省微生物研究所：構(gòu)建中國食品微生物安全科學(xué)大數(shù)據(jù)庫 為食品衛(wèi)生安全保駕護(hù)航

文/馮海波

[導(dǎo)語]

在影響食品安全的三大要素中，微生物是最重要的因素。根據(jù)統(tǒng)計，我國60%以上的食物中毒都是由致命微生物引起的。為此，中國工程院院士、廣東省科學(xué)院微生物研究所（以下簡稱“省微生物研究所”）名譽(yù)所長吳清平帶領(lǐng)科研團(tuán)隊開展深入研究，以“大數(shù)據(jù)—菌種基因—新靶標(biāo)—控制關(guān)鍵技術(shù)”為主線，構(gòu)建了中國食品微生物安全科學(xué)大數(shù)據(jù)庫，有效解決了我國食品微生物安全的重要技術(shù)問題，顯著提升防控效率，使微生物污染率下降90%以上?！爸袊称肺⑸锇踩茖W(xué)大數(shù)據(jù)庫構(gòu)建及其創(chuàng)新應(yīng)用”項目獲得2021年度廣東省科技進(jìn)步獎特等獎。

建立菌種保有量12萬株的食品微生物安全資源庫

吳清平院士表示，在食品安全領(lǐng)域，微生物問題是長期存在的問題，微生物危害是食品安全的首要威脅。一直以來，我國食品微生物安全中存在著核心種質(zhì)和系統(tǒng)組學(xué)大數(shù)據(jù)缺乏、高毒力持留基因型(HVPG)危害與傳播規(guī)律不清、高通量靶向HVPG檢測和控制技術(shù)與裝備亟須突破、不同食品行業(yè)的HVPG精準(zhǔn)防控技術(shù)體系尚未建立等一系列關(guān)鍵問題，制約了我國食品安全體系建設(shè)。

面對潛在的安全風(fēng)險，如何建立高效的控制機(jī)制，實現(xiàn)對微生物的精準(zhǔn)識別？自2007年起，吳清平院士帶領(lǐng)團(tuán)隊展開系統(tǒng)性科研攻關(guān)，希望通過構(gòu)建食品微生物安全科學(xué)大數(shù)據(jù)庫，解決食品衛(wèi)生安全的問題。經(jīng)過10多年的努力，團(tuán)隊按照東北區(qū)、華北區(qū)、華南區(qū)、中南區(qū)、西南區(qū)和西北區(qū)六大區(qū)域，進(jìn)行了大范圍的采樣以及綜合分析；在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了風(fēng)險識別數(shù)據(jù)庫、菌種資源數(shù)據(jù)庫、分布數(shù)據(jù)庫、全基因組數(shù)據(jù)庫、條碼指紋數(shù)據(jù)庫、溯源追蹤數(shù)據(jù)庫等6個數(shù)據(jù)庫。通過數(shù)據(jù)庫，可以呈現(xiàn)中國食品微生物安全整體風(fēng)險水平，以及發(fā)現(xiàn)主要污染的致病微生物。

吳清平院士介紹，多年來團(tuán)隊成員采集了一手微生物樣本4.5萬余份，足跡遍布全國；隨后的菌種分離鑒定同樣工作量巨大——建立起菌種保有量達(dá)12萬株、單庫體量國際最大的食品微生物安全與健康菌種資源庫。“建成的單庫風(fēng)險識別數(shù)據(jù)庫是全球最大的，菌種量是最多的，單庫的測序量也是最大的。原來我國是以菌種為識別單位的，這次深入到了基因型的水平進(jìn)行識別，使得我們可以更加清晰地認(rèn)知到我國面臨的主要食品微生物安全風(fēng)險?！?/p>

