代謝組學(xué)分析可分為靶向代謝組學(xué)或非靶向代謝組學(xué)。靶向分析代謝組學(xué)的重點(diǎn)是鑒定和定量特定的預(yù)期代謝產(chǎn)物。靶向代謝組學(xué)通常需要更高水平的純化和對代謝物的選擇性提取。非靶向代謝組學(xué)則側(cè)重于檢測盡可能多的代謝物組而不必鑒定或定量特定化合物。在食品科學(xué)中，代謝組學(xué)被用于植物、健康等食品研究計(jì)劃中。代謝組學(xué)已被認(rèn)為是解決農(nóng)業(yè)和人類營養(yǎng)的未來需求的有效工具。食品代謝組主要包含來自 動物、植物和微生物的代謝產(chǎn)物、 食物種類、產(chǎn)地、溫度、乃至耕作方式等多種因素都會對食品代謝產(chǎn)物產(chǎn)生影響。同時，這些代謝產(chǎn)物也會因微生物、加工、儲存以及污染而不斷改變。這些變化會一直持續(xù)到消費(fèi)者食用為止。食物代謝物的這些變化直接影響食物質(zhì)量，會在多方面對人體產(chǎn)生影響。目前，對食品中的代謝組學(xué)分析已得到廣泛的應(yīng)用。
代謝組中化合物種類繁多，目前并沒有可以有效地分析所有這些化合物的方法。代謝組學(xué)研究的技術(shù)包括傳統(tǒng)的NMR、液相色譜-質(zhì)譜法(LC-MS) 和氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)與近年來新興的毛細(xì)管電泳-質(zhì)譜法(CE-MS)與離子遷移譜-質(zhì)譜法(IM-MS)等。為了更好的確定代謝物，通常將這些方法聯(lián)用。這使數(shù)據(jù)在靈敏度、分辨率和質(zhì)量測量精度方面得到了大幅提高。但這種改進(jìn)產(chǎn)生了極其復(fù)雜的數(shù)據(jù)集，使代謝組學(xué)的數(shù)據(jù)處理越來越具有挑戰(zhàn)性。代謝組學(xué)分析包括樣品制備、代謝物提取、衍生化、代謝物分離、檢測和數(shù)據(jù)處理等一系列步驟，這些步驟會對食品代謝組學(xué)的結(jié)果產(chǎn)生很大影響。
食品代謝組學(xué)的樣品可能來自固體食品、液體食品、血液、尿液等多種來源，各自適用于不同的樣品制備方法。固體食物樣品通常在液氮下或冷凍干燥后進(jìn)行研磨。適當(dāng)?shù)难心タ稍鰪?qiáng)提取過程中代謝物的釋放。冷凍干燥是濃縮步驟，可最大程度地減少由于樣品組之間水分含量不同而引起的代謝物差異。液體食物樣品可以通過凍干和固相微萃取(SPME)進(jìn)行濃縮。 Harbourne等人對比了幾種干燥方法，認(rèn)為在較低溫度下用托盤干燥可以在快速干燥樣品的同時不對樣品中的代謝物產(chǎn)生影響。樣品的制備在大多數(shù)實(shí)驗(yàn)中都是必要的，但也有一些方法可以使用原材料直接進(jìn)行提取。
提取步驟旨在最大程度地提高目標(biāo)化合物的數(shù)量和濃度，目前已有加壓提取、超聲提取、超臨界提取等多種提取方法應(yīng)用于食品。在非靶向代謝組學(xué)中，目標(biāo)化合物的性質(zhì)大多未知， 應(yīng)測試幾種溶劑和萃取方法，并在樣品組之間進(jìn)行比較。研究人員對比了微波輔助提取、固相萃取、超臨界流體萃取三種提取技術(shù)，發(fā)現(xiàn)提取技術(shù)對可用于分析的代謝物具有很大影響。Martineau等人使用多種極性不同的溶劑提取細(xì)胞代謝物，發(fā)現(xiàn)甲醇或甲醇/氯仿/水提取出的代謝物更。Ser等人對代謝物分析的提取條件進(jìn)行了系統(tǒng)的評估，發(fā)現(xiàn)清洗樣品也會對細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外代謝物的測量強(qiáng)度產(chǎn)生顯著影響。提取代謝物的方法很多，但目前并沒有能完整的提取出所有代謝物的方法。許多提取方法還會對代謝物產(chǎn)生影響，因此應(yīng)根據(jù)目的合理進(jìn)行選擇。
在食品代謝組學(xué)中，通常在GC分析之前使用衍生化以增加分析物的揮發(fā)性。衍生化通常是一個兩步過程，首先是樣品的肟化，以減少互變異構(gòu)現(xiàn)象，然后進(jìn)行甲硅烷基化降低官能團(tuán)的親水性，以增加揮發(fā)性。衍生化的時間和溫度會在反應(yīng)開始時獨(dú)立影響每種代謝物。因此應(yīng)進(jìn)行初步實(shí)驗(yàn)以確定最佳的衍生化時間和溫度，以最大程度地檢測目標(biāo)化合物。Gao等人開發(fā)了一種基于三甲基硅衍生化和 GC/MS 分析的人體糞水的定量代謝組學(xué)方法。Lu等人探索并優(yōu)化了衍生化試劑2- 肼基喹啉，可用于在LC-MS中同時分析羧酸、醛和酮。 Mochizuki 等人新合成了L- 焦谷氨酸琥珀酰亞胺酯及其同位素變體，并將其作為衍生化試劑用于氨基酸對映體的分離，并分別進(jìn)行了血清和酸奶差異分析，驗(yàn)證了該方法的有效性。衍生化是一種行之有效的提升代謝物檢測能力的方法，已在多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中得到應(yīng)用。
檢測方法中MS和NMR在食品代謝組學(xué)中的使用最為廣泛。通常使用MS結(jié)合高通量分離技術(shù)(例如HPLC或UPLC)以獲得大量數(shù)據(jù)。盡管不像其他檢測技術(shù)那么靈敏，但NIR在一些代謝組學(xué)分析中提供了快速的非破壞性分析。快速的代謝物檢測方法已成為食品檢測領(lǐng)域的一種趨勢。代謝組學(xué)已成為食品研究中的有力工具，在食品質(zhì)量、溯源、污染、加工、以及食品與健康的關(guān)系等多方面起到重要的作用。隨著DIMS，IMS和EESI等快速檢測技術(shù)的發(fā)展，食品代謝組學(xué)已顯示出其在越來越多環(huán)境中的使用潛力。然而，食品中代謝物的種類數(shù)量極為龐大，盡管代謝組學(xué)已經(jīng)可以在單個實(shí)驗(yàn)中分析數(shù)百到數(shù)千個分子，但預(yù)計(jì)食物代謝組中有成千上萬種可能的化學(xué)成分，其中大多數(shù)尚待確定。
