呼口气就能测定营养代谢情况？这个新技术来了解一下

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代谢网 · 2019/11/15

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导语：目前，如果要测定某些营养物质或食物成分在人体内的吸收和代谢情况，则需要通过分析血液中相应的生物标志物来确定。然而，在婴儿、儿童或老年人等特定群体中，这种侵入性方法并不是很理想。为了减轻营养干预研究对于受试者的负担，有没有一种无创的方式呢？最近，发表在Molecular Nutrition 杂志上的一篇文章^[1]，为我们介绍了一种通过无创呼气分析食物营养代谢情况的方式。

我们每呼出一口气都会有一些分子混合物释放到空气中，其中有一些是挥发性的有机化合物（VOCs）。通过对这些呼出的挥发性化合物质量电荷比( Mass-to-charge ratios，m/z)分析，就可以以一种无创的方式分析食物和营养物质的代谢情况。

然而，直接使用VOCs分析来评估营养代谢存在一些难点，其中之一是呼气中VOCs的质和量存在个体间和个体内变异。VOCs的浓度在个体间可能有很大的变化，例如，VOCs会由于吸烟、性别、年龄和BMI等而存在个体间差异。而同一个受试者的呼气VOCs在不同时间段也可能存在差异。因此如何通过统计分析减少差异是值得研究的方向。

研究结果

1. 尽管个体差异较大，但总体趋势相近

为了获得个体内和个体间差异导致VOCs变化的情况。研究者对空腹和餐后状态下呼出空气中VOCs浓度进行了分析，经过基线校正后，结果表明，虽然VOCs浓度仍显示出量的差异，但各个参与者随时间VOCs的趋势是相似。

2. 高脂饮料对呼出产物VOCs的影响

受试者在饮用高脂肪饮料后，不同的VOCs的变化情况也存在差异，如有些VOCs（m/z 33 ）会下降；有些（ m/z 55 ， m/z 69）会直接增加或随着时间的推移而逐渐增加，还有些（m/z 45）会在饮用高脂饮料后随即出现峰值浓度。

3. 高脂和低脂饮料对于呼出产物VOCs的影响

为了进一步研究饮用高脂和低脂饮料后VOCs中不同产物的浓度趋势，研究人员测定了11种不同m/z值化合物的浓度时间趋势。结果发现 m/z 59, m/z 60, m/z 77, 以及 m/z 87的浓度时间曲线趋势相似，m/z 122等的化合物的两种饮料时间曲线上呈相反趋势。

该研究的意义

1. 饮食会改变VOCs曲线，奠定了无创测定代谢情况的基础

由于不同脂肪比例的两种乳制品饮料的摄入会导致不同的餐后VOC曲线。这意味着呼出空气中VOCs的分析可用于非侵略性地评估营养代谢反应。然而，在个体之间和个体内部存在着一定的差异，需要在研究设计和数据分析时加以考虑。比如最近的研究表明，BMI、性别和年龄对VOC谱有影响，而预处理这些数据调整极限后，我们能够消除很大一部分这种差异性。

2. 分析特定VOCs曲线可以推测脂肪代谢的对应产物

饮食中脂肪负荷增加会影响特定的VOCs，这些VOC根据它们的m/z值可以推测出相应的化合物的分子量，从而反映与脂肪氧化有关的代谢途径，如酮体的形成和脂质氧化等。因此，VOCs的分析可被认为是研究能量代谢中一种有前景的无创性方法，可一步探讨其在营养干预研究中的应用。

3. 如何减少个体差异性对分析结果的影响

个体间的变异仍然使VOCs分析复杂化，目前一些可行的方式是：将呼出的VOCs与血液中的生物标志物联系起来，以及将VOCs的反应与代谢途径联系起来共同分析。这些结果提供的信息可以辅助一些营养和代谢相关疾病的诊断，从而进行针对性的治疗。

参考文献

Hageman J H J , Nieuwenhuizen A G , Ruth S M V , et al. Application of Volatile Organic Compound Analysis in a Nutritional Intervention Study: Differential Responses during Five Hours Following Consumption of a High‐ and a Low‐Fat Dairy Drink[J]. Molecular Nutrition & Food Research, 2019.

新技术测定代谢情况

文章来源：代谢网

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