2024-06-11
隨著(zhu)全(quan)(quan)球化(hua)(hua)(hua)食(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)品(pin)(pin)(pin)貿易的(de)(de)(de)增(zeng)加、食(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)品(pin)(pin)(pin)加工(gong)技術(shu)的(de)(de)(de)復雜化(hua)(hua)(hua)以及(ji)消(xiao)費者對(dui)(dui)健康(kang)和(he)(he)安全(quan)(quan)食(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)品(pin)(pin)(pin)需求的(de)(de)(de)提(ti)升，食(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)品(pin)(pin)(pin)安全(quan)(quan)問題日益(yi)受到關注(zhu)。從(cong)微生(sheng)物污染(ran)（如細菌、病毒）、化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)殘留（農藥、獸藥、添(tian)加劑等）到新(xin)(xin)型污染(ran)物（如微塑料、納(na)米(mi)材(cai)料），食(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)品(pin)(pin)(pin)安全(quan)(quan)面臨(lin)的(de)(de)(de)挑(tiao)戰(zhan)日趨復雜。傳統的(de)(de)(de)食(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)品(pin)(pin)(pin)安全(quan)(quan)檢測方法往(wang)(wang)往(wang)(wang)針對(dui)(dui)單(dan)一或少數幾種污染(ran)物進行分析，檢測周期長、成(cheng)本(ben)高，且難(nan)以全(quan)(quan)面評(ping)估(gu)食(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)品(pin)(pin)(pin)的(de)(de)(de)整體安全(quan)(quan)性(xing)與質量(liang)(liang)。此(ci)外(wai)，這些方法往(wang)(wang)往(wang)(wang)是在(zai)食(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)品(pin)(pin)(pin)危(wei)害已(yi)經發生(sheng)后才進行介入(ru)，缺乏預(yu)防(fang)性(xing)。隨著(zhu)微生(sheng)物組學(xue)(xue)(xue)、基因組學(xue)(xue)(xue)、轉錄組學(xue)(xue)(xue)、蛋白(bai)質組學(xue)(xue)(xue)以及(ji)代(dai)謝組學(xue)(xue)(xue)等多組學(xue)(xue)(xue)技術(shu)的(de)(de)(de)迅速發展，科研(yan)人員能夠從(cong)分子水平全(quan)(quan)面解析食(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)品(pin)(pin)(pin)的(de)(de)(de)成(cheng)分、來源(yuan)、加工(gong)過程(cheng)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)變化(hua)(hua)(hua)以及(ji)潛在(zai)的(de)(de)(de)安全(quan)(quan)風險。這些技術(shu)能夠提(ti)供更系(xi)(xi)統、更深入(ru)的(de)(de)(de)數據(ju)，幫助識別新(xin)(xin)的(de)(de)(de)風險因子、追蹤(zong)污染(ran)源(yuan)、評(ping)估(gu)食(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)品(pin)(pin)(pin)處(chu)理和(he)(he)儲存條(tiao)件的(de)(de)(de)影響等。多組學(xue)(xue)(xue)技術(shu)在(zai)食(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)品(pin)(pin)(pin)安全(quan)(quan)與質量(liang)(liang)控(kong)制領域的(de)(de)(de)應用，是應對(dui)(dui)食(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)品(pin)(pin)(pin)安全(quan)(quan)挑(tiao)戰(zhan)、提(ti)高食(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)品(pin)(pin)(pin)質量(liang)(liang)、保障公眾健康(kang)和(he)(he)推(tui)動食(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)品(pin)(pin)(pin)行業可持續發展的(de)(de)(de)重要途徑。隨著(zhu)技術(shu)的(de)(de)(de)不斷(duan)進步和(he)(he)數據(ju)解析能力的(de)(de)(de)增(zeng)強，其(qi)在(zai)未來食(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)品(pin)(pin)(pin)安全(quan)(quan)體系(xi)(xi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)作用將更加凸顯(xian)。
