迄今为止进行的大量研究表明，利用元组学方法追踪食物链中的微生物群落具有很大的潜力。
编译：微科盟小木，编辑：微科盟居居、江舜尧。
导读微生物存在于食物链中，并以积极和消极的方式影响食品的质量和安全。识别和理解这些微生物群落的行为有助于在公共卫生和食品行业环境中实施预防或纠正措施。目前依赖于培养的微生物分析非常耗时，并且只针对特定的微生物亚群。然而，更多地使用无需培养的元组学方法有可能促进对食物链中微生物群落的全面表征。事实上，这些方法在促进疫情调查、确保食品真实性、评估抗菌素耐药性的传播、追踪发酵和加工过程中的微生物动态以及揭示食物链中影响食品质量和安全的因素方面显示出潜力。本综述探讨了基于群落的方法，特别是基于测序的元组学方法的应用，以表征食物链中的微生物群落。
论文ID
原名：Next-GenerationFoodResearch:UseofMeta-OmicApproachesforCharacterizingMicrobialCommunitiesAlongtheFoodChain
译名：下一代食品研究：使用元组学方法表征食物链中的微生物群落
期刊：AnnualReviewofFoodScienceandTechnology
IF：14.714
通讯作者：PaulD.Cotter
通讯作者单位：爱尔兰农业部Teagasc食品研究中心
DOI号：10.1146/annurev-food-052720-010751
综述目录
1前言
2微生物在整个食物链中的重要性
2.1品质:风味、质地、发酵和腐败
2.2安全性:病原体和微生物拮抗作用
3微生物表征的传统方法
4元组学方法:群落方法
4.1基于测序的元组学方法
4.2其他元组学方法
4.3基于测序的元组学方法所面临的挑战
5基于测序的元组学方法在食物链中的应用
5.1公共卫生应用
5.2食品行业应用
6总结
7未来的问题
主要内容
表1由不同生物引起的食物腐败的经典示例。
图1当前用于微生物研究的元组学方法。基于测序的方法包括宏遗传学、宏基因组学和宏转录组学，其他基于群落的方法包括宏蛋白质组学和宏代谢组学，这些方法目前被用于人类、环境和食品微生物组的研究。
4.1基于测序的元组学方法:宏遗传学、宏基因组学和宏转录组学
宏遗传学，也称为扩增子测序、分类学、宏条形码，有时也称为16S宏基因组学或16S核糖体RNA(rRNA)基因测序，是一种通过PCR从混合基因组DNA中扩增标记基因的靶向方法。然后直接测序并与参考数据库进行比对，以确定整个微生物群落的分类学组成。16SrRNA基因是细菌鉴定中最常用的基因，普遍存在于细菌中，该基因包含9个高变区，其中部分或全部可通过扩增和测序靶向鉴定相应的细菌分类。类似的方法可以通过靶向18S或23SrRNA基因或rRNA操纵子的内转录间隔区(ITS)应用于真菌。鸟枪法宏基因组学，通常称为宏基因组学，是通过对从混合微生物群落中提取的整个DNA样本进行测序，对微生物种群进行非靶向基因组分析。该方法包括对样本DNA进行片段化，然后制备测序文库，分析所得数据以提供关于整个微生物群落的分类组成和功能潜力的信息。由于宏基因组学的非靶向性，在假设DNA提取方法合适的情况下，可以从样本中获得与各种微生物(包括细菌、病毒、古菌和真菌等单细胞真核生物)有关的信息。
4.2其他元组学方法:宏蛋白质组学和宏代谢组学
5.1.1病原体检测和暴发调查
5.1.2鉴定抗菌素耐药基因
5.1.3食品真实性
5.2.1食品:发酵和非发酵
5.2.2.1环境因素
5.2.2.2食品加工环境
5.2.3食品加工步骤
1.微生物是食品质量和安全的重要贡献者，它们存在于整个食物链中。
2.由于微生物存在于群落中，因此对其进行研究是很有价值的。元组学方法绕过了培养和分离微生物的需要，允许对微生物群落进行更广泛的表征。
4.使用基于测序的元组学方法有望更好地表征食物链中的微生物群，并有助于更好地了解影响食品安全和质量的因素。然而，标准化的工作流程/管道对于允许数据共享和可比性以及在监管和行业层面的广泛采用是必要的。
2.测序产生大量数据。这需要良好的数据管理实践和系统的元数据文件，以促进研究成果的数据共享。此外，用于分析生成数据的生物信息学专业知识目前对于从测序数据中得出准确和正确的解释至关重要。未来的努力将需要集中在精确的、自动化的分析工具上。
4.分析方法的进一步发展要克服元组学方法的挑战，例如宿主DNA损耗和区分微生物群落中活微生物的能力，这样元组学方法将在食品加工链中的微生物表征方面得到更广泛的应用。
5.从宏基因组数据来看，MAGs的恢复可以为更多的单菌株研究让路，这有助于更好地了解食品环境中的常驻微生物群以及导致食品发酵或变质的菌株。此外，利用宏转录组学或宏基因组学以及代谢组学等互补方法，增加对食品环境中微生物功能特性的研究，可以更深入地了解食物链过程中涉及的活性微生物和代谢途径。
6.ONT公司的便携式测序设备可以进行现场测序，这已被证明可用于临床暴发调查和环境采样。这些便携式设备能够快速检测食品生产或食品加工环境中的微生物污染物或病原体。虽然一些研究已经探索了这种可能性，但仍需要与其他测序技术和平台进行进一步比较以确定准确性和可比性。
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