2024-05-22
前言： 国以民为本，民以食为天。古往今来，食品及相关产业均与国计民生息息相关。当前，食品工业已成为世界各国国民经济的重要支柱产业。近年来，多组学研究因其在揭示生物体内复杂生化作用及宏观调控动态网络体系机制方面作用突出，受到食品和营养领域研究学者的广泛关注，并已被应用于食品领域研究中。多组学研究包括微生物组学、转录组学、基因组学、蛋白质组学、代谢组学和风味组学等，利用这些组学工具可以更好的进行食品原料控制、品质提升与安全机理剖析。 食品领域研究的主要方向 食品发酵领域——优化发酵工艺、功能性成分挖掘、传承与创新传统食品、环境友好型生产模式等； 食品营养与健康领域——个性化营养、功能食品开发、疾病预防与治疗、营养素吸收利用机制等； 食品安全与质量控制领域——质量管理与控制、标准制定与法规完善、溯源追踪、个性化与精准化等； 食品加工与贮藏领域——提升食品质量、延长货架期、降低营养流失、开发新型食品等； 其他方面——食品功能成分与生物活性物质、食品感官科学、食品包装与新材料、食品大数据与信息化等； 食品领域多组学研究思路 食品领域的多组学研究是一个跨学科的领域，旨在全面理解食品成分、食品加工过程、食品安全、营养学以及食品与人体健康之间的复杂关系。首先，需要明确研究的具体目的，比如是探索某种食品的功能性成分、评估食品加工对营养成分的影响、解析食品中潜在的有害物质、还是研究食品与人体健康的相互作用等。其次，根据研究目标选择合适的样品，通过不同组学，结合生物信息学工具，识别关键的微生物、基因、转录本、蛋白质和代谢物/风味物质。进一步通过多组学数据整合分析，建立微生物-基因-转录-蛋白-代谢物/风味物质之间的关联网络，深入理解食品的生物学机制。最后，基于多组学分析结果，选择关键候选因子进行体外或体内实验验证，如关键微生物的纯培养验证、功能基因的过表达/敲低实验、蛋白质功能分析、代谢途径干预等，以验证假设并探索其作用机制。 食品领域多组学研究思路图 食品领域多组学案例分享 点击标题跳转 本研究通过代谢组和宏转录组分析，对老坛酸菜发酵过程中的风味特征和活性微生物群演替进行了研究。乳酸是老坛酸菜的主要有机酸,在老坛酸菜中发现了21种特征风味化合物；在老坛酸菜的不同发酵阶段，各种微生物依次占据主导地位，主要由有机酸（尤其是乙酸和异丁酸）驱动；此外，食品乳杆菌、西巴氏乳杆菌、植物乳杆菌和椰菜乳杆菌被确定为核心功能微生物，参与了特征风味化合物的形成。 点击标题跳转 本研究发现，茶褐素是普洱茶中活性含量最高的成分之一，其改变了人体肠道菌群结构，与胆盐水解酶（BSH）活性有关的细菌丰度显著降低，通过进一步结合元基因组学研究显示，BSH活性功能亦明显下降，回肠结合型胆汁酸水平升高，从而抑制肠内FXR-FGF15信号传导途径，导致胆汁酸肝脏生成和粪便排泄增加，肝脏胆固醇含量降低，脂肪生成减少。 点击标题跳转 农药在保障粮食安全方面发挥着重要作用，但对食品安全、生态保护和人类健康构成潜在威胁。通过微生物活性降解农药，作为一种安全、环境友好、实用的消除农药残留的方法。拟除虫菊酯通常被认为是比毒性更强的有机氯和有机磷农药更环保的替代品，其中β-氯氰菊酯（β-CY）占全国拟除虫菊酯市场的50%以上。本研究旨在研究从绵羊瘤胃食糜中分离的一种细菌GW-01（蜡样芽孢杆菌）降解β-CY的相关酶基因以及代谢途径。 食品领域多组学文章集锦 点击标题跳转 Gut Microbes：微生物多样性+microRNAs揭示膳食甜菜碱通过肠道微生物群驱动的microRNA-378a家族预防肥胖 Carbohydrate Polymers：微生物多样性+短链脂肪酸揭示丙酰化高直链玉米淀粉的体外肠道发酵 Food Chemistry：多样性+代谢组揭示人参水溶性膳食纤维新功能 Food Chemistry：宏转录组+风味组揭示不同发酵时间东北大酱风味形成核心菌群 Food Chemistry：微生物多样性+代谢组+定量qPCR探究酿酒品质与酵池微生物群落的关系 International Journal of Food Microbiology：微生物多样性+代谢组揭示红曲的添加对麸醋发酵过程中微生物群落以及代谢物的影响 Journal of Agricultural and Food Chemistry：微生物多样性+代谢组黄酒中生物胺含量与代谢产物及微生物组成之间的内在联系 Journal of Functional Foods：人参可溶性膳食纤维可调节肠道菌群结构，促进结肠健康，影响大鼠食欲和糖脂代谢
