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微生物大数据助力智慧监管——专访广东省微生物研究所所长、环凯公司学术带头人吴清平院士

       “影响食品安全的因素主要有三个:微生物、化学和物理因素。从国际情况来看,60%以上的食品安全问题都由微生物引起。”中国工程院院士、广东省微生物研究所所长、环凯公司学术带头人吴清平表示,微生物与人类健康息息相关。近年来,他一直致力于微生物基础性、理论性研究工作,积极推动构建中国食品微生物安全科学大数据库,并使之与食品安全监管部门的数据库互联互通,以提升监管部门的监管效率,辅助决策。

       “依托大数据开展智慧监管是食品安全监管的发展趋势,科研要为提升监管效率服务。”近日,环凯公司学术带头人吴清平院士就微生物研究助力食品安全智慧监管话题接受了本报记者的专访。

 

微生物是把“双刃剑”

 

       微生物对食品安全的影响可谓“双刃剑”:既有可能引发食源性疾病,又在提高农产品产量和品质、保障畜禽产品安全等方面发挥着重要的作用。

       吴清平介绍,易引发食品安全问题的微生物有三种:一种是沙门菌、葡萄球菌等食源性致病菌;另一种是肠道病毒、甲肝病毒等病毒;第三种是由产毒真菌所产生的黄曲霉毒素等微生物毒素。“这几类微生物种类多、生成快、易变异,而且很顽固。即便微生物本身已经被杀死,其污染产生的毒素依然存在,同样可能造成食品安全问题。”因此,吴清平强调,在食品安全工作中,对微生物必须给予足够重视。

       但与此同时,微生物在保障我国粮食安全方面还发挥着“开源”和“节流”的重要作用。吴清平解释,“开源”是说微生物本身就是我们食物的重要来源。比如,食用菌以其丰富的蛋白质、氨基酸及维生素含量成为重要的营养食品,在我国年产量达3400万吨以上,年产值超过2000亿元,被誉为“耕地之外的重要粮仓”。“节流”则体现为农业微生物在秸秆等农业有机废弃物向食用菌、有机肥等资源转化的过程中发挥关键作用,能够在实现增值的同时减少耕地占用。

       此外,我国每年由于真菌毒素污染造成的粮食经济损失超过850亿元,而微生物在真菌毒素防控、脱毒等方面应用潜力巨大。吴清平表示,发掘和构建降解毒素和杀灭产毒素真菌的微生物菌种,研发真菌毒素防控关键技术,是保障我国粮食安全和食品安全的重要手段之一。

 

基础研究提升“监管力”

 

       日前,一则“荷兰婴幼儿配方乳粉遭阪崎肠杆菌污染”的新闻引发公众关注。近年来,世界各地发生过多起阪崎肠杆菌污染婴幼儿配方乳粉事件,阪崎肠杆菌已被世界卫生组织和许多国家确定为引起婴幼儿死亡的重要致病菌。“现在研究发现,阪崎肠杆菌是一个属,里边还包括7个种,而且这7个种各自的致病性都很强。”吴清平介绍,随着对阪崎肠杆菌的科学认识更加深入,其所涉及的食品安全相关准则和检测方法等都要随之改进。同时,科学界还要通过基础研究来预测其未来的发展,以便积极应对可能出现的新风险。吴清平强调:“在1000多万种微生物中,人类已认识的不超过2%。保障食品安全不仅需要监管部门和企业履行责任,还要加强食品方面的基础科学研究。

     “每年春季都是诺如病毒感染的高发期。多年来,吴清平一直在做诺如病毒的研究工作,但诺如病毒防控仍然是一项难题。“我们对它的认知还不够,要了解它的变化在什么方面;它对人有致病作用,但在其他地方却不能繁殖,所以我们要研究它的基因组,看它究竟在食品中怎样变化。”吴清平表示,加强系统性和理论性研究、了解不同食品的主要病原微生物,有利于提升监管水平,“必须要能发现它、认识它,然后才能打败它。”

