2025-05-13
Highlights
1、本文匯總了食品加工與貯藏領域熱點研究(jiu)方向及組學研究(jiu)思(si)路。
2、食品加工與貯藏是一個涉及多學科(ke)交(jiao)叉、多層次(ci)動態變化的復雜(za)過程，多組學技(ji)術(shu)的整合為解析其機制提供了系統性研究工具(ju)。
3、派森諾提供多組學檢測服務，包括微生物組、基因組、轉錄組、蛋白組、代謝組及表觀調控等，結合多組(zu)學聯合分析技術，助(zhu)力食品加工(gong)與貯(zhu)藏(zang)領域(yu)科學高(gao)效(xiao)突破(po)，案例成果多多。
隨著消費(fei)者對(dui)食品品質、安(an)全(quan)性和營養價值(zhi)的(de)關注度不斷提升(sheng)，食品加(jia)工與(yu)貯藏(zang)領域正(zheng)面(mian)臨從“經驗驅動(dong)”向(xiang)“數據驅動(dong)”的(de)轉型(xing)。多組(zu)(zu)學(xue)技術（微生(sheng)物(wu)(wu)組(zu)(zu)學(xue)、基因組(zu)(zu)學(xue)、轉錄組(zu)(zu)學(xue)、蛋白組(zu)(zu)學(xue)、代謝組(zu)(zu)學(xue)等）憑借(jie)其系統性解析生(sheng)物(wu)(wu)分子網絡的(de)能力(li)，成為破解食品加(jia)工與(yu)貯藏(zang)核心(xin)難題(ti)的(de)關鍵工具。本文將深入(ru)探(tan)討多組(zu)(zu)學(xue)在該領域的(de)應用(yong)場景(jing)、熱點研究方(fang)向(xiang)及(ji)其實驗設計思路，為行業提供創新(xin)視(shi)角。
多組學如(ru)何賦能(neng)食品加工與貯藏？
多組學(xue)技(ji)術通過多層次數(shu)據(ju)整合，揭示食(shi)(shi)品(pin)加工(gong)過程中(zhong)微(wei)生(sheng)物(wu)動(dong)態、化學(xue)成分變化、風味形成機制等核心(xin)規律，為精準(zhun)調(diao)控(kong)工(gong)藝(yi)參(can)數(shu)、延長貨架期(qi)、開發(fa)功能(neng)性食(shi)(shi)品(pin)提供科學(xue)依(yi)據(ju)。其核心(xin)優(you)勢在于：
精準溯源：解析原(yuan)料品質差異的分子基礎；
動態(tai)監控(kong)：實時追蹤加(jia)工與貯藏中的生物化學反(fan)應；
靶向(xiang)優化：基于(yu)分子(zi)網絡設計新型保鮮策略。
以下(xia)是當前該領域(yu)的(de)熱點方向及典(dian)型研究思路：
方向(xiang)1：微生物群落調(diao)控與食品(pin)安(an)全
科學問題：如何通過調(diao)控(kong)微生物群落抑(yi)制腐(fu)敗菌(jun)生長，同時保留益生菌(jun)活性？
研究思路：
實驗設計：
采集(ji)不同貯藏條件下(xia)（溫度(du)、包裝氣體）的食品樣本；
宏(hong)基因(yin)組測序分(fen)析(xi)微(wei)生物群落結(jie)構；
代謝(xie)組學檢(jian)測揮發(fa)性代謝(xie)物（如有機酸、胺(an)類）。
分析方案：
構建(jian)“微生物-代謝物-環境因子”關(guan)(guan)聯網絡，篩選關(guan)(guan)鍵腐敗(bai)菌(jun)標志物及抑菌(jun)靶點(dian)。
方向2：食品(pin)風味與質(zhi)構的(de)分子(zi)解析(xi)
科學(xue)問題：加工工藝如何影(ying)響食品特(te)征(zheng)風味(wei)物質形成？
研(yan)究思路：
實驗設計：
設(she)置(zhi)不同(tong)工藝參數（如(ru)發酵時間(jian)、熱處理強(qiang)度）；
代(dai)謝組學(xue)檢(jian)測(ce)風味前體物質（氨基酸、糖類(lei)）及終(zhong)產物（醛(quan)類(lei)、酯類(lei)）；
蛋(dan)白組學分析(xi)關(guan)鍵(jian)酶（如(ru)脂肪氧合(he)酶、糖苷酶）表達水(shui)平(ping)。
分析方案：
通過加權基因共表(biao)達網絡（WGCNA）關聯酶(mei)活性與風味物質積累規律，建(jian)立工藝優化模(mo)型。
方(fang)向3：智能保鮮(xian)技術(shu)的多組(zu)學驅動
科學問(wen)題：如(ru)何設計響應環境變化(hua)的(de)智(zhi)能包裝(zhuang)材料(liao)？
研(yan)究思路：
實驗設計：
構建(jian)含納米(mi)傳感器的活性包(bao)裝材料；
貯藏期(qi)間定期(qi)采(cai)集包(bao)裝內氣體（O?、CO?）及食(shi)品代謝組數據；
轉錄組分析食品細(xi)胞應激響應通路。
分析方案：
機器學習(xi)建(jian)模預(yu)測(ce)腐敗臨界點，動態調節(jie)包裝(zhuang)透氣性(xing)。
方向4：功(gong)能性成分的靶向挖掘
科學問(wen)題：如何(he)高效篩(shai)選(xuan)食品(pin)加(jia)工中新增益生成分(fen)？
研究(jiu)思路：
實驗設計：
對(dui)比原料與加工后(hou)樣本(ben)的多組學數據；
代謝(xie)組(zu)學鑒定新出現的小分子(zi)化合物；
轉錄組學(xue)追蹤抗氧化/抗炎相關基因(yin)表達(da)。
分析方案：
通過KEGG通路富集分析鎖定潛在功能成分，結合細(xi)胞(bao)實驗驗證活性。
技(ji)術路線
案例分享(xiang)
不同(tong)發(fa)酵工藝對老壇(tan)酸菜菌群和風味特征(zheng)的異質性形成影響(xiang)
Heterogeneity of microbiome and flavor profiles of industrial-scale Laotan Suancai: Fermentation craft plays important roles
