Year 2019, Volume , Issue 8, Pages 827 - 839 2019-08-25

Metabolomic Applications in Nutrition and Food: A General Evaluation
Beslenme ve Gıda Alanlarında Metabolomik Uygulamalar: Genel Bir Değerlendirme

İlkay YILMAZ [1] , Haydar ÖZPINAR [2]


Metabolomics is the determination, quantification, and identification of small molecule metabolites from lipids, carbohydrates, vitamins, hormones and other cell components in tissues, cells, and physiological fluids by using high-efficiency technologies in a certain period. The application of metabolomics includes the identification of biomarkers, enzyme-substrate interactions, drug-activity studies, metabolic pathway analysis and some other studies related to the system biology. So metabolomics is the cheap and correct separation, definition and measurement of all metabolites in cells, tissues or biological fluids in short amounts of time with high throughput technologies such as NMR, GC-MS, and LC-MS. It is the quantitative measurement of the metabolic profile of the living being to characterize the genetics and the phenotypic response to the nutritional status of it. Environmental factors, such as feeding patterns and exposure to toxins, play an important role in the prevention/development of many diseases, such as obesity, type 2 diabetes, and therefore in the health status of individuals. There are many studies in the field of food science and nutrition, food quality and food safety and food processing. Being healthy is a combination of good genetics, good lifestyle and good nutrition. Metabolomics allows the analysis of physiological processes by monitoring metabolite concentration, they can vary according to metabolic information and to a substantial extent the molecular content of the food and its health properties and characterize the chemical changes as a result of food processing. In summary, a better understanding of the effects of genes, proteins, enzymes, metabolites at the cellular level and microenvironments can aid in metabolomic approach to the design of nutritional programs in order to process cell functions and improve overall health. Today, scientists are working to prevent obesity, diabetes, cardiovascular and chronic diseases and find new bioactive food components that prolong life, lose weight, improve physical and mental health, and prevent diseases such as heart attacks and cancer. In this context, the use of metabolomics techniques, the development of food consumption patterns, the benefits of any diet and improvement of physiological responses are provided and new components can be discovered. In summary, a better understanding of the effects of cell-level genes, proteins, enzymes, metabolites, and micro-environments can help metabolic approaches to the design of nutritional programs to process cell functions and improve overall health and to improve our understanding of the role of health and disease, nutrition and nutrients. The objective of this study; to make a general evaluation about metabolomics applications in food and nutrition research and to emphasize some potential applications of metabolomics in food and nutrition research, to investigate the effects of metabolomics on nutrition and food to present scientific literature on these subjects.

Metabolomik, küçük moleküllü metabolitlerin lipitler, karbonhidratlar, vitaminler, hormonlar ve dokularda, hücrelerde ve fizyolojik sıvılarda bulunan diğer hücre bileşenlerinde belirli bir sürede yüksek verim teknolojilerini kullanarak belirlenmesi, nicelendirilmesi ve tanımlanmasıdır. Metabolomik uygulaması, biyobelirteçlerin tanımlanmasını, enzim-substract etkileşimlerini, ilaç aktivitesi çalışmalarını, metabolik yol analizini ve sistem biyolojisi ile ilgili diğer bazı çalışmaları içerir. Yani metabolomik, NMR, GC-MS ve LC-MS gibi yüksek verimli teknolojilerle hücrelerde, dokularda veya biyolojik sıvılarda bulunan tüm metabolitlerin kısa sürede ucuz ve doğru ayrılması, tanımlanması ve ölçülmesidir. Beslenme paternleri ve toksinlere maruz kalma gibi çevresel faktörler, obezite, tip 2 diyabet gibi birçok hastalığın önlenmesinde/ gelişmesinde ve dolayısıyla kişilerin sağlık durumlarında önemli bir rol oynar. Sağlıklı olmak, iyi genetik, iyi yaşam tarzı ve iyi beslenmenin bir birleşimidir. Metabolomik, metabolit konsantrasyonlarını izleyerek fizyolojik işlemlerin analizini sağlar, büyük ölçüde yiyeceğin moleküler içeriğine ve sağlık özelliklerine göre değişebilen ve gıda işlemesinin bir sonucu olarak oluşan kimyasal değişiklikleri karakterize eder. Günümüzde bilim insanarı obezite, diyabet, kardiyovasküler ve kronik hastalıkların önlenmesi ve yaşamı uzatan, kilo verdiren, fiziksel ve zihinsel sağlığı geliştiren ve kalp krizi ve kanser gibi hastalıkları önleyen yeni biyoaktif gıda bileşenleri bulmak için çalışmaktadır. Bu bağlamda, metabolomik tekniklerin kullanımı, gıda tüketim modellerinin geliştirilmesi, herhangi bir diyetin faydaları ve fizyolojik tepkilerin iyileştirilmesine yönelik çalışmalara katkı sunmaktadır. Bu konuda gıda bilimi ve beslenme, gıda kalitesi ve gıda güvenliği, gıda işleme alanında birçok çalışma vardır. Özetle, hücre seviyesindeki genlerin, proteinlerin, enzimlerin, metabolitlerin ve mikro ortamların etkilerinin daha iyi anlaşılması, hücre fonksiyonlarını ve genel sağlığı geliştirmek için beslenme programlarının tasarımına metabolik yaklaşımlar yardımcı olabilir, sağlık ve hastalık, beslenme ve besinlerin rolünü anlayışımızı geliştirebilir. Bu çalışmanın amacı; gıda ve beslenme araştırmalarında metabolomic uygulamalar konusunda genel bir değerlendirme yapmak, bazı potansiyel uygulamaları vurgulamak, metabolominin gıda ve beslenme üzerindeki etkilerini araştırmak ve bu konularda bilimsel literatürü sunmaktır.

