趙永強(qiáng)，李娜、2，李來好，楊賢慶，郝淑賢，魏涯，岑劍偉

（1.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所，農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品加工重點實驗室，國家水產(chǎn)品加工技術(shù)研發(fā)中心，廣東 廣州510300；2.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海201306）

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水產(chǎn)品質(zhì)量與安全控制的蛋白質(zhì)組學(xué)研究

趙永強(qiáng)1，李娜1、2，李來好1，楊賢慶1，郝淑賢1，魏涯1，岑劍偉1

（1.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所，農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品加工重點實驗室，國家水產(chǎn)品加工技術(shù)研發(fā)中心，廣東 廣州510300；2.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海201306）

摘要：概述了蛋白質(zhì)組學(xué)研究中主要應(yīng)用的技術(shù)與工作流程；分別從水產(chǎn)生物生長環(huán)境、捕獲方式、飼料成分、加工與貯藏方式等方面介紹了蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在水產(chǎn)品品質(zhì)研究中的應(yīng)用；從微生物污染物鑒別、過敏原檢測、原料鑒別3個方面綜述了蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在水產(chǎn)品安全研究方面的應(yīng)用現(xiàn)狀；對目前蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)應(yīng)用中存在的諸如2-DE電泳重現(xiàn)性差以及由水產(chǎn)品蛋白質(zhì)分子量大、溶解度低、離子化水平低帶來的局限性等問題進(jìn)行了探討，并就此展望了新技術(shù)開發(fā)、多種組學(xué)方法結(jié)合和完善水產(chǎn)生物基因與蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫等方面的發(fā)展前景，旨在為更好地開展水產(chǎn)品蛋白質(zhì)組學(xué)研究提供參考。

關(guān)鍵詞：水產(chǎn)品；蛋白質(zhì)組學(xué)；質(zhì)量與安全

據(jù)FAO統(tǒng)計，2012年全球水產(chǎn)品產(chǎn)量已達(dá)1.58×108t，并呈連年增長趨勢，全球年人均消費量由20世紀(jì)60年代的9.9 kg增長到19.2 kg［1］。作為高值食品原料，水產(chǎn)品中富含ω-3多不飽和脂肪酸、維生素和礦物質(zhì)，是人類膳食的主要優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)來源之一［2］，對水產(chǎn)品品質(zhì)與安全方面的研究成為近年熱點。蛋白質(zhì)作為水產(chǎn)品的主要組成成分和營養(yǎng)載體，幾乎在所有的生物進(jìn)程中均充當(dāng)重要角色，是水產(chǎn)養(yǎng)殖、加工、貯藏和質(zhì)量安全等相關(guān)領(lǐng)域的主要研究對象。除此之外，蛋白質(zhì)還起到結(jié)構(gòu)支撐及參與生命系統(tǒng)中各種生理功能 （如催化、防御、運輸和傳感等）的作用，魚類水產(chǎn)品中蛋白質(zhì)平均含量達(dá)16% ～25%，因此，分析水產(chǎn)品中的蛋白質(zhì)，可增加人們對水產(chǎn)品原料品質(zhì)、安全性、加工特性和加工方法等方面的認(rèn)識，有助于提高水產(chǎn)品的品質(zhì)及質(zhì)量安全水平。

蛋白質(zhì)組 （proteome）由澳大利亞學(xué)者Wilkins 和Williams首次提出［3］，指 “細(xì)胞、組織或機(jī)體內(nèi)的基因在特定生理條件下表達(dá)的所有蛋白質(zhì)”。蛋白質(zhì)組學(xué) （proteomics）是對一個機(jī)體的全部蛋白質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)的研究，包括蛋白質(zhì)的變化、翻譯后修飾 （post-translational modifications，PTM）和蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)之間的相互作用［4］。水產(chǎn)品品質(zhì)及安全受到原料生長環(huán)境、捕獲方式、加工方法和貯藏條件等諸多因素影響，通過蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)可分析水產(chǎn)品中過敏原、分子標(biāo)記物、蛋白質(zhì)含量水平和動態(tài)變化，并可鑒定水產(chǎn)品原料、腐敗微生物和致病菌，有助于了解水產(chǎn)品加工貯藏過程中品質(zhì)變化規(guī)律并保障水產(chǎn)品安全［5］。本研究中，在簡要介紹蛋白質(zhì)組學(xué)主要研究技術(shù)的基礎(chǔ)上，對水產(chǎn)品質(zhì)量與安全控制研究中的蛋白質(zhì)組學(xué)相關(guān)研究報道進(jìn)行分類綜述，并對其發(fā)展趨勢及面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行展望，旨在為水產(chǎn)品蛋白質(zhì)組學(xué)研究提供參考。

1　蛋白質(zhì)組學(xué)主要研究技術(shù)與工作流程

圖1　蛋白質(zhì)組學(xué)研究的主要工作流程［7］Fig.1 Typical workflows of proteomics study

2　水產(chǎn)品質(zhì)量控制中的蛋白質(zhì)組學(xué)研究

將蛋白質(zhì)組學(xué)應(yīng)用于水產(chǎn)品品質(zhì)研究的主要目標(biāo)是獲取水產(chǎn)品品質(zhì)變化中蛋白質(zhì)的作用機(jī)制。目前，關(guān)于水產(chǎn)品品質(zhì)的研究報道較多，其中，影響水產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素在水產(chǎn)生物死亡前有飼料組成、養(yǎng)殖環(huán)境溫度、死前應(yīng)激、致死方式等，而在水產(chǎn)生物死后則有加工方法、死后僵直、貯藏溫度和時間等［7］。

