社会人小猪佩奇质谱鉴

      “小猪佩奇身上纹，掌声送给社会人”应该是当下很火热的一个梗，大家纷纷把这只小粉猪印在显眼的地方来炫耀自己是“社会人”。除了其食物性，随着小猪佩奇的爆红，猪增加了“社会人”这一属性，迈向了它的巅峰。猪肉自古以来就是中国人餐桌上的一道美食，尽管在宋代由于吃得起肉的当朝贵族和官僚严重胡化，羊肉更受欢迎，猪肉此时趋于没落。但当时的大文豪苏轼却用一首《猪肉颂》表达了对猪肉的喜爱之情，“东坡肘子”也自那时起流传至今，成为现在餐桌上的一道硬菜。

      因其饲养简单，骨细筋少肉多的特点，猪肉成为现今社会日常的食用肉。在市场需求和利益的刺激下，猪肉的产量逐年上升，但其品质却参差不齐。猪在屠宰后，通常从以下几个方面对肉品质进行测定：肉色(Color)、大理石纹、嫩度(tenderness)、pH值(pH1 和pH24, i.e. postmortem pH at 1h or 24h)、肌纤维直径、失水率(Drip loss)、系水率(Water holding capacity)以及熟肉率等。购买时，消费者对除了肉色和大理石纹外其他品质信息的了解几乎为零，能买到吃起来很香肉的概率很低。但随着质谱技术的发展，我们可以透过蛋白组和代谢组两个维度，拥有一双甄别猪肉品质的火眼金睛。

      我们都知道生物体的表型是由其基因型和环境共同决定的，组学技术可以从转录组、蛋白组和代谢组水平全面揭示基因组的表达，相比较之下，蛋白组与代谢组更能从分子层面告诉我们生物体内真实发生的事件（图1），在预测分析信号通路方面发挥重要作用。因此，在猪肉的品质、营养价值鉴定等方面有绝对的话语权。

图1：组学技术与其对应目标和评估方法图释

       对食物是否鲜香判断的重要依据是其口感，决定口感好坏的因素有新鲜度、烹调方式、食物本身所含的风味物质等，但起决定性作用的应该是风味物质。风味物质在生物学上叫内源性代谢物。肌肉组织是肉的主要成分，利用蛋白组学技术对屠宰后猪的肌肉进行研究后发现与猪肉品质特征相关的重要蛋白标志物：与系水力和色泽相关的蛋白主要为通道蛋白和色素蛋白；嫩度与骨架蛋白、肌球关系密切。通过这些标志物可以判断瘦肉的比例,肉是否具良好的有品质特征（表1）。

      除了蛋白水平，代谢水平才是基因与环境相互作用的最终体现，代谢组学也揭示了代谢物与肉品质特征间的关联性（表2）：脂类物质甘油磷 (Glycerosphosholipid) 和三酰基甘油(Triacylglycerol) 与肉质的系水力相关密切。包括pH值 (pH1 和pH24, i.e. postmortem pH at 1h or 24h)和肉色在内的肉类品质性状都受到屠宰后的糖酵解和磷酸戊糖通路等能量代谢过程的强烈影响，同时失水率与脂质代谢的代谢物密切相关。 屠宰后缺氧的肉类组织中主要进行厌氧呼吸, 丙酮酸被引导至无氧呼吸产生乳酸，导致屠宰后（1 h）pH降低。 低pH可能促进膜磷脂水解，破坏膜通透性并因此增加屠宰后肉类早期的水分损失。随着屠宰后24小时糖原贮存耗尽，肌肉细胞的能量主要通过动员脂质储存，将释放的脂肪酸转化为酮体获得。 随着脂质的水解和自动氧化活动加强会促进微生物的增殖，导致肉类腐败。所以，肉的新鲜程度不仅会影响到其风味与营养价值，还会影响到有害物质的含量。变质猪肉中蛋白质和脂肪被不同程度的降解为一些小分子物质，而这些小分子物质往往对人体有害。借助蛋白质谱和脂质谱检测手段，通过比对新鲜与非新鲜样品中蛋白质与脂成分的差异，加强对猪肉的品质监控。

表1：与猪肉品质特性相关的蛋白标志物

表2：综合关联分析 (Cor)，代谢物意义加权网络分析 (MS) 和随机森林回归变量重要性分析 (VI) 发掘的重要性前30位的代谢物.

Cor = 关联分析; MS = 代谢物意义加权网络分析; VI = 随机森林回归变量重要性; ×—代谢物未被列入对应分析发现的代谢物重要性的前30位。

       随着生活水平的提高，消费者开始注重食物的营养价值，原生态环境下散养的地方品种猪肉开始受到消费的的青睐。但“一方水土，才能养育一方佩奇”，例如甘南才有的蕨麻猪，因常年采食蕨麻使其肉具有一定的药性。蕨麻是甘南的一味道地药材，有治疗贫血和营养不良的功效，经常食用有保健的功效。西藏的藏香猪也是放养在山林间，常食用虫草、松茸、人参等野生药材，不仅肉质上乘，其粪便也被拿去做藏药的药引，又被当地人称之为“人参猪”。

       那么，普通的饲料猪，蕨麻猪，藏香猪三者之间内源代谢物有何不同？哪些内源代谢物对人体有益？传统检测手段（凯氏定氮法测定蛋白、索氏脂肪抽提法测脂含量、氨基酸分析仪测氨基酸含量等）研究发现：与普通饲料猪相比，蕨麻猪肉中不饱和脂肪酸、抗自由基成分、氨基酸、维生素的含量较高。而藏香猪肉中脂肪含量较低，氨基酸与微量元素含量较高。传统的检测手段可以提供有机猪肉的基本营养成分，却丢失了许多代谢物的细节。借助质谱手段，可以从脂质、氨基酸、糖类和激素等代谢水平对有机猪肉的营养成分进行全面精准的分析，以此来提升其市场竞争力。

      猪肉品质特征的表型是由基因与环境相互作用决定的，当下对猪肉品质表型的研究主要集中在基因水平，而基于质谱技术的蛋白组和代谢组可以提供被忽略的环境信息，利用系统生物学手段将二者整合后，能提供更全面的信息来甄别猪肉的品质。研究从全基因组关联分析（GWAS）向全组学关联分析（trans-omics-wide association study，Trans-OWAS）进行转变已成为必然趋势(图4)。或许在未来，消费者只需要看不同的蛋白与代谢标志物的含量就能买到口感好，营养价值高的猪肉。

图2：猪肉品质特征表型研究方法的转变