  • Gibney MJ, Walsh M, Brennan L, Roche HM, German B, Ommen B. Metabolomics in human nutrition: opportunities and challenges. Am J Clin Nutr. 2005;82:497-503.
  • Goodacre R. Metabolomics-the way forward. Metabolomics. 2005;1:1-2.
  • Manach C, Hubert J, Llorach R, Scalbert A. The complex links between dietary phytochemicals and human health deciphered by metabolomics. Mol Nutr Food. 2009;53:1303-1315.
  • Primrose S, Draper J, Elsom R, et al. Metabolomics and human nutrition. Br J Nutr. 2011;105:1277-1283.
  • Llorach R, Garcia-Aloy M, Tulipani S, Vazquez-Fresno R, Andres-Lacueva C. Nutrimetabolomic strategies to develop new biomarkers of intake and health effects. J Agric Food Chem. 2012;60:8797-8808.
  • Rubio-Aliaga I, Kochhar S, Silva-Zolezzi I. Biomarkers of nutrient bioactivity and efficacy: a route toward personalized nutrition. J Clin Gastroenterol. 2012;46:545-554.
  • Novotna H, Kmiecik O, Galazka M, et al. Metabolomic fingerprinting employing DART-TOFMS for authentication of tomatoes and peppers from organic and conventional farming. Food Addit Contam Part A Chem Anal Control Expo Risk Assess. 2012;29:1335-1346.
  • Heuberger AL, Lewis MR, Chen MH, Brick MA, Leach JE, Ryan EP. Metabolomic and functional genomic analyses reveal varietal differences in bioactive compounds of cooked rice. Plos One. 2010;5:2915.
  • Beleggia R, Platani C, Papa R, et al. Metabolomics and food processing: from semolina to pasta. J Agric Food Chem. 2011;59:9366-9377.
  • Rapoport SI, Ramadan E, Basselin M. Docosahexaenoic acid (DHA) incorporation into the brain from plasma, as an in vivo biomarker of brain DHA metabolism and neurotransmission. Prostaglandins Other Lipid Mediat. 2011;96:109-113.
  • Bocarsly ME, Powell ES, Avena NM, Hoebel BG. High-fructose corn syrup causes characteristics of obesity in rats: increased body weight, body fat and triglyceride levels. Pharmacol Biochem Behav. 2010;97:101-106.
  • Ong TP, Perusse L. Impact of nutritional epigenomics on disease risk and prevention: introduction. J Nutrigenet Nutrigenomics. 2011;4:245-247.
  • Sassone-Corsi P. Physiology. When metabolism and epigenetics converge. Science. 2013;339:148-150.
  • Snigdha S, Astarita G, Piomelli D, Cotman CW. Effects of diet and behavioral enrichment on free fatty acids in the aged canine brain. Neuroscience. 2012;202:326-333.
  • Cuda C, Badawi A, Karmali M, El-Sohemy A. Polymorphisms in Toll-like receptor 4 are associated with factors of the metabolic syndrome and modify the association between dietary saturated fat and fasting high-density lipoprotein cholesterol. Metabolism. 2011;60:1131-1135.