2.1水產(chǎn)生物死前 （ante mortem）

2.1.1生長環(huán)境 與野生水產(chǎn)品不同，養(yǎng)殖過程中的飼料組成、投料方式、養(yǎng)殖密度、養(yǎng)殖水體質(zhì)量均會對養(yǎng)殖水產(chǎn)品的感官、質(zhì)構(gòu)特性和營養(yǎng)成分［8］造成較大影響。Monti等［9］采用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)研究了養(yǎng)殖方式對鱸Dicentrarchus labrax蛋白質(zhì)表達(dá)產(chǎn)生的影響，并比較了野生及養(yǎng)殖鱸肌肉水溶性蛋白質(zhì)的差異。結(jié)果表明，由于生長條件和飼養(yǎng)方式的不同，養(yǎng)殖鱸與糖類代謝相關(guān)的酶的表達(dá)顯著提高，且肌肉中主要過敏原小清蛋白的表達(dá)較野生鱸減少了22%。而Addis等［10］利用差異蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)比較了近海網(wǎng)箱養(yǎng)殖大西洋鯛Sparus aurata與野生大西洋鯛肌肉主要蛋白質(zhì)表達(dá)差異。結(jié)果表明，兩種大西洋鯛肌肉蛋白質(zhì)表達(dá)無顯著性差異，且近海網(wǎng)箱養(yǎng)殖能提高產(chǎn)量。此外，關(guān)于養(yǎng)殖與野生的鱈 Gadus morhua［11-12］、大西洋比目魚Hippoglossus hippoglossus［13］蛋白質(zhì)組差異也有相關(guān)研究報道。利用蛋白質(zhì)組學(xué)對性質(zhì)差異的蛋白質(zhì)進(jìn)行表征并研究其動態(tài)變化，可為魚類養(yǎng)殖條件的優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)，以獲得理想肌肉蛋白質(zhì)組成的高品質(zhì)水產(chǎn)品加工原料。

2.1.2捕獲方式及死前應(yīng)激 魚類捕獲前的應(yīng)激反應(yīng)可影響其肌肉品質(zhì)，欲揭示不同應(yīng)激源刺激下魚類相關(guān)生理反應(yīng)的潛在機(jī)制，需要以大量的蛋白質(zhì)組學(xué)研究為基礎(chǔ)。水產(chǎn)養(yǎng)殖中常見的應(yīng)激源是不同時間階段下魚類的不同聚集密度 （如魚類的集中運輸或宰殺）。Morzel等［14］在高于50 kg/m3的密度下，以魚類宰殺前聚集15 min為誘導(dǎo)因素，用雙向凝膠電泳技術(shù)研究虹鱒Oncorhynchus mykiss白色肌肉中蛋白質(zhì)表達(dá)后的修飾特征，死后45 min取樣分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，聚集誘導(dǎo)和對照組中有29個蛋白質(zhì)點的表達(dá)具有差異性，鑒定出的蛋白質(zhì)點主要是與能量生成通路相關(guān)的蛋白質(zhì)和結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)，聚集應(yīng)激作用下虹鱒肌肉的連接蛋白（desmin）含量低于對照組，由于連接蛋白為魚的肌肉細(xì)胞骨架的主要組成成分，因此，聚集應(yīng)激作用對魚的肌肉完整性及質(zhì)構(gòu)特性均會產(chǎn)生不良影響。與此相似，Veiseth-Kent等［15］在大西洋鮭肌肉與血漿中分別發(fā)現(xiàn)了27個和17個差異蛋白質(zhì)點。經(jīng)鑒定發(fā)現(xiàn)，這些蛋白質(zhì)與其能量代謝、滲透壓調(diào)節(jié)和免疫功能相關(guān)，聚集應(yīng)激后的魚的肌肉主要發(fā)生了結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì) （如肌動蛋白、原肌球蛋白、肌球蛋白重鏈和輕鏈）的水解和/或解離作用，另外，與對照組相比，聚集應(yīng)激后大西洋鮭血漿中載脂蛋白A-I（apolipoprotein A-I）含量降低，而血管緊張素原組成成分C3含量升高，這說明短期的聚集應(yīng)激可能導(dǎo)致了大西洋鮭免疫系統(tǒng)的變化，從而可進(jìn)一步解釋聚集應(yīng)激促進(jìn)魚體肌肉pH下降及死后僵直收縮的作用機(jī)制。此外，還有研究者利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)探明了夏季產(chǎn)卵期被捕獲金槍魚和鯖魚肌肉暗紅、水分含量偏高且質(zhì)構(gòu)偏軟的原因［16］。王彥波等［17］對鯽采取不同的宰殺方式，然后對其蛋白質(zhì)組進(jìn)行了分析。結(jié)果顯示，與直接打頭致死組相比，氮氣致死組凝膠中的小分子蛋白質(zhì)點多，相同蛋白質(zhì)的相對含量低，分布面積大，表明宰殺方式會影響鯽肌肉中蛋白質(zhì)的含量和代謝，從而間接影響鯽肌肉的硬度、膠黏性和咀嚼性。水產(chǎn)品品質(zhì)與其肌肉品質(zhì)關(guān)系密切，利用蛋白質(zhì)組學(xué)研究肌肉蛋白質(zhì)的種類、含量、結(jié)構(gòu)和功能變化，易于從分子水平上揭示水產(chǎn)動物死前應(yīng)激反應(yīng)對其品質(zhì)的影響機(jī)制。

