史上最大規(guī)模研究，揭開人類食物中的微生物群及其對健康的影響！
小楊 / 2024-09-03 09:13:05
百歐博偉生物：微生物在食品科學(xué)的歷史中扮演著至關(guān)重要的角色。人類一直面臨著微生物導(dǎo)致的食物中毒和腐敗的風險，因此，人們不斷改進食物保存技術(shù)（例如烹飪、鹽腌和發(fā)酵），以達到當前的食品安全、質(zhì)量和產(chǎn)量標準。
對植物、奶制品和肉類進行發(fā)酵是一個動態(tài)過程，可以通過控制潛在有害細菌來提高食品產(chǎn)品的質(zhì)量、多樣性和安全性，并改善其感官特性和健康促進特性。即使在不存在潛在致病菌的情況下，食品中的微生物多樣性也是不均勻的，從單一的微生物群（例如用工業(yè)選育的起始菌種發(fā)酵的食品）到復(fù)雜的微生物群。
微生物是我們所攝入的食物的一部分，可以影響我們自己的腸道微生物組，因此，描述食物相關(guān)微生物群，有助于改善食物并了解其對人類健康的影響，但我們對食物中的微生物仍知之甚少。
2024年8月29日，意大利特倫托大學(xué)等機構(gòu)的研究人員在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊 Cell 上發(fā)表了題為：Unexplored microbial diversity from 2,500 food metagenomes and links with the human microbiome 的研究論文。
該研究通過對2533種不同食物進行宏基因組測序，開發(fā)了一個“食物微生物組”數(shù)據(jù)庫（cFMD），確定了10899個食物相關(guān)微生物，其中一半是之前未知物種，此外，食物相關(guān)微生物平均占據(jù)成年人腸道微生物組的3%左右，占據(jù)兒童腸道微生物組的8%左右，占據(jù)新生兒腸道微生物組的56%左右。cFMD數(shù)據(jù)庫擴展了我們對于食物相關(guān)微生物組及其在塑造人類微生物組中作用的認知，并支持未來將宏基因組學(xué)用于食品質(zhì)量、安全和認證。
該研究的領(lǐng)導(dǎo)者、計算微生物學(xué)家 Nicola Segata 教授表示，這是對食物中微生物所做的最大規(guī)模的調(diào)查，現(xiàn)在我們可以開始利用這一參考來更好地理解食物的質(zhì)量、保存、安全及其它特性與它們所含有的微生物之間的聯(lián)系。
傳統(tǒng)上，研究食物中的微生物都是在實驗室里一個一個地培養(yǎng)，但這個過程既耗時又耗力，而且并不是所有的微生物都能在實驗室中被培養(yǎng)。為了更全面、更有效地表征食物微生物組，研究團隊利用了宏基因組學(xué)，同時對每個食物樣本中的所有遺傳物質(zhì)進行測序。宏基因組學(xué)常用于人類微生物組的特征分析或環(huán)境樣本分析，但尚未用于大規(guī)模研究食物。
在這項最新研究中，研究團隊分析了來自50個國家的2533個食物相關(guān)的宏基因組，其中包括1950個新測序的宏基因組。這些宏基因組來自各種食物類型，其中65%是乳制品來源，17%是發(fā)酵飲料，5%是發(fā)酵肉類。這些宏基因組包括來自10899種食物相關(guān)微生物的遺傳物質(zhì)，這些微生物分為1036種細菌和108種真菌。
研究團隊發(fā)現(xiàn)，相似的食物往往含有相似的微生物類型，例如，不同發(fā)酵飲料中的微生物群之間的相似性高，咖啡、康普茶和普洱茶的微生物與酒精飲料中微生物相似。乳桿菌在乳制品中尤其普遍，但具體組成有所不同，荷蘭藍紋奶酪與意大利馬蘇里拉奶酪就包含不同的乳桿菌類型。
雖然該研究沒有在食物樣本中發(fā)現(xiàn)太多明顯的致病菌，但也確實發(fā)現(xiàn)了一些可能不太有利的微生物，這些微生物的存在會影響食物的風味或保存。
了解哪些微生物“屬于”不同類型的食物可以幫助生產(chǎn)者（無論是工業(yè)生產(chǎn)者還是小規(guī)模生產(chǎn)者）生產(chǎn)出更一致和更令人滿意的產(chǎn)品。這還可以幫助食品監(jiān)管機構(gòu)確定哪些微生物應(yīng)該和不應(yīng)該出現(xiàn)在某些類型的食品中，并鑒定“本地”食品的身份和來源。
Nicola Segata 教授表示，令人震驚的是，一些微生物存在并在甚至完全不同的食物中發(fā)揮相似功能，同時，該研究還表明，每個“本地”設(shè)施或農(nóng)場的食物都有獨特的特征。這很重要，因為它可以進一步提高“本地”食品的特異性和質(zhì)量，甚至可以使用宏基因組學(xué)來鑒定來自特定設(shè)施或地點的食品。
了解食物微生物組也可能對人類健康產(chǎn)生影響，因為我們通過食物吃下的一些微生物可能會成為我們自身腸道微生物組的穩(wěn)定成員。為了檢查食物相關(guān)微生物和人類微生物組之間的重疊，研究團隊將他們建立的“食物微生物組”新數(shù)據(jù)庫與19833個之前測序的人類宏基因組進行了比較，結(jié)果顯示，食物相關(guān)微生物種類占據(jù)成年人腸道微生物組的約3%，占據(jù)兒童腸道微生物組的8%，占據(jù)新生兒腸道微生物組的56%。
Nicola Segata 教授表示，這些發(fā)現(xiàn)表明，我們的腸道微生物群中的一些可能是直接從食物中獲得的，或者歷史上人類群體從食物中獲得這些微生物，然后這些微生物適應(yīng)環(huán)境并成為人類微生物群的一部分。此外，有了這個數(shù)據(jù)庫，我們就可以開始大規(guī)模調(diào)查食物微生物特性如何影響我們的健康。
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