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作者：王特樟 李宏吉 郭静璇 王彦波 单位：浙江工商大学食品与生物工程学院海洋资源与营养生物学研究中心
现代质谱技术作为蛋白质组学支撑技术之一，在蛋白质和肽段的鉴定、定量和结构分析方面起着非常重要的作用。质谱分析进行蛋白质鉴定和序列测定的基本原理是使用电喷雾离子化和基质辅助激光解吸离子化的软电离方法，经酶切后的蛋白质肽段或完整蛋白质带上电荷，然后根据不同离子间的质荷比的差异来分离并确定相对质量。样品分子进行上述方法电离时能保留整个分子，确保了完整性而不会形成碎片离子，称为肽质量指纹图谱（PMF）技术。PMF是一种现在运用最广的用来鉴定2-DE分离出来的蛋白质和肽的方法，伴随着现代质谱技术的不断发展，其在蛋白质组学中的应用将越来越广泛。
高效液相色谱及多维液相色谱高效液相色谱（HPLC）技术最初被用于分离蛋白质或多肽。现在，HPLC已成功应用于蛋白质组学研究中，它是基于样品分子在固定相（柱填料）和流动相（淋洗液）间的特殊相互作用而实现样品分离的。无须变性处理样品，可实现上样收集及在线分析的自动化。利用液相色谱结合电喷雾质谱（ESI-MS）而不依赖于2-DE，也可以分析磷肽或糖肽，先由特异性的胰蛋白酶消化，产生的多肽由强阳离子交换柱和反相HPLC分离后经ESI-MS/MS分析。液相色谱与MS联用，采用高速且高灵敏度的色谱分离法来代替耗时的2-DE蛋白质分离法，故其与经典的2-DE-MS法相比，具有快速、样品需要量少和多肽分离的通用性强等优点，将会在不同酪蛋白形式的分子特性描述中得到更进一步的应用。但由于层析填充物对许多蛋白质组分有吸附作用，且难以实现多组分蛋白质样品的多维层析，因此仅适用于研究单一蛋白质或简单样品蛋白质组。多维液相色谱（MLC）则是利用与串联质谱联用，可以检测低丰度肽段，是目前蛋白质组学研究最新的技术，可快速并高通量鉴定复杂蛋白质混合物。
蛋白质组学技术在畜禽动物营养学中的应用
传统肉类生产中的饲养管理、饲料结构、饲喂方式和饲养密度在基于动物营养和饲料工业的现代肉类生产的出现后，发生了本质性的改变。同时，大规模的现代肉类生产影响到了饲养动物的生理学、行为学和生物化学过程，随之导致了肉品品质的下降。同时生产者为了增大产量和减少疾病风险，在养殖过程中滥用抗生素等化学药物，加剧了肉类品质的恶化。此外，为了追求提高肉类的某些性能，忽视了饲养动物的体质健康、外部形状与内在机能的协调，生理学的平衡和整体适应性，从而导致现代肉用动物（猪和鸡）对周围环境条件的高度敏感性，最终导致了肉品的食用品质，如：色泽、风味和嫩度等下降，PSE肉的比例升高，肉中的抗生素残留现象极为突出。鉴于此，对肉品品质进行评价并对其进行可能的等级标注及对其生产过程控制，对于现代肉品生产至关重要。蛋白质是肌肉组织的重要组成成分，研究表明：肉类品质研究与功能蛋白质的结构研究间密不可分，蛋白组变化可能与肉的嫩度相关。肌纤维分红肌纤维和白肌纤维2种类型，这2种类型在代谢水平上存在着结构和功能的差异。纤维类型与肉质性状，如：多汁性、风味和嫩度等的关系存在着很多争议，尤其是纤维类型对肉嫩度的影响仍然不清。Lametsch等首次利用蛋白质组学分析屠宰后猪肌肉的变化情况，采集了刚屠宰至屠宰后48h的肌肉蛋白质组样品，这些肌肉蛋白质相对分子质量介于5000~20万不等，pH在4~9，结果发现蛋白质组模式发生了15种显著的变化。