2.1.3飼料成分 關(guān)于飼料組成對魚體肌肉營養(yǎng)成分［18］和肝臟蛋白質(zhì)組影響的研究已有報道，但直接探討魚飼料與魚肉品質(zhì)之間關(guān)系的蛋白質(zhì)組學(xué)研究較少。Kolditz等［19］通過對虹鱒肝臟的蛋白質(zhì)組學(xué)與轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析，研究了飼料能量攝入對其肌肉脂肪含量的影響機(jī)制。結(jié)果表明，采用高能量、高脂肪含量飼料飼養(yǎng)的虹鱒，其肝臟新陳代謝的變化可調(diào)控其肌肉脂肪的分配，與低能量飼料相比，高能量飼料飼養(yǎng)的虹鱒肝臟中與細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)轉(zhuǎn)運、呼吸鏈、糖酵解、糖異生和氨基酸代謝相關(guān)的蛋白質(zhì)表達(dá)水平較低，這些蛋白質(zhì)可用作防止肌肉脂肪過度積累的標(biāo)志物。Martin等［20］通過對攝入大豆蛋白質(zhì)源飼料的虹鱒肝臟蛋白質(zhì)進(jìn)行2-DE分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，攝入大豆蛋白質(zhì)越多，其蛋白質(zhì)消耗速率越快，且氨排泄增多，肝臟谷氨酸酶及天門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶活性增加，導(dǎo)致虹鱒能量代謝加快，但結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)合成速率變慢，進(jìn)而對其肌肉蛋白質(zhì)組成及質(zhì)構(gòu)品質(zhì)造成影響。

2.2水產(chǎn)生物死后 （post mortem）

水產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)特性是評價其品質(zhì)的一個重要方面，與水產(chǎn)品蛋白質(zhì)特性密切相關(guān)，水產(chǎn)品在貯藏期間質(zhì)構(gòu)特性會發(fā)生變化。關(guān)于水產(chǎn)生物死后機(jī)體加速排酸的生化過程近年來研究廣泛，多數(shù)研究結(jié)果認(rèn)為，該過程由不同的蛋白質(zhì)水解系統(tǒng)參與［7］。然而，該過程更多重要的細(xì)節(jié)仍然未知，運用蛋白質(zhì)組學(xué)可以更深入地了解水產(chǎn)生物死后儲藏過程中的品質(zhì)變化。

水產(chǎn)品中多不飽和脂肪酸組分是其儲藏過程中發(fā)生氧化腐敗的主要物質(zhì)，脂質(zhì)氧化副產(chǎn)物可觸發(fā)水產(chǎn)品肌肉蛋白質(zhì)發(fā)生氧化作用，蛋白質(zhì)發(fā)生氧化后會引起蛋白質(zhì)聚合，從而導(dǎo)致其溶解性降低，影響水產(chǎn)品品質(zhì)［21-22］。由活性氧 （reactive oxygen species，ROS）氧化蛋白質(zhì)后生成的醛酮類物質(zhì)可用來進(jìn)行2-DE分析。Kj?rsg?rd等［23］早期利用2，4-二硝基苯肼 （DNPH）標(biāo)記虹鱒蛋白質(zhì)羰基后進(jìn)行2-DE分析。結(jié)果表明，虹鱒在貯藏過程中，僅有一些特殊蛋白質(zhì)特別是肌原纖維蛋白發(fā)生了氧化羰基化反應(yīng)。隨后Kj?rsg?rd等［24］又研究了虹鱒凍藏過程中蛋白質(zhì)復(fù)雜的氧化過程。結(jié)果顯示，在較高貯藏溫度下，雖然所有蛋白質(zhì)的羰基化水平均有所增加，但蛋白質(zhì)羰基化程度均與儲藏溫度無關(guān)，魚肉中多數(shù)高豐度蛋白質(zhì)發(fā)生羰基化反應(yīng)，而某些低豐度蛋白質(zhì) （如核苷二磷酸激酶、肝酰酸激酶等）被氧化的更嚴(yán)重，表明蛋白質(zhì)對氧化羰基化反應(yīng)的敏感性具有差異。