推動食品安全精準(zhǔn)防控及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

科學(xué)大數(shù)據(jù)庫的建立，為進(jìn)一步開展微生物研究與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用提供了良好的平臺。在此基礎(chǔ)上，吳清平團(tuán)隊著力推動從大數(shù)據(jù)庫構(gòu)建到產(chǎn)業(yè)防控應(yīng)用的系統(tǒng)性探索，研發(fā)了食源性致病菌和病毒的高通量快速檢測技術(shù)及檢測芯片，推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)檢測全覆蓋。系統(tǒng)探明了HVPG的主要型別，明確了我國食品安全防控的關(guān)鍵；闡明了主要HVPG持留和危害形成機(jī)制，實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)鏈中精準(zhǔn)溯源。同時，創(chuàng)制了系列靶向HVPG高效控制技術(shù)，提高控制效率1～2倍。

針對不同食品行業(yè)加工技術(shù)，吳清平團(tuán)隊與全國食品行業(yè)龍頭企業(yè)開展深度合作研究，創(chuàng)建了不同行業(yè)的HVPG精準(zhǔn)防控關(guān)鍵技術(shù)和體系，開創(chuàng)了應(yīng)用科學(xué)大數(shù)據(jù)解決關(guān)鍵問題的新模式。安全控制技術(shù)覆蓋了我國主要食品產(chǎn)業(yè)鏈，使微生物污染率下降了90%以上，為食品安全保障提供了強(qiáng)有力的支持。食品企業(yè)可以在生產(chǎn)加工鏈條中設(shè)置關(guān)鍵控制點，并在該點建立數(shù)據(jù)庫。當(dāng)企業(yè)數(shù)據(jù)庫與中國食品微生物安全科學(xué)大數(shù)據(jù)庫進(jìn)行鏈接時，在線監(jiān)控系統(tǒng)就能自動識別風(fēng)險水平，為企業(yè)控制生產(chǎn)環(huán)節(jié)提供參考。

全面提升我國食品產(chǎn)業(yè)微生物安全保障水平

食品工業(yè)是我國第一大制造業(yè)，保障食品安全是食品工業(yè)發(fā)展的根本。吳清平院士2021年獲得省科技進(jìn)步獎特等獎的項目實現(xiàn)了我國多個首次：首次建成我國最大、具代表性和國際影響力的食品微生物安全科學(xué)大數(shù)據(jù)庫，明確我國大宗食品及產(chǎn)業(yè)鏈中系統(tǒng)風(fēng)險；首次建成具有代表性及組學(xué)信息特征的標(biāo)準(zhǔn)菌種資源庫，打破了發(fā)達(dá)國家對于核心菌種的壟斷；首次挖掘出特異性分子靶標(biāo)184個，擺脫了對國外檢測靶標(biāo)的依賴，同時檢測靈敏度提高5～10倍、檢測時間縮短70%以上……

該項目成果已推廣至全國6000余家食品企業(yè)。在廣東，近三年有10家應(yīng)用該成果的單位新增銷售額109.09億元，新增利潤15.70億元。該項目的實施，創(chuàng)制出不同食品行業(yè)微生物安全靶向高效防控關(guān)鍵技術(shù)與體系，全面提升了我國食品產(chǎn)業(yè)微生物安全保障水平，相關(guān)成果明確了我國食品安全防控的關(guān)鍵，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈中精準(zhǔn)溯源；所建立的微生物溯源系統(tǒng)向企業(yè)等專業(yè)用戶開放，能夠幫助用戶快速了解病菌的基本信息及防控知識；引領(lǐng)了國家食品微生物核心種質(zhì)和科學(xué)大數(shù)據(jù)創(chuàng)制，領(lǐng)銜建立了國家微生物種業(yè)戰(zhàn)略創(chuàng)新聯(lián)盟，并在脫貧攻堅與鄉(xiāng)村振興中發(fā)揮了重要作用。

吳清平院士表示，下一步，其團(tuán)隊將繼續(xù)完善食品微生物安全科學(xué)大數(shù)據(jù)庫，將數(shù)據(jù)庫進(jìn)一步延伸到農(nóng)業(yè)微生物、環(huán)境微生物、醫(yī)藥微生物、大氣空間微生物、水生微生物、海洋微生物等領(lǐng)域，計劃在未來5年將菌種保有量提升至20萬株，10～15年提升至100萬株。屆時，數(shù)據(jù)庫的菌種保有量將占全球總菌種量的30%左右，進(jìn)一步提升我國微生物科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)水平。