食品科技與營養基因組學

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簡介

簡單來說，營養基因組學定義了飲食如何作用於基因並改變基因表達，這在癌症等非傳染性疾病中普遍存在。

在選擇、儲存、加工、包裝和分銷方面使用食品科學，被稱為食品科技。

早期食品科技研究主要關注食品儲存，併發明瞭食品罐裝、奶粉、冷凍乾燥等。我們的世界已經發生轉變，並受到食品科技進步的巨大影響。

營養基因組學是最近興起的一門科學分支，研究基因、營養和健康之間的關係。

將基因組學應用於營養學稱為營養基因組學。利用轉錄組學、表觀基因組學、代謝組學和蛋白質組學等尖端方法，這一科學領域已成為揭示營養物質、人類基因組和健康之間聯絡的領域。這項新科學表明：

• 膳食生物活性化合物對基因表達的影響。
• 營養物質如何影響我們的基因運作方式以及它們如何影響疾病的發展，以及
• 食物與基因之間的分子聯絡。

什麼是食品科技？

食品科技是食品科學的一個分支，涵蓋食品的生產、儲存、質量保證以及研究和開發等各個方面。

食品行業創新的一些例子包括用於加工原材料的新技術、產品包裝和創新食品新增劑。利用創新方法可以減少或阻止微生物引起的危害性變化，例如食品成分的氧化以及酶促和非酶促反應。

此外，食品成分的改善，包括感官變化以及與食用食品相關的感知和愉悅感的變化，可能導致提供更健康、更有營養的食品以及更美味的食品。

21 世紀的新興技術包括細胞農業（包括培養肉）、3D 食品列印以及昆蟲蛋白的應用。

什麼是營養基因組學？

為了根據個體需求制定個性化的營養指導和功能性膳食計劃，從而據稱最大限度地提高健康水平，這一新興領域彙集了科學家、立法者和醫療保健專業人員。

我們吃什麼、父母吃什麼以及這與我們自己的飲食有何關係，都會影響我們細胞和生物系統的生長途徑。此外，這類似於飲食如何根據我們的基因構成沿著特定路徑指導我們的解剖結構發育。

營養基因組學分析將有助於確定個體膳食需求差異和對食物干預措施反應能力的潛在機制。

基因組分析方法的進步使我們能夠更好地瞭解遺傳變異如何在某些營養相關疾病的易感性方面發揮作用。

營養物質與基因表達的相互作用 - 營養基因組學

隨著營養物質對我們基因的作用，基因表達和表型可以發生改變。營養因素透過充當轉錄因子受體的配體來影響正常細胞生長。

此外，食物可以透過代謝影響基因表達。透過改變底物或中間體的濃度，這些影響可以應用於初級或次級途徑。此外，飲食攝入可以透過沿訊號通路移動來影響正常細胞生長。

營養物質作為基因開關 -（小鼠實驗）

研究人員利用大鼠模型和細胞培養研究來調查食物攝入量對疾病和普遍存在的基因表達的影響。某些變得越來越普遍的疾病與 DNA 甲基化的改變有關。

DNA 甲基化過程包括將存在於食物（如葉酸、維生素 B12、蛋氨酸、甜菜鹼和膽鹼）以及食物（如大蒜、甜菜和洋蔥）中的甲基供體轉化為能量。

帶有 agouti 基因的小鼠，會使它們變成黃色而不是棕色，而且更飢餓和肥胖。由於存在該基因，它們更容易出現糖尿病和癌症等問題。

科學家已經證明，在懷孕前、懷孕期間和懷孕後改變母親的飲食——使用富含甲基供體的膳食補充劑——可以影響由 agouti 基因表達和毛色外觀變化引起的改變。

在正在生長的小 agouti 小鼠中，與 agouti 基因相關的化學營養物質可能充當基因的化學開關。

儘管基因和 DNA 編碼仍然存在，但基因表達不再活躍。新生小鼠呈棕色，食慾正常，並過著健康長壽的生活。

食品科技與營養基因組學的應用

以下是食品科技領域應用的亮點 :

• 速溶奶粉已被用作許多新型和可覆水產品的基礎。
• 冷凍乾燥。
• 咖啡和茶脫咖啡因：工藝改進節油技術現在有多種形式，食品科技使食品生產效率更高。
• 無菌包裝 - 將商業無菌產品填充到無菌容器中。
• 食品輻照，涉及使食品和食品包裝暴露於電離輻射，可以有效消除導致腐敗和食源性疾病的病原體，並防止發芽，從而延長食品的保質期。
• 乙烯是商業水果成熟設施中使用的植物激素。

以下是營養基因組學領域的應用:

• 皮膚基因組學是營養基因組學的一種應用（檢測與皮膚健康相關的特定遺傳改變，導致護膚霜或化妝品進步），正在推動以公眾為中心的化妝品產品的市場化。
• 根據個體需求改善健康水平的個性化營養諮詢需求旺盛。
• 透過建立個性化營養來增強運動員的體能。
• 透過個性化的膳食和生活方式建議來增強健康和預防疾病，併成功管理慢性疾病。

結論

由於食物和多基因疾病（如糖尿病、癌症等）的複雜性，尋找新問題的答案具有挑戰性。這些技術成本高昂，這限制了發展中國家的應用。發展中國家應用這些基本技術的應用特別受到對複雜研究調查的需求的限制。