Terova等［25］深入研究了海鱸Dicentrarchus labrax在不同貯藏溫度下蛋白質(zhì)降解引起的蛋白質(zhì)圖譜的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在18℃下貯藏時，海鱸肌肉蛋白質(zhì)組成發(fā)生的變化最為顯著，尤其是肌球蛋白重鏈與甘油醛-3-磷酸脫氫酶發(fā)生了明顯的降解反應(yīng)；而在1℃貯藏時，一些蛋白質(zhì)含量在貯藏期間發(fā)生較小程度的變化；此外，還發(fā)現(xiàn)了核苷二磷酸激酶B含量在恒溫儲藏過程中顯著降低，這與Verrez-Bagnis等［26］的研究結(jié)果相一致，即相對分子質(zhì)量為16 000（pI 6.67）的蛋白質(zhì)在儲藏過程中逐漸消失，因此，該蛋白質(zhì)可作為海鱸新鮮度指示蛋白質(zhì)。Kj?rsg?rd等［27］研究了鱈肌肉蛋白質(zhì)在8 d儲藏期間的變化。結(jié)果顯示，有11個蛋白質(zhì)點有明顯的變化，9個蛋白質(zhì)點含量增加，其中8個蛋白質(zhì)點在魚死后2 h內(nèi)增加顯著 （P＜0.05）；相反，有2個蛋白質(zhì)點在儲藏8 d后豐度顯著下降（P＜0.05）。這表明，鱈死后肌肉蛋白質(zhì)的變化具有不同的生化過程。

桃花島小地主家的女兒黃蓉，算是標(biāo)準(zhǔn)的江南小家碧玉。從小不能說是嘗遍人間美味吧，但糊弄叫花子洪七公和蒙古土鱉郭靖還是綽綽有余的。

蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)還可用于魚類特殊指示蛋白質(zhì)的篩選。Liu等［28］用 2-DE法分離紅鰭東方鲀Takifugu rubripes骨骼肌蛋白質(zhì)，用銀染法檢測到112個蛋白質(zhì)點，用MALDI TOF/TOF MS法鑒定出21種蛋白質(zhì)，其中有6種結(jié)構(gòu)蛋白，6種已知功能的蛋白質(zhì)和9種新蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)具有不同的細(xì)胞功能，有利于進(jìn)一步調(diào)查篩選用于監(jiān)控魚肉質(zhì)量的標(biāo)記蛋白質(zhì)。Pazos等［29］用 2-DE法和MALDI-TOF/TOF質(zhì)譜法相結(jié)合，研究了鱈肌質(zhì)和肌纖維中肌肉蛋白質(zhì)對體外催化氧化的敏感性，試圖篩選在魚類品質(zhì)劣化中起重要作用的物質(zhì)。結(jié)果顯示，使用熒光素-5-氨基硫脲 （Fluorescein-5-thiosemicarbazide，F(xiàn)TSC）標(biāo)記羰基，經(jīng)2-DE法分離后采用MALDI-TOF/TOF質(zhì)譜法鑒定，篩選到7種最易被亞鐵催化氧化的蛋白質(zhì)。李學(xué)鵬［30］運用蛋白質(zhì)組學(xué)的方法研究了中國對蝦 Penaeus chinensis肌肉蛋白質(zhì)在冷藏過程中的變化，篩選出5個在儲藏過程中呈規(guī)律性變化的差異蛋白點，可作為冷藏中國對蝦新鮮度指示蛋白質(zhì)。

以蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)為手段對水產(chǎn)品品質(zhì)的研究報道逐年增加，當(dāng)前該領(lǐng)域的研究多集中于水產(chǎn)食品與蛋白質(zhì)關(guān)聯(lián)的品質(zhì)與營養(yǎng)分析方法方面。水產(chǎn)食品行業(yè)發(fā)展至今，人們對水產(chǎn)食品品質(zhì)的要求越來越高，要求水產(chǎn)品加工原料的品質(zhì)能夠達(dá)到加工要求，通過蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)篩選的與水產(chǎn)品品質(zhì)相關(guān)的生物標(biāo)記物，可與水產(chǎn)品養(yǎng)殖、加工和貯藏過程中的諸多因素相關(guān)的標(biāo)記物相結(jié)合，形成以水產(chǎn)品品質(zhì)為驅(qū)動的強(qiáng)大工具，優(yōu)化養(yǎng)殖條件、加工工藝和貯藏方式等，最大限度地保證水產(chǎn)品品質(zhì)，滿足消費者需求。

3　水產(chǎn)品安全控制中的蛋白質(zhì)組學(xué)研究

水產(chǎn)品作為人類健康飲食的重要部分，其質(zhì)量安全方面的問題備受關(guān)注。目前，水產(chǎn)品質(zhì)量安全面臨的挑戰(zhàn)主要集中于如何使用先進(jìn)強(qiáng)大的技術(shù)工具快速準(zhǔn)確地檢測水產(chǎn)品原料本底以及加工、包裝、貯藏、運輸過程中產(chǎn)生的毒素和危害化合物、微生物和過敏原等，蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在水產(chǎn)品安全控制研究中的應(yīng)用主要集中在以下幾個方面。

