论文部分内容阅读
本论文对基于NMR的代谢组学方法在动物营养与食品安全中的应用进行了探讨。
试验一：采用基于NMR的代谢组学方法研究日粮中添加精氨酸对生长猪血清代谢组的影响，探讨精氨酸对猪体内营养素代谢的调控作用。16头三元(杜×长×大)杂交猪按照体重随机分为2组，分别在玉米-豆粕型基础日粮中添加0或1％精氨酸，饲喂46 d后经前腔静脉采血离心收集血清，并屠宰后测定胴体组成。胴体组成表明，日粮中添加精氨酸能减少机体的脂肪沉积和增加蛋白质合成。血清代谢物的主成分分析表明，与对照组相比，精氨酸的添加降低了血清低密度脂蛋白、极低密度脂蛋白和尿素的浓度，提高了肌酐、三羧酸循环代谢物、丙氨酸、鸟氨酸、赖氨酸和酪氨酸的浓度。另外，精氨酸的添加影响了甘油磷酸胆碱和肌醇等脂蛋白信号分子和甲酸、乙醇、甲胺、二甲胺、乙酸和丙酸等胃肠道菌群代谢物。这些新的发现表明日粮中添加1％精氨酸能影响生长猪机体内的脂肪和氨基酸代谢，增强骨骼肌的蛋白质合成和调控胃肠道菌群的代谢。
试验二：采用基于NMR的代谢组学方法研究相同营养水平下脂肪型和瘦肉型生长猪血清代谢物的差别，探讨其作为肥胖动物模型的可行性。10头脂肪型(宁乡猪)和8头瘦肉型(杜×长×大三元杂交猪)生长猪在相同营养水平下饲喂46 d后，采集血清和屠宰测定胴体组成。胴体组成测定结果表明，脂肪型猪比瘦肉型猪有显著高的脂肪率(脂肪型猪42.3±8.8％，瘦肉型猪21.6±3.6％，P<0.01)，而有显著低的瘦肉率(脂肪型猪35.4±4.5％，瘦肉型猪58.4±2.2％，P<0.001)。血清代谢物主成分分析结果表明，脂肪型猪血清低密度脂肪酸、极低密度脂肪酸、脂质、肌酸、丙氨酸、甘油磷酸胆碱和三羧酸循环代谢产物浓度高于瘦肉型猪，而葡萄糖、尿素和肌酐浓度低于瘦肉型猪。结果表明，与瘦肉型猪相比，脂肪型猪的脂肪生成率和脂质周转率更高，而能量代谢率、蛋白质和氨基酸降解率也更高。而且，脂肪型和瘦肉型猪血清中甲胺、二甲胺、乙酸、胆碱和甲酸等胃肠道菌群代谢产物存在差异，说明脂肪型和瘦肉型猪之间的胃肠道菌群的代谢也存在差异。这些结果与人的肥胖动物模型和肥胖人的代谢特征相似，因此，本试验研究表明脂肪型生长猪有望成为青少年肥胖研究的重要动物模型之一。
试验三：乳酸菌代谢组学研究方法主要包括乳酸菌培养上清的代谢足迹和菌体细胞的代谢指纹分析方法。本试验研究了不同pH值对MRS培养上清中主要代谢物的化学位移的影响，结果表明pH值对MRS培养基中有机酸、氨基酸、生物胺和葡萄糖的化学位移有着明显的影响，但在中性pH值(6.5-8)化学位移相对稳定。所以在基于NMR的培养上清代谢足迹的研究中，推荐将pH值调节到中性的6.5-8 pH值。本试验也比较了4种常用的乳酸菌细胞提取方法，结果表明超声提取法的提取效率明显高于反复冻融法，甲醇/水(1/1)和乙腈/水(1/1)混合液的超声提取法的提取效率也明显高于甲醇/氯仿/水(2/2/1)混合液的超声提取法。由于甲醇在NMR检测中出现信号而乙腈无信号，故推荐采用乙腈/水(1/1)混合液超声提取法进行乳酸菌代谢指纹的分析。
试验四：以ATCC33222菌株为产生物胺模式菌株对氨基酸.生物胺代谢途径的适应性调控机制进行了探讨。结果表明高浓度氨基酸能够促进生物胺的大量产生，而葡萄糖通过竞争性供能而减少静止期生物胺的产生。pH值在3.5和5时也能够明显促进生物胺的产生，而且在指数生长中期二胺(腐胺和尸胺)的产量高于静止期早期，表明生物胺不仅是供能的替代途径而且是抵抗外界酸性环境的途径。壳寡糖不仅能够促进乳酸菌的生长，而且能够在生长中期和静止期早期抑制生物胺的产生。本试验证实了氨基酸-生物胺代谢途径的生理学意义不仅在于产生能量而且能够抵抗外界酸性使乳酸菌适于其生存，抵抗酸性环境时会优先生成二胺而不是单胺，在供能时单胺和二胺没有明显的差异。本试验也为实际生产过程中控制生物胺的产生提供了理论基础和新的可利用途径。