 

数据库辅助决策管理

 

     “微生物污染风险贯穿了食品生产的全过程,每一个细微的微生物污染都可能酿成大问题。”吴清平强调,食品生产企业在生产的各个环节都要加强食源性致病微生物的控制。近年来,他一直致力于推动食源性致病微生物数据库的建立,且已在一些大型企业建立了微生物风险识别数据库。

       吴清平介绍,数据库中的信息覆盖生产各环节,包含原材料、饮用水水源、生产空间、产品包装物及操作工人可能携带的微生物种类、含量以及可能造成的危险。他特别指出,特定环境往往繁育特定微生物,考虑到不同工厂所处的环境不同,各个工厂应建立基于自身环境的、个性化的数据库。这样的数据库建成后,一方面能够实现产品合格率和数据库的关联,配合每个环节的监测系统,更有效地进行食品安全管理工作,提升产品质量;另一方面,将企业数据库与食品安全监管部门的数据库相关联,能够对食品安全风险及时预警,提升监管部门的监管效率,辅助决策管理。“一旦食品安全问题发生,如果没有可溯源的生产数据,对问题食品是全部销毁还是部分销毁,监管部门很难做出决策。”吴清平说。

       近年来,吴清平还组织建立了食源性致病微生物的菌种资源库和全基因组数据库,且正在建设食源性致病微生物分子溯源数据库。这些数据库间可以实现互联互通,如果在某个企业检查出某个菌种,通过数据关联,一方面可追踪、获知其来源;另一方面可以快速掌握该菌种的危害性。

       此外,建设中国食源性致病微生物标准菌种库也已提到日程上来。“我们目前用的是国外的标准菌种库,因为没有自主知识产权,我国在此方面的国际话语权较弱。而且,中国的菌种和其他国家的菌种还存在差异。”吴清平希望能建立适应中国实际的标准菌种库,并借此来挖掘靶标,以建立自有知识产权的高端技术和检测标准,最终服务于产业发展和食品安全智慧监管。

 

延伸阅读:加强系统创新研究 抢占“微”产业战略高地

       如今,微生物技术正渗透到医药、农业、能源、精细化工、环境保护等几乎所有的工农业领域,形成一条蔚为壮观的“微”产业链。然而,我国的微生物系统创新研究基础却比较薄弱,大多属于跟踪型、分散性研究,缺乏明确重大科学问题和战略性新兴产业导向的基础研究计划布局和顶层设计,这与欧美发达国家的生物资源研究和开发战略形成鲜明反差。“如不及时加以重视,我国将丧失在生物信息时代抢占国际创新高地、引领微生物战略性新兴产业发展的历史性机遇。”吴清平呼吁,我国亟须强化微生物系统重大研究创新,聚焦微生物战略新型产业发展。

       为此,吴清平提出,首先要加强食品微生物资源研究,为产业发展提供科学基础和技术支撑。如:建立涵盖各类型食品的微生物样品库;利用微生物组学分析和高通量/内涵筛选表征技术建立食品深加工、高效酿造、水产食品增效等微生物菌种的资源与生物信息库,掌握重要微生物的生态分布和系统进化演化规律;建立高效生产性状和功能属性评价的技术体系,培育一系列具有高转化效率和良好功能属性的微生物菌种,实现优良微生物菌种的升级换代;开展微生物菌种—环境/宿主的相互作用和机制研究,解析微生物呈现优良性状的生物学机制。

       其次,还要创新现有的微生物分离培养技术,突破微生物资源分离培养的技术瓶颈,加强传统食品发酵功能微生物、药源微生物、海洋微生物和人体微生物等战略资源的发掘和保护,并利用微生物组学技术、基因编辑技术等现代生物技术,加强微生物生物信息研究和微生物核心功效成分研发,创制出高附加值的可以精准服务于人类健康的生物医药、检测诊断芯片和功能食品等新产品。

 

文章转载自:中国医学报

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