多組(zu)學(xue)在食品安全與質量控制研究中的應用思路
多組學在食品安全與質量控制研究中的應用(yong)思路可(ke)以包括以下幾個方面：
微(wei)生物(wu)組學分(fen)析：
利用微(wei)生(sheng)物組(zu)學技術(shu)，如16S rRNA基(ji)因測序或(huo)基(ji)于(yu)宏基(ji)因組(zu)的(de)分析，對食(shi)品(pin)樣(yang)品(pin)中(zhong)的(de)微(wei)生(sheng)物群落進(jin)行鑒(jian)定和(he)定量。通過分析微(wei)生(sheng)物群落的(de)結(jie)構(gou)和(he)組(zu)成，可以(yi)評估食(shi)品(pin)的(de)微(wei)生(sheng)物安(an)全性(xing)，并監(jian)測潛在(zai)的(de)食(shi)品(pin)中(zhong)的(de)致病微(wei)生(sheng)物或(huo)腐(fu)敗微(wei)生(sheng)物。
轉錄(lu)組學分(fen)析：
食品在儲存(cun)和(he)運輸過程中(zhong)，其內(nei)在的(de)生化(hua)變(bian)化(hua)會影響品質和(he)新(xin)鮮(xian)度。轉錄組學可(ke)以通(tong)過分析食品中(zhong)特定基因的(de)表達模式，如與腐敗、氧化(hua)或成熟相關(guan)的(de)基因，來評估食品的(de)新(xin)鮮(xian)度和(he)預測保質期，為質量控制提供分子標記。
代(dai)謝組學分析：
利用(yong)代(dai)(dai)(dai)謝(xie)(xie)組學技(ji)術(shu)，如LC-MS或GC-MS，對食品樣品中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)代(dai)(dai)(dai)謝(xie)(xie)產物(wu)進行(xing)定(ding)性和定(ding)量(liang)分(fen)析。通過分(fen)析食品中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)代(dai)(dai)(dai)謝(xie)(xie)物(wu)組成，可以(yi)評(ping)估其(qi)質量(liang)和新鮮度，檢測潛在的(de)(de)(de)有毒或有害代(dai)(dai)(dai)謝(xie)(xie)產物(wu)，并(bing)對食品加工過程(cheng)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)質量(liang)變化進行(xing)監測。
蛋(dan)白質組學分析：
利用蛋(dan)白質(zhi)組學技術(shu)，如質(zhi)譜(pu)和蛋(dan)白質(zhi)組分析(xi)(xi)等，對食(shi)品樣(yang)品中的蛋(dan)白質(zhi)組成和結(jie)構進行(xing)分析(xi)(xi)。通(tong)過分析(xi)(xi)食(shi)品中的蛋(dan)白質(zhi)組成，可以(yi)評估其營養價(jia)值和質(zhi)量，檢測潛在(zai)的過敏原(yuan)或(huo)有毒蛋(dan)白質(zhi)，并監測食(shi)品加工(gong)過程(cheng)中的蛋(dan)白質(zhi)變化(hua)。
基因組學分析：
利用(yong)基(ji)(ji)因(yin)組(zu)(zu)學(xue)技術，如PCR和基(ji)(ji)因(yin)組(zu)(zu)測序等，對食(shi)品樣品中(zhong)的(de)基(ji)(ji)因(yin)組(zu)(zu)進行分(fen)析(xi)。通過分(fen)析(xi)食(shi)品中(zhong)的(de)基(ji)(ji)因(yin)組(zu)(zu)，可以評估其基(ji)(ji)因(yin)型和基(ji)(ji)因(yin)表達(da)情況，檢測潛在的(de)基(ji)(ji)因(yin)突變或遺傳標記，并(bing)監(jian)測食(shi)品加(jia)工過程(cheng)中(zhong)的(de)基(ji)(ji)因(yin)組(zu)(zu)變化。
聯合分析：
將微(wei)生(sheng)物組學(xue)、轉(zhuan)錄(lu)組學(xue)、代謝組學(xue)、蛋白質組學(xue)和基(ji)因組學(xue)等多組學(xue)技(ji)術進行整合(he)分(fen)析，綜合(he)評估食品的安全(quan)性和質量(liang)，并探(tan)索食品安全(quan)與質量(liang)之(zhi)間的相互關系。通過聯合(he)分(fen)析，可以更全(quan)面(mian)地了解食品中的潛在(zai)風險因素和質量(liang)問題，并為食品安全(quan)監(jian)管(guan)和質量(liang)控制(zhi)提供科學(xue)依(yi)據(ju)。