3.1微生物污染物鑒別

水產(chǎn)品微生物污染物的鑒別主要是基于免疫化學(xué)技術(shù)及傳統(tǒng)的微生物篩選培養(yǎng)鑒別法。近年來，隨著蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的發(fā)展，涌現(xiàn)出一批更靈敏、更專一的鑒別方法。水產(chǎn)品中的食源性致病菌主要有副溶血弧菌Vibrio parahaemolyticus、單核細(xì)胞增生李斯特菌Listeria monocytogenes、金黃色葡萄球菌Staphylococcus aureus、大腸桿菌 Escherichia coli O157：H7、空腸彎曲桿菌Campylobacter jejuni、某些沙門氏菌屬Salmonella spp.和芽孢桿菌Bacillus等。利用基于MS的蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)直接對該類病原微生物蛋白質(zhì)或特定的蛋白質(zhì)標(biāo)記物進(jìn)行定性定量檢測，可快速篩查水產(chǎn)品中致病微生物及其代謝產(chǎn)物產(chǎn)生的潛在危害。Fagerquist等［31］在利用MALDI-TOF-TOF MS及MS-MS技術(shù)對微生物蛋白質(zhì)鑒定后，開發(fā)了一種基于Web的微生物蛋白質(zhì)生物標(biāo)記物快速識別軟件，通過待測樣品的MSMS離子碎片與在線基因組學(xué)數(shù)據(jù)庫中的微生物蛋白質(zhì)序列的比對確定微生物種類。B?hme等［32］采用MALDI-TOF MS技術(shù)，鑒定了26株從鮮魚及經(jīng)過熱處理與真空包裝的水產(chǎn)制品中分離的菌株，并建立質(zhì)譜指紋圖譜庫，通過比較待測菌株與指紋圖譜庫，成功鑒定了病原微生物種類，這與 16S rRNA基因親緣分析驗證結(jié)果一致。

3.2過敏原檢測

食物過敏是飲食健康的一個主要問題，眾所周知，魚類和甲殼類水產(chǎn)品是引起大多數(shù)成人食物過敏反應(yīng)的主要過敏原，因此，亟需一種合適的分析技術(shù)來檢測水產(chǎn)品中的過敏原，而基于MS的蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)可準(zhǔn)確檢測水產(chǎn)品中的蛋白質(zhì)過敏原。Di Girolamo等［33］綜述了蛋白質(zhì)組學(xué)在食品過敏原中的應(yīng)用，將其形象地稱為食品過敏原組學(xué) （food allergenomics）。蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在食品過敏原中的主要應(yīng)用有：探明免疫反應(yīng)機(jī)理、開發(fā)新型過敏原診斷及預(yù)測方法、評價因食品加工過程中發(fā)生翻譯后修飾作用引起的過敏特性變化等。Rosmilah等［34］利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)了長尾金槍魚Thunnus tonggol中除小清蛋白以外的兩種熱分解蛋白過敏原 （肌酸激酶與烯醇酶）。此外，還有文獻(xiàn)報道了利用該技術(shù)篩選了尼羅尖吻鱸Lates niloticus、鱈和北極蝦Pandalus borealis中的蛋白過敏原［35-36］，為該類水產(chǎn)品質(zhì)量安全控制提供了理論基礎(chǔ)。

3.3原料鑒別

據(jù)相關(guān)報道［37］，2013年1月中旬，英國和愛爾蘭的部分超市中出售的牛肉產(chǎn)品中摻雜了馬肉和其他肉類，該事件逐漸擴(kuò)大波及歐盟16個國家，引起人們對食品原料種類鑒定的重視。同樣，水產(chǎn)品原料種類的鑒定亦成為水產(chǎn)品品質(zhì)及質(zhì)量安全研究的一個重要領(lǐng)域。目前，多數(shù)國家已頒布實施了相關(guān)規(guī)定，明確水產(chǎn)品原料應(yīng)如實標(biāo)識并禁止相近原料種類替換。傳統(tǒng)的水產(chǎn)品原料種類鑒定常采用形態(tài)學(xué)及解剖學(xué)分析法，而此類方法很難用于種類接近尤其是經(jīng)過加工處理破壞其初始形態(tài)的原料鑒定。為區(qū)分7種極其相似的蝦類，Ortea等［38］在樣品制備過程中采用高強(qiáng)度超聲處理技術(shù)來提高胰蛋白酶分解肌漿蛋白的速度，然后采用蛋白質(zhì)組學(xué)方法，并結(jié)合LC進(jìn)行分離，用選擇性串聯(lián)質(zhì)譜離子檢測技術(shù)鑒定肽段，最終在90 min內(nèi)完成了準(zhǔn)確鑒定。Pepe等［39］采用蛋白質(zhì)組學(xué)分析方法鑒別了北方藍(lán)鰭金槍魚 Thunnus thynnus、黃鰭金槍魚T.albacares和長鰭金槍魚T.alalunga。通過2-DE與質(zhì)譜分析結(jié)合的方法可對魚類物種特性肌肽進(jìn)行鑒定：Pi?eiro等［40］鑒別了歐洲無須鱈 Merluccius merluccius、澳洲無須鱈M.australis、阿根廷無須鱈M.hubbsi、智利無須鱈 M.gayi和南非無須鱈M.capensis；Barik等［41］鑒別了月尾鱯Sperata seenghala與劍鳠S.aor；而Carrera等［42］則是通過對小清蛋白片段的分析鑒別了10種無須鱈科Merlucciidae魚類。此外，還有關(guān)于水產(chǎn)品原料種類的蛋白質(zhì)組學(xué)鑒定方法的綜述報道［43］。