  • Cornelis MC, El-Sohemy A. Coffee, caffeine, and coronary heart disease. Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2007;10:745-751.
  • Wenk MR. The emerging field of lipidomics. Nat Rev Drug Discov. 2005;4:594-610.
  • Moco S, Bino RJ, Vorst O, Verhoeven HA, Groot J, Beek TA. A liquid chromatography-mas spectrometry-based metabolome database for tomato. Plant Physiol. 2006;141:1205-1218.
  • Ogrinc N, Kosir IJ, Spangenberg JE, Kidric J. The application of NMR and MS methods for detection of adulteration of wine, fruit juices and olive oil. Anal Bioanal Chem. 2003;376:424-430.
  • Lindon JC, Holmes E, Bollard ME, Stanley EG, Nicholson JK. Metabonomics technologies and their applications in physiological monitoring, drug safety assessment and disease diagnosis. Biomarkers.2013;9:1-31.
  • Christopher J, Haselssen JN. Metabolic profiling as a tool for understanding mechanisms of toxicity. Toxicol Pathol. 2008;36(1):140-147.
  • Sébédio JL. Metabolomics, nutrition, and potential biomarkers of food quality, intake, and health status. Adv Food Nutr Res. 2017;82:83-116.
  • Wishart DS, Tzur D, Knox C, et al. HMDB: the human metabolome database. Nucleic Acids Res. 2007;35:521-526.
  • Öztürk AS. The clinical aproach to metabolomics and proteomics concepts. Turkiye Klinikleri J Vet Sci Intern Med-Special Topics. 2015;1(1):31-39.
  • Fardet A, Canlet C, Gottardi G, et al. Whole-Grain and Refined Wheat Flours Show Distinct Metabolic Profiles in Rats as Assessed by a 1H NMR-Based Metabonomic Approach. J Nutr. 2007;137(4):923-929.
  • Menni C, Zhai G, Macgregor A, et al. Targeted metabolomics profiles are strongly correlated with nutritional patterns in women. Metabolomics. 2013;9(2):506-514.
  • Rasmussen LG, Winning H, Savorani F, et al. Assessment of dietary exposure related to dietary GI and fibre intake in a nutritional metabolomic study of human urine. Genes Nutr. 2012;7(2):281-293.
  • Rauschert S, Uhl O, Koletzko B, Hellmuth C. Metabolomic biomarkers for obesity in humans: a short review. Ann. Nutr. Metab. 2014;64(3-4):314-324.
  • Karatoy B, Akbas EH. D Vitamini ve Metabolomik. Türk Klinik Biyokimya Derg. 2018;16(2):127-194.
  • Yaman Ö. Hekimlikte metabolomik çalışmalara genel bir bakış. Journal of Bahri Dagdas Animal Research. 2015;3(1):33-46.
Primary Language tr
Subjects Medicine
Journal Section Articles
Authors

