微生物是我们消费食物的一部分，并且可以影响我们自身的微生物组，但我们对食物中存在的微生物的了解仍然有限。研究人员现在通过对2,533种不同食物的宏基因组进行测序，创建了一个专注于“食品微生物组”的数据库。在此过程中，他们发现了10,899种与食物相关的微生物，其中一半是未知物种。他们的发现表明，食物相关的微生物平均占成年人体肠道微生物组的约3%和婴儿肠道微生物组的56%。该研究于8月29日发表在《Cell》期刊上，数据库向公众开放。
“这代表了对食品中微生物的最大调查，”共同资深作者、特伦托大学和米兰欧洲肿瘤研究所的计算微生物学家尼科拉·塞加塔表示。”有了这个参考，我们可以更好地理解如质量、保存和安全等食品属性与其内部微生物之间的关系。”
历史上，研究人员通过在实验室中单独培养微生物来研究食品微生物。然而，这种方法速度较慢，并且并非每种微生物都能容易培养。为了更有效地研究食品微生物组，研究人员利用了宏基因组学，这是一种允许他们同时测序每个食品样本中所有遗传物质的技术。尽管宏基因组学已被广泛用于分析人类微生物组和环境样本，但此前尚未在大规模食品中应用。
“食品微生物学家已经研究食品安全和质量超过一个世纪，但我们并没有充分利用现代DNA测序技术，”共同资深作者、Teagasc、APC微生物组爱尔兰和VistaMilk爱尔兰的微生物学家保罗·科特表示。”这只是我们领域新纪元的开始，充分利用现有的分子技术。”
研究团队分析了来自50个不同国家的2,533个与食品相关的宏基因组，包括1,950个新测序的宏基因组。样本涵盖了多种食品类型，其中65%来自乳制品，17%来自发酵饮料，5%来自发酵肉制品。
宏基因组中含有来自10,899种与食品相关微生物的遗传物质，这些微生物被分类为1,036种细菌和108种真菌。类似类型的食物发现了类似的微生物；例如，不同发酵饮料中的微生物群落相似度较高，而在发酵肉类中则相对较低。然而，乳制品之间的多样性更大，这可能是由于审查的乳制品种类更多。
尽管研究人员在食品样本中没有检测到许多已知的有害细菌，但他们确实发现了一些可能对食品风味或保存产生负面影响的微生物。确定哪些微生物适合不同类型的食物，可以帮助大规模和小规模的生产者制造出更可靠和更具吸引力的产品。此外，这些知识可能帮助食品监管者在特定食品类型中确定可接受和可疑的微生物，并验证“本地”食品的真实性。
“一个值得注意的发现是，某些微生物在不同食品中表现出相似的功能，同时每个地方或农场的食品又展现出独特特征，”塞加塔指出。”这至关重要，因为它可以增强我们对地方食品的独特性和质量的理解，我们甚至可以利用宏基因组学来验证来自特定设施或地区的食品。”
了解食品微生物组也可能影响人类健康，因为我们摄入的一些微生物可能成为我们自身微生物组的稳定组成部分。为了探索食品相关微生物与人类微生物组之间的关系，研究团队将他们的新数据库与19,833个先前测序的人类宏基因组进行了比较。他们的分析揭示，食品相关的微生物种类大约占成年人的肠道微生物组的3%和新生儿肠道微生物组的50%以上。
“这表明我们肠道微生物的部分可能直接来源于食物，或者历史上人类群体从饮食中获得了这些微生物并将其适应到他们的微生物组中，”塞加塔解释道。”虽然这看起来是一个小比例，但这3%在我们身体功能中可能扮演重要角色。通过这个数据库，我们可以开始大规模评估食品微生物特征如何可能影响我们的健康。”
该研究是MASTER EU联盟的关键成果，该计划由欧盟资助，涉及来自14个国家的29个合作伙伴，旨在描述整个食品供应链中的微生物。
“未来，我们希望研究这些食品微生物组与各种食品、文化、生活方式和人群之间的多样性，”科特补充道。