4　展望

作為新興領(lǐng)域的蛋白質(zhì)組學(xué)研究發(fā)展速度極快，這主要是由于蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)可對蛋白質(zhì)進(jìn)行整體分析，較基因分析可更直接探明蛋白質(zhì)的功能及規(guī)律［44］，高通量的蛋白質(zhì)組學(xué)方法能夠增加生理、育種、捕獲、貯藏和加工方法對水產(chǎn)品影響的認(rèn)識。蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)應(yīng)用的一些局限性來自于蛋白質(zhì)組的不穩(wěn)定、蛋白質(zhì)數(shù)量的巨大和可能的翻譯后修飾，用2-DE法檢測低豐度和高酸性或堿性蛋白質(zhì)重現(xiàn)性較差，這些都使得一個樣品中的蛋白質(zhì)不能被完全鑒定出。此外，由于水產(chǎn)品蛋白質(zhì)具有分子量較大、溶解度較低、存在高豐度蛋白質(zhì)異構(gòu)體和低離子化水平等局限性，導(dǎo)致目前蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在水產(chǎn)食品營養(yǎng)方面的研究受到限制［5，45］。在蛋白質(zhì)組學(xué)諸多研究技術(shù)中，蛋白質(zhì)微陣列技術(shù)可高通量、平行化檢測蛋白質(zhì)在表達(dá)及翻譯后修飾的變化，并具有靈敏度高、重現(xiàn)性好、定量準(zhǔn)確等優(yōu)點，具有較好的發(fā)展前途［46］。

蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)需要與其他組學(xué)方法相結(jié)合，如基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、代謝組學(xué)等，加上生物信息學(xué)工具的幫助，從而系統(tǒng)地研究海洋生物的生物進(jìn)程，控制和提高水產(chǎn)品的生產(chǎn)，保證食品質(zhì)量和安全；另一方面，水產(chǎn)品種類的復(fù)雜性、生物多樣性和序列的短缺是在短時期內(nèi)實施組學(xué)策略的一個難題，只有不斷增加和完善水產(chǎn)品基因及蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫，才能更好地利用蛋白質(zhì)組學(xué)進(jìn)行各類研究，如生物機(jī)制、功能、性質(zhì)等方面。蛋白質(zhì)組學(xué)方法通過對蛋白質(zhì)的分離、定性鑒定或定量檢測，以及對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能的分析，為水產(chǎn)品的質(zhì)量與安全研究提供了一定借鑒。隨著科技的進(jìn)步，科學(xué)研究的不斷深入，各種操作簡便、重復(fù)性好的新技術(shù)的出現(xiàn)及數(shù)據(jù)庫的完善，蛋白質(zhì)組學(xué)必將在水產(chǎn)品研究中扮演越來越重要的角色。

參考文獻(xiàn)：

［1］Food and Agriculture Organization of the United Nations.The State of World Fisheries and Aquaculture 2014：Opportunities and Challenges［M］.Rome：Food and Agriculture Organization of the United Nations，2014.

［2］趙永強(qiáng)，李來好，楊賢慶，等.臭氧在水產(chǎn)品加工中應(yīng)用綜述［J］.南方水產(chǎn)科學(xué)，2013，9（5）：149-154.

［3］Wilkins M R，Pasquali C，Appel R D，et al.From proteins to proteomes：large scale protein identification by two-dimensional electrophoresis and amino acid analysis［J］.Nature Biotechnology，1996，14（1）：61-65.

［4］Martyniuk C J，Denslow N D.Towards functional genomics in fish using quantitative proteomics［J］.General and Comparative Endocrinology，2009，164（2-3）：135-141.

［5］Tedesco S，Mullen W，Cristobal S.High-throughput proteomics：a new tool for quality and safety in fishery products［J］.Current Protein&Peptide Science，2014，15（2）：118-133.

［6］Cristoni S，Bernardi L R.Bioinformatics in mass spectrometry data analysis for proteomics studies［J］.Expert Review of Proteomics，2004，1（4）：469-483.

［7］Rodrigues P M，SilvaT S，Dias J，et al.Proteomics in aquaculture：applications and trends［J］.Journal of Proteomics，2012，75（14）：4325-4345.

［8］稅春，張海明，施永海，等.鹽度對梭魚幼魚生長、滲透生理和體成分組成的影響［J］.大連海洋大學(xué)學(xué)報，2015，30（6）：634-640.

［9］Monti G，De Napoli L，Mainolfi P，et al.Monitoring food quality by microfluidic electrophoresis，gas chromatography，and mass spectrometry techniques：effects of aquaculture on the sea bass（Dicentrarchus labrax）［J］.Analytical Chemistry，2005，77（8）：2587-2594.

［10］Addis M F，Cappuccinelli R，Tedde V，et al.Proteomic analysis of muscle tissue from gilthead sea bream（Sparus aurata L.）farmed in offshore floating cages［J］.Aquaculture，2010，309（1-4）：245-252.

［11］Martinez I，?li?yt.e R，Dauk?as E.High resolution two-dimensional electrophoresis as a tool to differentiate wild from farmed cod （Gadus morhua）and to assess the protein composition of klipfish ［J］.Food Chemistry，2007，102（2）：504-510.

