功能食品 机遇与挑战（二）.docVIP

功能食品: 机遇与挑战（二） 食品与基因的相关联性 由于食品科学、营养学、化学、生物化学、生理学和遗传学的发展，增进了人类对膳食需求的了解。蛋白质组学（proteomics）、营养基因组学（nutrigenomics）、代谢物组学（metabolomics）及其他学科方面进行的新的研究将帮助我们确定食品成分能促进健康的生物学基础。继续并加快这些研究将在分子水平上揭示出营养素对机体的作用，并能证明在不同环境下营养素的不同作用。 新兴学科 营养基因组学，蛋白质组学和代谢物组学三门新兴学科将对功能性食品的快速发展作出贡献，而生物信息学（Bioinformatics）是一种使用计算机数据库，将多样数据整合的新技术工具。具备上述学科及工具知识，即可推进我们对食品科学和人类营养的了解。遗传科学方面的发展，可使人类更能了解营养素在分子水平上对机体形成的作用以及膳食成分对各个个体的不同作用。 营养基因组学是一门建立在基因体学、蛋白质组学、新陈代谢物组学、食品科学及营养学等科学及技术上的学科（见表2）。 简单的说，营养基因组学主要是描述膳食成分如何影响个体的蛋白质构成；蛋白质组学则主要描述变形的蛋白质结构如何影响个体的生物系统；而代谢物组学则主要描述对于这些变化的细胞反应。利用现有的生物信息学技术所发现的代谢物与基因表达模式可以用来监测功能性食品中的膳食成分的连续的代谢反应，这也使得评估这些成分的安全性与功效变的更加容易。下面将更详细介绍上述每个学科。 营养基因组学 为了讨论方便，营养基因学被定义为膳食成分与基因的相互作用。我们关注的膳食成分可以是必需营养素（如维生素，矿物质，脂肪酸等），也可以是其他的生物活性物质（例如功能性植物化合物）或者是食品成分的代谢物（如维A酸，花生四烯酸等）。一方面，营养基因组学是生物技术学、分子医药学和配药基因学的合理延伸发展，另一方面，它是对原先认为的营养与膳食对健康的作用的革命（Fogg- Johnson and Merolli， 2000年; Patterson等人，1999年）。Sauberlich等人（1973）是早期的利用生物流体（特别是尿和血浆）和血红细胞与血白细胞来建立评估人体中营养状态的分析方法的先驱之一。另外也需要用其他的实验室测试来评估营养状态，例如，可通过测量骨钙素（一种骨晶/骨屑osteblastic/orthoclastic活性的指示剂）来测定钙的状态的，而不是通过测定血浆钙来测定的。理想情况下，对营养状态的功能性评价应利用非侵入性的生物流体以及现有的高灵敏度的分析技术。 蛋白质组学 蛋白质组学是对由基因组编码和表达的完整蛋白质进行研究的学科。蛋白质组学确定了生物体中大量的蛋白质，图示蛋白质之间的相互作用并分析蛋白质的生物活性。朱等人于2003年对可用的分析技术以及这些技术在蛋白质组学方面的应用做了全面回顾。 代谢物组学 代谢物组学是藉基因组学及蛋白质组学来测定代谢物的特征与潜在改变的实际变化的科学，其研究的是个体细胞或细胞型态中的规则和代谢流。代谢物组学结合高分辨率核磁共振技术，及利用统计分析方法来建立生物体内代谢路径模式。这种技术可迅速在整个生物体内，对外来毒素、疾病状态、药物功效、营养状况和甚至基因的功能进行鉴别。（Nicholson等人，2002）。这种研究方法被用来评估异生物、药剂、营养素和功能性植物化合物的适量性与安全性（Khandurina 和Guttman，2002; Reo，2002; Weckwerth， 2003）。 发展前景 膳食是基因所接触的一个重要的环境因素并且贯穿生命始终。基因表达的结果就是形成了在人体内用无数种方式作用的蛋白质，它们以酶、转运蛋白、荷尔蒙和阻断蛋白等的形式在整个机体中发挥着作用。简单来说，基因表达支配着我们的存在，营养素则通过调节基因的复制与转译，轮流控制着不同机体中的不同蛋白质的浓度、核心RNA（核糖核酸）的作用过程、信使RNA的稳定性及降解等。可依食物各组成成分的代谢总量与吸收的频率，来确定膳食信息的强度及对结果的响应。处于发育阶段的个体也可以测定哪些基因受到了影响（Clarke，2001）。由于做一篇详尽评论的科学文献已经超出了本报告的范围，所以表3和表4只是给出了一个概述。 如表3中的总结所述，研究已经表明营养素影响基因表达，并影响在形成酶、结构蛋白和其他化学物质的过程中，断点处的各种蛋白质的构成，而上述各种化学物质是生命所依赖的。因此，在基因表达过程中，营养素的数量甚至是构成都会影响蛋白质的合成，有可能导致生成的蛋白质不足，或具有最佳功能性结构的产品较少，甚至根本没有蛋白质生成。上述的各种情况都可能由于基因拥有的不同遗传形式而发生，无论是正常的基因，还是具有多态性从而影响基因表达的基因。 表2 与基因研究在营养和 健康应用有关的