(shù)在乳制品行業(yè)中的創(chuàng)新應(yīng)用

 

功能性乳制品是營(yíng)養(yǎng)與健康食品產(chǎn)業(yè)的重要研究方向，實(shí)行精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)，精準(zhǔn)干預(yù)，開(kāi)發(fā)多元化功能性乳制品：如針對(duì)老年人、女性、免疫力低下、高血脂人群等特定人群開(kāi)發(fā)對(duì)應(yīng)的乳制品。

 

一方面，乳品是益生菌的絕jia載體，結(jié)合組學(xué)技術(shù)對(duì)益生菌的代謝機(jī)理研究，挖掘特定人群所需的特定菌群資源，進(jìn)而開(kāi)發(fā)特定人群的功能性乳制品。

 

另一方面，利用組學(xué)技術(shù)研究臨床數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)、精準(zhǔn)干預(yù)的效果。

 

案例分析：尋找生物標(biāo)志物

通過(guò)檢測(cè)奶牛的四種生物體液的代謝產(chǎn)物去研究飼料質(zhì)量對(duì)牛奶品質(zhì)的影響，進(jìn)而闡明牛奶生產(chǎn)的代謝機(jī)制。結(jié)果發(fā)現(xiàn)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(jìn)一步整合關(guān)鍵的代謝途徑以尋找可以作為更高的牛奶產(chǎn)量和更好的牛奶質(zhì)量的生物標(biāo)志物。