［12］Ofstad R，Egelandsdal B，Kidman S，et al.Liquid loss as effected by post mortem ultrastructural changes in fish muscle：cod（Gadus morhua L.）and salmon（Salmo salar）［J］.Journal of the Science of Food and Agriculture，1996，71（3）：301-312.

［13］Olsson G B，Olsen R L，Ofstad R.Post-mortem structural characteristics and water-holding capacity in Atlantic halibut muscle ［J］.LWT-Food Science and Technology，2003，36（1）：125-133.

［14］Morzel M，Chambon C，Lefèvre F，et al.Modifications of trout （Oncorhynchus mykiss）muscle proteins by preslaughter activity ［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2006，54（8）：2997-3001.

［15］Veiseth-Kent E，Grove H，F(xiàn)?rgestad E M，et al.Changes in muscle and blood plasma proteomes of Atlantic salmon（Salmo salar）induced by crowding［J］.Aquaculture，2010，309（1-4）：272-279.

［16］Ochiai Y.Changes in quality and denaturation of sarcoplasmic protein components in the burnt meat of bluefin tuna Thunnus thynnus orientalis［J］.Nippon Suisan Gakkaishi，2010，76（4）：695-704.

［17］王彥波，沈曉琴，李學(xué)鵬，等.不同宰殺方式對鯽魚肌肉質(zhì)構(gòu)和蛋白質(zhì)組的影響［J］.中國食品學(xué)報，2010，10（6）：145-149.

［18］宋嬌，姜海波，姜志強(qiáng)，等.飼料中不同糖源對雜交鱘幼魚生長性能、血清生化指標(biāo)和肌肉營養(yǎng)成分的影響［J］.大連海洋大學(xué)學(xué)報，2016，31（1）：58-64.

［19］Kolditz C I，Paboeuf G，Borthaire M，et al.Changes induced by dietary energy intake and divergent selection for muscle fat content in rainbow trout（Oncorhynchus mykiss），assessed by transcriptome and proteome analysis of the liver［J］.BMC Genomics，2008，9（1）：506.

［20］Martin S A M，Vilhelmsson O，Médale F，et al.Proteomic sensitivity to dietary manipulations in rainbow trout［J］.Biochimica et Biophysica Acta（BBA）-Proteins and Proteomics，2003，1651 （1-2）：17-29.

［21］Pazos M，Maestre R，Gallardo J M，et al.Proteomic evaluation of myofibrillar carbonylation in chilled fish mince and its inhibition by catechin［J］.Food Chemistry，2013，136（1）：64-72.

［22］Badii F，Howell N K.Effect of antioxidants，citrate，and cryoprotectants on protein denaturation and texture of frozen cod（Gadus morhua）［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2002，50（7）：2053-2061.

［23］Kj?rsg?rd I V H，Jessen F.Two-dimensional gel electrophoresis detection of protein oxidation in fresh and tainted rainbow trout muscle［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2004，52 （23）：7101-7107.

［24］Kj?rsg?rd I V H，N?rrelykke M R，Baron C P，et al.Identification of carbonylated protein in frozen rainbow trout（Oncorhynchus mykiss）fillets and development of protein oxidation during frozen storage［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2006，54 （25）：9437-9446.

［25］Terova G，Addis M F，Preziosa E，et al.Effects of post mortem storage temperature on sea bass（Dicentrarchus labrax）muscle protein degradation：analysis by 2-D DIGE and MS［J］.Proteomics，2011，11（14）：2901-2910.

［26］Verrez-Bagnis V，Ladrat C，Morzel M，et al.Protein changes in post mortem sea bass（Dicentrarchus labrax）muscle monitored by one-and two-dimensional gel electrophoresis［J］.Electrophoresis，2001，22（8）：1539-1544.

［27］Kj?rsg?rd I V H，Jessen F.Proteome analysis elucidating postmortem changes in cod（Gadus morhua）muscle proteins［J］. Journal of Agricultural and Food Chemistry，2003，51（14）：3985-3991.

［28］Lu J，Zheng J Z，Liu H J，et al.Protein profiling analysis of skeletal muscle of a pufferfish，Takifugu rubripes［J］.Molecular Biology Reports，2010，37（5）：2141-2147.

［29］Pazos M，da Rocha A P，Roepstorff P，et al.Fish proteins as targets of ferrous-catalyzed oxidation：identification of protein carbonyls by fluorescent labeling on two-dimensional gels and MALDI-TOF/TOF mass spectrometry［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2011，59（14）：7962-7977.

［30］李學(xué)鵬.中國對蝦冷藏過程中品質(zhì)評價及新鮮度指示蛋白研究［D］.杭州：浙江工商大學(xué)，2012.

［31］Fagerquist C K，Garbus B R，Williams K E，et al.Web-based software for rapid top-down proteomic identification of protein biomarkers，with implications for bacterial identification［J］.Applied and Environmental Microbiology，2009，75（13）：4341-4353.

［32］B?hme K，F(xiàn)ernández-No I C，Barros-Velázquez J，et al.Rapid species identification of seafood spoilage and pathogenic Grampositive bacteria by MALDI-TOF mass fingerprinting［J］.Elec-trophoresis，2011，32（21）：2951-2965.