此后的研究中Lametsch等最终确定了可作为肉品质标记的20多种蛋白质，包括结构蛋白质（肌动蛋白、肌球蛋白和肌钙蛋白）和代谢酶（肌激酶、丙酮酸激酶和糖原磷酸化酶）。在这些标记蛋白中，人们发现肌动蛋白和肌球蛋白重链与肌肉的剪切力间存在极显著的相关，这就清楚地表明屠宰后肌动蛋白和肌球蛋白重链的降解会影响肉的质量。Remignon等直接对肌肉蛋白质片段进行分析，认为蛋白质的改变很可能是导致家禽PSE肉综合征的直接原因。Molette等研究发现火鸡屠宰后胸肌糖酵解的速度比较快（屠宰后每20minpH比正常的多下降0.5），从而使得肉品质发生改变，如：系水力下降、加工产量降低和嫩度降低等。同样报道了糖酵解快的动物肉的系水力低，并且提取到的肌浆蛋白含量低，这表明当pH下降的速率加快时蛋白质功能发生了改变。
蛋白质组学技术在水产动物营养学中的应用
蛋白质组学方法在水产动物营养特别是鱼的品质鉴定中已有应用，目前也被广泛应用到了对虾和海蜇等的品质控制中。随着对鱼类水产品的需求日益增长，保障和控制其安全生产具有重要的意义。在以数量增长为主的水产集约化养殖、运输和销售过程中，拥挤应激是常见的影响水产品食用品质的因素，解冻程序同样深刻地影响水产的品质。近年来，蛋白质组学已被广泛地应用到了水产品品质控制。Inger等利用2-DE技术研究新鲜的鳕鱼与死后鳕鱼肌肉，发现有11个蛋白质点的丰度发生了变化，其中8个蛋白质点的丰度显著增加，后续分析表明：这些蛋白质点是肌原蛋白、肌浆蛋白和肌肉纤维等肌肉组织的分解产物。由此可见，蛋白质组学技术对评价鱼肉鲜度等品质具有重要的现实意义。Kjaersgard等通过对11种不同冷冻储存条件下对鳕鱼肌肉蛋白质图谱进行研究分析，发现不同冷冻储存温度对蛋白质图谱并无显著影响，但经过不同的冷冻储存时间（3、6和12个月），肌浆球蛋白轻链、磷酸丙糖异构酶、醛缩酶A和2-α肌动蛋白片段等蛋白质的质量浓度发生了显著变化，从而导致鱼肉的质地和味道发生了变化。Martinez等通过研究人工养殖的鳕鱼与野生的鳕鱼，比较发现人工养殖的鳕鱼2-DE图上蛋白质相对分子质量在3.5万~4.5万间存在显著差异。然而目前蛋白质组学技术在水产养殖和贮藏加工过程中的研究还处于起步阶段，随着相关技术的发展，将在水产动物营养中起到更加重要的作用。
前景展望
蛋白质组学技术与传统的蛋白质研究方法不同，它着眼于一个机体或一个细胞内整体蛋白质的活动来揭示生命活动的规律。蛋白质组学技术在动物营养学中的应用目前取得了一定的进展，但是仍处在起步阶段。随着现代分析技术和相关理论的发展，畜禽和水产等动物营养学的研究已经到了分子细胞水平，动物性产品的质量安全很大程度上也依赖于现代生物技术的应用，及时全面了解和掌握蛋白质等分子的理论和技术动态，将具有重要的现实意义。研究表明：动物机体的生理病理等变化，如：生长发育、新陈代谢、免疫疾病和消化吸收等，就本质而言，与动物蛋白质的结构功能是分不开的。鉴于此，动物营养学相关研究与蛋白质组学技术相结合，从分子水平阐述各种营养素的作用机制是现代动物营养今后发展的热点之一。随着研究的不断深入，操作更加简便、重复性更好的蛋白质组学新技术和新方法必将在动物营养及相关动物性食品安全生产中扮演举足轻重的角色。#p#分页标题#e#