Orcid: 0000-0001-5938-3112
Author: İlkay YILMAZ (Primary Author)
Institution: İstanbul Ayvansaray Üniversitesi, Güzel Sanatlar, Tasarım ve Mimarlık Fakültesi, Gastronomi ve Mutfak Sanatları Bölümü
Country: Turkey


Orcid: 0000-0002-2523-7149
Author: Haydar ÖZPINAR
Institution: İSTANBUL AYVANSARAY ÜNİVERSİTESİ, GÜZEL SANATLAR, TASARIM VE MİMARLIK FAKÜLTESİ
Country: Turkey


Dates

Publication Date : August 25, 2019

Bibtex @review { igusabder550904, journal = {İstanbul Gelişim Üniversitesi Sağlık Bilimleri Dergisi}, issn = {2536-4499}, eissn = {2602-2605}, address = {İstanbul Gelişim Üniversitesi Sağlık Bilimleri Yüksekokulu - Cihangir Mah. Şehit Jandarma Komando Er Hakan Öner Sk. No: 1 Avcılar / İstanbul / Türkiye}, publisher = {İstanbul Gelisim University}, year = {2019}, volume = {}, pages = {827 - 839}, doi = {10.38079/igusabder.550904}, title = {Beslenme ve Gıda Alanlarında Metabolomik Uygulamalar: Genel Bir Değerlendirme}, key = {cite}, author = {Yılmaz, İlkay and Özpınar, Haydar} }
APA Yılmaz, İ , Özpınar, H . (2019). Beslenme ve Gıda Alanlarında Metabolomik Uygulamalar: Genel Bir Değerlendirme . İstanbul Gelişim Üniversitesi Sağlık Bilimleri Dergisi , (8) , 827-839 . DOI: 10.38079/igusabder.550904
MLA Yılmaz, İ , Özpınar, H . "Beslenme ve Gıda Alanlarında Metabolomik Uygulamalar: Genel Bir Değerlendirme" . İstanbul Gelişim Üniversitesi Sağlık Bilimleri Dergisi (2019 ): 827-839 <https://dergipark.org.tr/en/pub/igusabder/issue/47893/550904>
Chicago Yılmaz, İ , Özpınar, H . "Beslenme ve Gıda Alanlarında Metabolomik Uygulamalar: Genel Bir Değerlendirme". İstanbul Gelişim Üniversitesi Sağlık Bilimleri Dergisi (2019 ): 827-839
RIS TY - JOUR T1 - Beslenme ve Gıda Alanlarında Metabolomik Uygulamalar: Genel Bir Değerlendirme AU - İlkay Yılmaz , Haydar Özpınar Y1 - 2019 PY - 2019 N1 - doi: 10.38079/igusabder.550904 DO - 10.38079/igusabder.550904 T2 - İstanbul Gelişim Üniversitesi Sağlık Bilimleri Dergisi JF - Journal JO - JOR SP - 827 EP - 839 VL - IS - 8 SN - 2536-4499-2602-2605 M3 - doi: 10.38079/igusabder.550904 UR - https://doi.org/10.38079/igusabder.550904 Y2 - 2019 ER -
EndNote %0 İstanbul Gelişim Üniversitesi Sağlık Bilimleri Dergisi Beslenme ve Gıda Alanlarında Metabolomik Uygulamalar: Genel Bir Değerlendirme %A İlkay Yılmaz , Haydar Özpınar %T Beslenme ve Gıda Alanlarında Metabolomik Uygulamalar: Genel Bir Değerlendirme %D 2019 %J İstanbul Gelişim Üniversitesi Sağlık Bilimleri Dergisi %P 2536-4499-2602-2605 %V %N 8 %R doi: 10.38079/igusabder.550904 %U 10.38079/igusabder.550904
ISNAD Yılmaz, İlkay , Özpınar, Haydar . "Beslenme ve Gıda Alanlarında Metabolomik Uygulamalar: Genel Bir Değerlendirme". İstanbul Gelişim Üniversitesi Sağlık Bilimleri Dergisi / 8 (August 2019): 827-839 . https://doi.org/10.38079/igusabder.550904
AMA Yılmaz İ , Özpınar H . Beslenme ve Gıda Alanlarında Metabolomik Uygulamalar: Genel Bir Değerlendirme. IGUSABDER. 2019; (8): 827-839.
Vancouver Yılmaz İ , Özpınar H . Beslenme ve Gıda Alanlarında Metabolomik Uygulamalar: Genel Bir Değerlendirme. İstanbul Gelişim Üniversitesi Sağlık Bilimleri Dergisi. 2019; (8): 827-839.
IEEE İ. Yılmaz and H. Özpınar , "Beslenme ve Gıda Alanlarında Metabolomik Uygulamalar: Genel Bir Değerlendirme", İstanbul Gelişim Üniversitesi Sağlık Bilimleri Dergisi, no. 8, pp. 827-839, Aug. 2019, doi:10.38079/igusabder.550904