［33］Di Girolamo F，Muraca M，Mazzina O，et al.Proteomic applications in food allergy：food allergenomics［J］.Current Opinion in Allergy&Clinical Immunology，2015，15（3）：259-266.

［34］Rosmilah M，Shahnaz M，Meinir J，et al.Identification of parvalbumin and two new thermolabile major allergens of Thunnus tonggol using a proteomics approach［J］.International Archives of Allergy and Immunology，2013，162（4）：299-309.

［35］Tomm J M，van Do T，Jende C，et al.Identification of new potential allergens from Nile perch（Lates niloticus）and cod（Gadus morhua）［J］.Journal of Investigational Allergology&Clinical Immunology，2013，23（3）：159-167.

［36］Abdel Rahman A M，Kamath S D，Gagné S，et al.Comprehensive proteomics approach in characterizing and quantifying allergenic proteins from northern shrimp：toward better occupational asthma prevention［J］.Journal of Proteome Research，2013，12（2）：647-656.

［37］鐘賢武，林虹，談宇菲，等.歐洲“馬肉事件”案例分析［J］.華南預(yù)防醫(yī)學(xué)，2013，39（6）：51-56.

［38］Ortea I，Ca?as B，Calo-Mata P，et al.Arginine kinase peptide mass fingerprinting as a proteomic approach for species identification and taxonomic analysis of commercially relevant shrimp species［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2009，57 （13）：5665-5672.

［39］Pepe T，Ceruso M，Carpentieri A，et al.Proteomics analysis for the identification of three species of Thunnus［J］.Veterinary Research Communications，2010，34（1）：153-155.

［40］Pi?eiro C，Vázquez J，Marina AI，et al.Characterization and partial sequencing of species-specific sarcoplasmic polypeptides from commercial hake species by mass spectrometry following two-dimensional electrophoresis［J］.Electrophoresis，2001，22（8）：1545-1552.

［41］Barik S K，Banerjee S，Bhattacharjee S，et al.Proteomic analysis of sarcoplasmic peptides of two related fish species for food authentication［J］.Apply Biochemistry and Biotechnology，2013，171（4）：1011-1021.

［42］Carrera M，Ca?as B，Pi?eiro C，et al.Identification of commercial hake and grenadier species by proteomic analysis of the parvalbumin fraction［J］.Proteomics，2006，6：5278-5287.

［43］Martinez I，Jakobsen F T.Application of proteome analysis to seafood authentication［J］.Proteomics，2004，4（2）：347-354.

［44］Peng X X.Proteomics and its applications to aquaculture in China：infection，immunity，and interaction of aquaculture hosts with pathogens［J］.Developmental&Comparative Immunology，2013，39（1-2）：63-71.

［45］徐夢婷，傅明駿，黃建華，等.斑節(jié)對蝦血淋巴低豐度蛋白雙向電泳技術(shù)體系的優(yōu)化［J］.南方水產(chǎn)科學(xué)，2014，10（1）：35-42.

［46］Zhang X W，Yap Y，Wei D，et al.Novel omics technologies in nutrition research［J］.Biotechnology Advances，2008，26（2）：169-176.

中圖分類號：S98；Q503

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.16535/j.cnki.dlhyxb.2016.03.020

文章編號：2095-1388（2016）03-0344-07

收稿日期：2016-02-25

基金項目：國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項 （CARS-49）；國家自然科學(xué)基金資助項目 （31401563，31271957）；國家 “十二五”科技支撐計劃項目 （2015BAK36B06，2015BAD17B03）；中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費專項 （2014TS06）；廣東省漁業(yè)科技推廣專項 （Z2014001，Z2015007）

作者簡介：趙永強(qiáng) （1985—），男，博士，助理研究員。E-mail：zhaoyq@scsfri.ac.cn

通信作者：李來好 （1963—），男，博士，研究員。E-mail：laihaoli@163.com研究主要工作流程如圖1所示。

Application of proteomics in regulation of aquatic products quality and safety：a review

ZHAO Yong-qiang1，LI Na1，2，LI Lai-hao1，YANG Xian-qing1，HAO Shu-xian1，WEI Ya1，CEN Jian-wei1
（1.Key Laboratory of Aquatic Product Processing，Ministry of Agriculture，National Research&Development Center for Aquatic Product Processing，South China Sea Fisheries Research Institute，Chinese Academy of Fishery Sciences，Guangzhou 510300，China；2.College of Food Science and Technology，Shanghai Ocean University，Shanghai 201306，China）

Abstract：In order to carry out proteomics studies in terms of aquatic products quality and safety control，the main proteomics research technologies and typical workflows were firstly reviewed.Then，the growth environment，captured methods，feed composition，as well as processing and storage methods were discussed in this paper to evaluate the applications of proteomics in the field of aquatic products quality studies.Identification of pathogenic microorganisms，allergen detection and aquatic products materials authentication were listed in aquatic products safety studies section.At the end，the problems such as low reproducibility of two dimensional electrophoresis，as well as the limitations caused by high molecular weight，low molecular weight and low ionization levels of aquatic products protein were discussed.Besides，development of new proteomics research technologies，combination of proteomics methods and consummation of gene and protein data base were also prospected in this paper.This review could offer reference for the proteomics researchers engaged in aquatic products.

Key words：aquatic product；proteomics；quality and safety