微生物是我们吃的食物的一部分，可以影响我们自己的微生物群，但我们对食物中的微生物知之甚少。现在，研究人员通过对2533种不同食物的宏基因组进行测序，建立了一个“食物微生物组”数据库。他们确定了10899种与食物相关的微生物，其中一半是以前未知的物种，并表明食物相关的微生物平均占成人肠道微生物组的3%左右，占婴儿肠道微生物组的56%。这项研究发表在8月29日的《细胞》杂志上，该数据库是一个开放的资源。
“这是对食物中微生物进行的最大规模的调查，”特伦托大学和米兰欧洲肿瘤研究所的资深作者、计算微生物学家尼古拉·塞加塔(@nsegata)说。“我们现在可以开始利用这一参考来更好地了解食品的质量、保存、安全和其他特征与它们所含的微生物之间的关系。”
传统上，食物中的微生物是通过在实验室中逐一培养来研究的，但这一过程缓慢且耗时，而且并非所有微生物都能轻易培养。为了更全面、更有效地表征食物微生物群，研究人员利用宏基因组学，一种分子工具，使他们能够同时对每种食物样本中的所有遗传物质进行测序。宏基因组学通常用于描述人类微生物组的特征或分析环境样本，但以前尚未用于大规模研究食物。
来自Teagasc、APC Microbiome Ireland和VistaMilk Ireland的共同资深作者和微生物学家保罗·科特(Paul Cotter)说:“食品微生物学家研究食品和检测食品安全已经有一百多年了，但我们没有充分利用现代DNA测序技术。”“这是我们充分利用现有分子技术的新一波研究的起点。”
该团队总共分析了来自50个国家的2533个与食物相关的宏基因组，其中包括1950个新测序的宏基因组。这些宏基因组来自多种食物类型，其中65%来自乳制品，17%来自发酵饮料，5%来自发酵肉类。
这些宏基因组包括10899种食物相关微生物的遗传物质，这些微生物被分为1036种细菌和108种真菌。相似的食物往往含有相似类型的微生物——例如，不同发酵饮料中的微生物群落彼此之间的相似性比发酵肉类中的微生物群落更大——但乳制品之间的差异更大，可能是由于调查的乳制品数量更多。
虽然研究人员没有在食品样品中发现许多明显的致病菌，但他们确实发现了一些可能不太理想的微生物，因为它们会影响食物的味道或保存。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、更令人满意的产品。它还可以帮助食品监管机构确定哪些微生物应该或不应该存在于某些类型的食品中，并验证“当地”食品的身份和来源。
塞加塔说:“令人惊讶的是，一些微生物存在于甚至完全不同的食物中，并发挥着相似的功能。与此同时，我们发现，每个地方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对当地食物的特异性和质量的认识，我们甚至可以使用宏基因组学来验证来自特定设施或地点的食物。”
了解食物微生物组也可能对人类健康产生影响，因为我们吃的一些微生物可能成为我们自身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，研究小组将他们的新数据库与先前测序的19833个人类宏基因组进行了比较。他们发现，与食物相关的微生物物种约占成年人肠道微生物群的3%，占新生儿肠道微生物群的50%以上。
“这表明我们的一些肠道微生物可能直接从食物中获得，或者从历史上看，人类从食物中获得这些微生物，然后这些微生物适应成为人类微生物组的一部分，”塞加塔说。“这似乎只是一个很小的百分比，但这3%可能与它们在我们体内的功能非常相关。”有了这个数据库，我们可以开始大规模调查食物的微生物特性如何影响我们的健康。”
这项研究是MASTER EU联盟的主要成果之一，该联盟是由欧盟资助的一项倡议，涉及14个国家的29个合作伙伴，旨在表征整个食物链中微生物的存在和功能。
科特说:“在未来，我们希望探索这些食物微生物组在不同食物、文化、生活方式和人口方面的多样性。”
