Мы уже упоминали, что состав устойчивых изотопов углерода в белках, входящих в состав меда, можно использовать для выявления примеси HFCS. Но белки – это не только состав устойчивых изотопов. В действительности протеомика является одной из передовых технологий в борьбе с пищевым мошенничеством. Последовательность аминокислот в белках может быть видоспецифической, а потому ее можно использовать для определения, к какому виду относится тот или иной неопознанный белок. Итак, почему же мы используем белки, а не ДНК для того, чтобы выяснить происхождение продукта? Во-первых, оборудование для анализа белков гораздо проще, тогда как ДНК-секвенсор далеко не всегда входит в стандартное оснащение аналитической лаборатории (впрочем, все меняется, и со временем анализ ДНК станет дешевле). Во-вторых, протеомика имеет фору при определении происхождения животных и растительных продуктов с высокой степенью переработки.

Протеомика как научный раздел биохимии существует уже более 20 лет. Метод протеомного анализа предполагает обработку неизвестного белка или смеси белков специальным ферментом под названием трипсин, который расщепляет белки на множество более мелких фрагментов, которые называются пептидами. Трипсин распознает определенные последовательности аминокислот и каждый раз расщепляет белок именно в этом месте, так что этот процесс предсказуем и воспроизводим. Получившаяся смесь фрагментов белков подвергается сепарации при помощи HPLC и дальнейшему анализу в масс-спектрометре, который распознает последовательности аминокислот в получившихся пептидах. Масс-спектрометр может очень точно определять вес отдельных пептидов, подвергать их дальнейшему расщеплению и замерять количество фрагментов каждого типа и порядок расположения в них аминокислот. Измеряя вес (молекулярную массу) и количество (концентрацию) каждого пептида, мы можем получить отпечатки высокой диагностической ценности. Их можно сравнивать с информацией, которая содержится в базах данных по последовательностям пептидов в известных белках из предыдущих образцов продукта. Таким образом, оценка происхождения продукта может достигать высокой степени точности. Позднее мы увидим, что этот подход особенно эффективен при определении фальсификации мяса, но как же он поможет нам удостовериться в подлинности происхождения нашего меда?

Пьер Джорджо Ригетти и его команда исследователей из Миланского технического университета предприняли попытку отделить белки меда, произведенного из нектара каштана, акации, подсолнуха, эвкалипта и апельсина{7}. К несчастью, концентрация белка в исследуемом меде оказалась гораздо ниже (во много раз), чем сообщалось ранее. Что еще печальнее, проведенный ими протеомный анализ показал, что все белки, которые им удалось обнаружить в образцах меда, за исключением одного, оказались продуктом жизнедеятельности пчел, а именно ферментами, содержащимися в пчелиной слюне. Попытки определить растение (при помощи пыльцы или нектара) по содержащимся в образцах белкам окончились неудачей, так что на данном этапе протеомика не дает ответа на вопрос о растении, послужившем источником для изготовления меда. Поэтому в поисках решения загадки меда манука мы обратимся к другим дисциплинам.

В ходе своей нормальной жизнедеятельности, например дыхания, питания, испражнения, все животные и растения производят биологический материал в виде различных соединений и смесей. В зависимости от географического происхождения и организма, который их произвел, эти соединения могут различаться по своему составу. Теоретически нам следовало бы применить сложные аналитические методы, чтобы получить высокоточный химический отпечаток этих соединений и определить, происходит ли наш мед манука от соответствующих деревьев, произрастающих в Новой Зеландии и Австралии.

Один из методов, который широко применяется в метаболомике, – ядерная магнитно-резонансная спектроскопия (ЯМР), о которой многие слышали в контексте медицинской диагностики. На самом деле этот метод был разработан в лабораториях аналитической химии, где его использовали для анализа строения органических молекул. Он основан на взаимодействии радиочастотного излучения с атомами молекул, помещенных в магнитное поле. В 2012 г. итальянские ученые продемонстрировали, что ЯМР-спектроскопию 600 МГц ¹H (где 600 МГц – рабочая частота, а ¹H – исследуемое ядро) можно использовать для определения ботанического происхождения различных видов меда{8}. В течение двух с лишним лет они собирали ЯМР-спектры 353 экстрактов монофлерного (акациевого, липового, апельсинового, эвкалиптового, каштанового) и падевого меда, произведенных в Италии, а также полифлерных видов меда. Им удалось определить специфические маркеры для каждого монофлерного меда, после чего они использовали метод метаболомического анализа на основе ЯМР в сочетании с многомерным статистическим анализом для определения различий между разными видами меда. Это не потребовало трудоемкой подготовки образцов: исследование было быстрым, воспроизводимым и, судя по всему, гораздо более объективным, чем анализ содержания пыльцы. Год спустя другая группа исследователей выделила 13 метаболитов в составе меда, у каждого из которых было как минимум одно явное совпадение с результатами анализа методом ¹H ЯМР. По итогам их работы стало возможно определять количественное содержание в меде различных соединений, в том числе углеводов и альдегидов, а также алифатических и ароматических органических кислот{9}. Они использовали свой метод, чтобы определить количество различных соединений в меде манука, но не пытались с его помощью выявить различия этого и других видов меда.

Еще один подход в рамках метаболомики заключается в том, чтобы определить присутствующие в составе меда летучие органические соединения (органические соединения, испаряющиеся при комнатной температуре) с целью установить его географическое происхождение. Летучие соединения улавливаются из воздуха прямо над медом методом микроэкстракции твердой фазы (SPME). Для этого используется нить с полимерным покрытием, удерживающим летучие соединения. Затем эти соединения сепарируются при помощи различных техник хроматографии и подвергаются дальнейшему анализу в масс-спектрографе. Данные по летучим соединениям, полученным из различных видов меда, используются для создания модели, позволяющей определить географическое и ботаническое происхождение этих разновидностей меда. После этого модель может быть использована для анализа новых разновидностей и определения их происхождения.

В 2014 г. группа исследователей из Дрездена применила метод SPME для анализа летучих соединений меда манука, а также идентичного ему по составу пыльцы меда канука и близкородственного меда, полученного из тонкосемянника истодолистного{10}. Ученые сопоставили результаты анализа летучих соединений с анализом нелетучих соединений методом HPLC и масс-спектрометрии. Были исследованы сложные химические отпечатки восьми образцов меда манука, семи образцов меда канука и одного образца меда тонкосемянника истодолистного. В результате применения хемометрического подхода, который подразумевает прогрессивные методы статистического анализа, ученым удалось определить характерную субстанцию каждого образца, что позволило разделить образцы на три группы. И хотя благодаря этой процедуре они смогли верно классифицировать каждый из проанализированных образцов, эта модель сработала лишь благодаря высокому качеству входных данных. Исследователи признали, что, несмотря на большой потенциал использованного метода, он пока не опробован на больших объемах. Для того чтобы с его помощью можно было определить подлинность любого меда, на этикетке которого значится слово «манука», необходимо собрать большую базу данных по образцам меда, произведенного в разные годы в разных частях Новой Зеландии. Тем не менее в деле установления подлинности меда метаболомику ждет большое будущее.