食品領域多組學案(an)例分享(xiang)
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農(nong)藥(yao)在(zai)保(bao)障糧食安全方面發(fa)揮著重要作用，但對食品安全、生(sheng)(sheng)(sheng)態(tai)保(bao)護和人類健康構成潛在(zai)威脅。通(tong)過微生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)活性降(jiang)解(jie)農(nong)藥(yao)，作為(wei)一(yi)種安全、環(huan)境友(you)好、實用的(de)(de)(de)(de)消除(chu)農(nong)藥(yao)殘留的(de)(de)(de)(de)方法。擬除(chu)蟲(chong)菊酯通(tong)常被(bei)認為(wei)是(shi)比毒性更強的(de)(de)(de)(de)有機氯和有機磷農(nong)藥(yao)更環(huan)保(bao)的(de)(de)(de)(de)替代(dai)(dai)品，其(qi)中(zhong)β-氯氰菊酯（β-CY）占(zhan)全國擬除(chu)蟲(chong)菊酯市場的(de)(de)(de)(de)50%以(yi)上。本研(yan)究(jiu)旨在(zai)研(yan)究(jiu)從綿(mian)羊(yang)瘤胃(wei)食糜中(zhong)分(fen)離(li)的(de)(de)(de)(de)一(yi)種細菌(jun)GW-01（蠟樣(yang)(yang)芽孢(bao)桿(gan)菌(jun)）降(jiang)解(jie)β-CY的(de)(de)(de)(de)相關(guan)酶(mei)基(ji)(ji)因(yin)以(yi)及(ji)代(dai)(dai)謝途徑。結(jie)果發(fa)現：菌(jun)株(zhu)GW-01從健康母羊(yang)瘤胃(wei)中(zhong)分(fen)離(li)得到，其(qi)個(ge)體形態(tai)和菌(jun)落形態(tai)、生(sheng)(sheng)(sheng)理和生(sheng)(sheng)(sheng)理功能均(jun)具有顯著性差異；基(ji)(ji)于16S rRNA基(ji)(ji)因(yin)序列進行(xing)系統發(fa)育分(fen)析(xi)，全基(ji)(ji)因(yin)組比較表(biao)明該菌(jun)株(zhu)為(wei)蠟樣(yang)(yang)芽孢(bao)桿(gan)菌(jun)；不同時間段SOD、CAT、GST活性及(ji)T-AOC的(de)(de)(de)(de)變化，表(biao)明β-CY誘(you)導(dao)小(xiao)鼠產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)氧化應(ying)激反應(ying)。β-CY的(de)(de)(de)(de)降(jiang)解(jie)似乎(hu)是(shi)由(you)于最初的(de)(de)(de)(de)酯酶(mei)反應(ying)，產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)3-PBA，被(bei)代(dai)(dai)謝為(wei)苯酚和苯甲(jia)酸，而在(zai)菌(jun)株(zhu)GW-01進一(yi)步降(jiang)解(jie)為(wei)檸(ning)檬酸循環(huan)中(zhong)間體。進一(yi)步的(de)(de)(de)(de)這(zhe)4個(ge)基(ji)(ji)因(yin)的(de)(de)(de)(de)表(biao)達(da)和活性分(fen)析(xi)，表(biao)明這(zhe)些基(ji)(ji)因(yin)預(yu)測編碼的(de)(de)(de)(de)酶(mei)負責β-CY及(ji)其(qi)代(dai)(dai)謝產(chan)物(wu)的(de)(de)(de)(de)降(jiang)解(jie)。
在(zai)傳統白(bai)酒(jiu)(jiu)(jiu)的釀(niang)造過程中(zhong)，微(wei)(wei)生物對(dui)白(bai)酒(jiu)(jiu)(jiu)的品(pin)質(zhi)(zhi)、風味(wei)都起(qi)著至(zhi)關(guan)重要(yao)的作用。以往的相(xiang)關(guan)研究，主(zhu)要(yao)基(ji)于窖(jiao)泥(ni)的表面(mian)(mian)微(wei)(wei)生物群落(luo)，而(er)(er)窖(jiao)泥(ni)不(bu)同(tong)(tong)深(shen)度或不(bu)同(tong)(tong)水(shui)平部位(wei)(wei)(wei)的理化性(xing)(xing)(xing)質(zhi)(zhi)不(bu)同(tong)(tong)，這(zhe)可(ke)能(neng)會使得微(wei)(wei)生物在(zai)窖(jiao)泥(ni)中(zhong)呈不(bu)均勻分布。