發表(biao)期刊：Food Bioscience
影響因子：5.2
通(tong)訊(xun)單位：南昌大學
組(zu)學技(ji)術：微生物組+代謝組
研究背景：
老(lao)壇(tan)酸菜(cai)(cai)(cai)是中國(guo)著名的(de)(de)傳統(tong)發(fa)(fa)酵(jiao)蔬菜(cai)(cai)(cai)，風味獨(du)特，已(yi)成為中國(guo)消費者最受歡迎(ying)的(de)(de)加(jia)工(gong)蔬菜(cai)(cai)(cai)產品之一(yi)(yi)。目(mu)前出現了一(yi)(yi)種新型的(de)(de)老(lao)壇(tan)酸菜(cai)(cai)(cai)生產形(xing)式(shi)，即在一(yi)(yi)個(ge)相對開放的(de)(de)環境中進行發(fa)(fa)酵(jiao)，使用(yong)已(yi)澆筑的(de)(de)混凝土池作為發(fa)(fa)酵(jiao)容器。從生產經驗可知，池發(fa)(fa)酵(jiao)的(de)(de)老(lao)壇(tan)酸菜(cai)(cai)(cai)比罐子發(fa)(fa)酵(jiao)的(de)(de)味道弱。然而，這種不同發(fa)(fa)酵(jiao)工(gong)藝對老(lao)壇(tan)酸菜(cai)(cai)(cai)品質的(de)(de)影響(xiang)仍不清楚。
研究方法：
檢測樣本(ben)：罐式腌漬(zi)(zi)法(LTSC-J)和(he)池(chi)式腌漬(zi)(zi)法(LTSC-P)的老(lao)壇酸菜(cai)鹽水
組學(xue)檢測：16S rRNA基因 V3V4區+ITS1+代謝組
測(ce)序平臺&分析：Illumina NovaSeq+派森諾基(ji)因云(yun)
圖1 LTSC-J和LTSC-P樣品中揮發性風味化合(he)物的差異
圖2 LTSC-J和LTSC-P樣(yang)本的細菌多樣(yang)性、群(qun)落(luo)結構(gou)和生物標(biao)志物
圖3 基于不同工藝細(xi)菌和真菌的共(gong)現網(wang)絡
圖4 微生物群落與風味、環境因素的相關性
圖5 利(li)用PICRUSt2的(de)16S rRNA測序數(shu)據集對老壇酸菜細菌群落的(de)功(gong)能進行(xing)預測
研究結論：
本(ben)(ben)研(yan)究(jiu)對兩(liang)種(zhong)類(lei)型的(de)(de)(de)(de)老(lao)壇(tan)(tan)(tan)酸(suan)菜(cai)的(de)(de)(de)(de)理化性(xing)(xing)質、糖(tang)類(lei)、有(you)機(ji)酸(suan)、氨基酸(suan)、揮發(fa)性(xing)(xing)風(feng)味(wei)(wei)圖譜和微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)群(qun)落進行了研(yan)究(jiu)。與LTSC-P相比，較高的(de)(de)(de)(de)乳酸(suan)含量和揮發(fa)性(xing)(xing)風(feng)味(wei)(wei)化合物(wu)(wu)(wu)濃度是LTSC-J的(de)(de)(de)(de)獨特(te)風(feng)味(wei)(wei)。兩(liang)種(zhong)類(lei)型的(de)(de)(de)(de)老(lao)壇(tan)(tan)(tan)酸(suan)菜(cai)在微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)組(zu)成(cheng)、α多樣(yang)性(xing)(xing)和群(qun)落結構上(shang)的(de)(de)(de)(de)差(cha)異可(ke)能(neng)是由(you)于其(qi)鹽度和發(fa)酵(jiao)環境的(de)(de)(de)(de)差(cha)異所(suo)致。此外，差(cha)異風(feng)味(wei)(wei)化合物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)合成(cheng)可(ke)能(neng)與老(lao)壇(tan)(tan)(tan)酸(suan)菜(cai)的(de)(de)(de)(de)某些細菌(jun)屬(shu)(shu)有(you)關。綜上(shang)所(suo)述，不(bu)同生(sheng)(sheng)產工(gong)藝對老(lao)壇(tan)(tan)(tan)酸(suan)菜(cai)的(de)(de)(de)(de)菌(jun)群(qun)和風(feng)味(wei)(wei)有(you)顯(xian)著影響。本(ben)(ben)研(yan)究(jiu)揭示(shi)了罐池腌制的(de)(de)(de)(de)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)組(zu)成(cheng)和風(feng)味(wei)(wei)特(te)征，提高了我們對兩(liang)種(zhong)類(lei)型的(de)(de)(de)(de)核心功能(neng)細菌(jun)屬(shu)(shu)和真菌(jun)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)認識。但這些風(feng)味(wei)(wei)化合物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)形成(cheng)機(ji)制及其(qi)與老(lao)壇(tan)(tan)(tan)酸(suan)菜(cai)地(di)區微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)群(qun)落的(de)(de)(de)(de)關系仍有(you)待進一步(bu)研(yan)究(jiu)。
