Cell重磅：史上最大规模研究，揭开人类食物中的微生物群及其对健康的影响

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

微生物在食品科学的历史中扮演着至关重要的角色。 人类一直面临着微生物导致的食物中毒和腐败的风险，因此，人们不断改进食物保存技术（例如烹饪、盐腌和发酵），以达到当前的食品安全、质量和产量标准。

对植物、奶制品和肉类进行发酵是一个动态过程，可以通过控制潜在有害细菌来提高食品产品的质量、多样性和安全性，并改善其感官特性和健康促进特性。 即使在不存在潜在致病菌的情况下，食品中的微生物多样性也是不均匀的，从单一的微生物群（例如用工业选育的起始菌种发酵的食品）到复杂的微生物群。

微生物是我们所摄入的食物的一部分，可以影响我们自己的肠道微生物组，因此，描述食物相关微生物群，有助于改善食物并了解其对人类健康的影响，但我们对食物中的微生物仍知之甚少。

2024年8月29日，意大利 特伦托大学等机构的研究人员在国际顶尖学术期刊Cell上发表了题为：Unexplored microbial diversity from 2,500 food metagenomes and links with the human microbiome 的研究论文。

该研究通过对2533种不同食物进行宏基因组测序，开发了一个“食物微生物组”数据库（cFMD）， 确定了10899个食物相关微生物，其中一半是之前未知物种，此外，食物相关微生物平均占据成年人肠道微生物组的3%左右，占据儿童肠道微生物组的8%左右，占据新生儿肠道微生物组的56%左右。 cFMD数据库 扩展了我们对于食物相关微生物组及其在塑造人类微生物组中作用的认知，并支持未来将宏基因组学用于食品质量、安全和认证。

该研究的领导者、计算微生物学家Nicola Segata教授表示， 这是对食物中微生物所做的最大规模的调查，现在我们可以开始利用这一参考来更好地理解食物的质量、保存、安全及其它特性与它们所含有的微生物之间的联系。

传统上，研究食物中的微生物都是在实验室里一个一个地培养，但这个过程既耗时又耗力，而且并不是所有的微生物都能在实验室中被培养。 为了更全面、更有效地表征食物微生物组，研究团队利用了宏基因组学，同时对每个食物样本中的所有遗传物质进行测序。宏基因组学常用于人类微生物组的特征分析或环境样本分析，但尚未用于大规模研究食物。

在这项最新研究中，研究团队分析了来自50个国家的2533个食物相关的宏基因组，其中包括1950个新测序的宏基因组。这些宏基因组来自各种食物类型，其中65%是乳制品来源，17%是发酵饮料，5%是发酵肉类。这些宏基因组包括来自10899种食物相关微生物的遗传物质，这些微生物分为1036种细菌和108种真菌。

研究团队发现，相似的食物往往含有相似的微生物类型，例如，不同发酵饮料中的微生物群之间的相似性高，咖啡、康普茶和普洱茶的微生物与酒精饮料中微生物相似。乳杆菌在乳制品中尤其普遍，但具体组成有所不同，荷兰蓝纹奶酪与意大利马苏里拉奶酪就包含不同的乳杆菌类型。

虽然该研究没有在食物样本中发现太多明显的致病菌，但也确实发现了一些可能不太有利的微生物，这些微生物的存在会影响食物的风味或保存。

了解哪些微生物“属于”不同类型的食物可以帮助生产者（无论是工业生产者还是小规模生产者）生产出更一致和更令人满意的产品。这 还可以帮助食品监管机构确定哪些微生物应该和不应该出现在某些类型的食品中，并鉴定“本地”食品的身份和来源。

Nicola Segata教授表示，令人震惊的是，一些微生物存在并在甚至完全不同的食物中发挥相似功能，同时，该研究还表明，每个“本地”设施或农场的食物都有独特的特征 。这很重要，因为它可以进一步提高“本地”食品的特异性和质量，甚至可以使用宏基因组学来鉴定来自特定设施或地点的食品。

了解食物微生物组也可能对人类健康产生影响，因为我们通过食物吃下的一些微生物可能会成为我们自身肠道微生物组的稳定成员。为了检查食物相关微生物和人类微生物组之间的重叠，研究团队将他们建立的“食物微生物组”新数据库与19833个之前测序的人类宏基因组进行了比较，结果显示，食物相关微生物种类占据成年人肠道微生物组的约3%，占据儿童肠道微生物组的8%，占据新生儿肠道微生物组的56%。

Nicola Segata教授表示，这些发现表明，我们的肠道微生物群中的一些可能是直接从食物中获得的，或者历史上人类群体从食物中获得这些微生物，然后这些微生物适应环境并成为人类微生物群的一部分 。此外， 有了这个数据库，我们就可以开始大规模调查食物微生物特性如何影响我们的健康。

论文链接：

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)00833-X