因(yin)此，我(wo)們有必要(yao)從(cong)不(bu)同(tong)(tong)維度去(qu)研究窖(jiao)泥(ni)中(zhong)的微(wei)(wei)生物群落(luo)結構(gou)及其(qi)(qi)相(xiang)應(ying)的理化性(xing)(xing)(xing)質(zhi)(zhi)，從(cong)而(er)(er)增強(qiang)對(dui)釀(niang)酒(jiu)(jiu)(jiu)酵池窖(jiao)泥(ni)衰(shuai)老過程的認識(shi)，并應(ying)用于生產實踐中(zhong)。本文(wen)結合了(le)微(wei)(wei)生物組16S rRNA基(ji)因(yin)測序(xu)、定(ding)量(liang)qPCR和(he)代謝組檢(jian)測，全面(mian)(mian)分析了(le)不(bu)同(tong)(tong)品(pin)質(zhi)(zhi)釀(niang)酒(jiu)(jiu)(jiu)酵池的底部窖(jiao)泥(ni)中(zhong)，各部位(wei)(wei)(wei)微(wei)(wei)生物群落(luo)對(dui)于釀(niang)酒(jiu)(jiu)(jiu)品(pin)質(zhi)(zhi)的潛在(zai)影(ying)響，其(qi)(qi)中(zhong)老窖(jiao)中(zhong)的菌(jun)群結構(gou)在(zai)垂直深(shen)度上有差(cha)異(yi)，但在(zai)水(shui)平位(wei)(wei)(wei)置(zhi)上沒有明顯(xian)差(cha)異(yi)，這(zhe)表明，多年(nian)的循(xun)環發酵在(zai)老窖(jiao)中(zhong)形成了(le)固定(ding)的菌(jun)群梯(ti)度結構(gou)；老窖(jiao)表面(mian)(mian)0–1 cm處的微(wei)(wei)生物主(zhu)要(yao)以Caproiciproducens（34.79%）為(wei)(wei)主(zhu)；新(xin)窖(jiao)0-7 cm處的quarter部位(wei)(wei)(wei)，微(wei)(wei)生物主(zhu)要(yao)以Lactobacillus（12.80%–42.72%）為(wei)(wei)主(zhu)，而(er)(er)底部中(zhong)心的微(wei)(wei)生物群落(luo)則是以Caproiciproducens（17.85%–64.45%）為(wei)(wei)主(zhu)；乳酸、pH與可(ke)溶性(xing)(xing)(xing)Ca2+是對(dui)窖(jiao)泥(ni)微(wei)(wei)生物群落(luo)結構(gou)影(ying)響最顯(xian)著的三(san)個因(yin)子(zi)。
稻(dao)曲病(bing)(bing)是由(you)活體營養(yang)型病(bing)(bing)菌Ustilaginoidea virens引起的水稻(dao)穗部真菌病(bing)(bing)害，目前(qian)在全(quan)球范圍內的水稻(dao)主(zhu)產(chan)(chan)區均有(you)不(bu)(bu)同程度(du)發病(bing)(bing)。稻(dao)曲病(bing)(bing)的流行(xing)不(bu)(bu)僅導致水稻(dao)大幅減產(chan)(chan)，而且會(hui)在穗部積(ji)累(lei)嚴重危害人畜健康的生物毒素，嚴重影響稻(dao)米產(chan)(chan)量、品質和食品安全(quan)。化學(xue)防治(zhi)是目前(qian)防治(zhi)稻(dao)曲病(bing)(bing)的主(zhu)要(yao)手(shou)段(duan)，但過量或不(bu)(bu)合理施用藥劑不(bu)(bu)僅會(hui)帶(dai)來農藥殘留(liu)超(chao)標的風(feng)險(xian)，同時也會(hui)對(dui)稻(dao)田(tian)(tian)有(you)益生物產(chan)(chan)生威脅、誘導病(bing)(bing)原(yuan)菌的殺菌劑抗藥性，其生態風(feng)險(xian)一直備受爭議。為了研發安全(quan)、環保和有(you)效的稻(dao)曲病(bing)(bing)控殘減毒防控技術，科研團隊在實驗室與田(tian)(tian)間同時開(kai)展攻關(guan)，以期挖掘到(dao)有(you)價值的潛在線索。
通過(guo)整合(he)穗(sui)部代(dai)謝解(jie)析(xi)、毒素定性定量分析(xi)、宿主基因組編輯、微(wei)生(sheng)物移植試驗和(he)生(sheng)化、遺傳(chuan)學等技術手(shou)段(duan)，研究團隊發現穗(sui)部關鍵核(he)心菌(jun)群通過(guo)抑制支(zhi)鏈(lian)氨基酸(suan)（BCAAs）氨基轉移酶基因的表達來促進(jin)穗(sui)部BCAAs的局部積(ji)累，進(jin)而協助宿主防(fang)御(yu)稻(dao)曲病菌(jun)侵染。在BCAAs氨基轉移酶基因的突變(bian)植株（Osbcat）中，獨(du)立于(yu)核(he)心菌(jun)群的BCAAs積(ji)累也能夠有(you)效防(fang)御(yu)稻(dao)曲病菌(jun)侵染。防(fang)御(yu)機制解(jie)析(xi)表明(ming)，穗(sui)部BCAAs的積(ji)累能誘導病原菌(jun)發生(sheng)Uvlao2介導凋亡樣細胞(bao)死亡，從而阻止病害(hai)發生(sheng)。
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