2022年06月08日

菌种风险一查便知

科学大数据库守护食品安全

“在影响食品安全的三大要素中,微生物是最重要的因素,60%以上的食物中毒是由致命微生物引起。”中国工程院院士、广东省科学院微生物研究所名誉所长吴清平一直潜心微生物学科研究,他深知微生物危害是食品安全的首要威胁。

面对潜在的安全风险,10多年来,他带领科研团队深入研究,以“大数据-菌种基因-新靶标-控制关键技术”为主线,构建起中国食品微生物安全科学大数据库,有效解决我国食品微生物安全的重要技术问题,使微生物污染率下降90%以上。该成果已推广至全国6000余家食品企业。

建成全球最大单库风险识别数据库

核心种质和系统组学大数据缺乏、高毒力持留基因型(HVPG)危害与传播规律不清、不同食品行业的HVPG精准防控技术体系尚未建立……食品安全领域中,一系列尚未解决的关键问题,制约了我国食品安全体系建设。

意识到微生物在食品安全领域的重要性,吴清平和团队致力于构建中国食品微生物安全科学大数据库,希望以此解决食品卫生安全问题,实现对整个国家食品安全的风险识别。

“我们按照东北区、华北区、华南区、中南区、西南区和西北区六大行政区,进行了全国范围内的采样以及综合分析,其中华南区还包括澳门、香港。”吴清平介绍,在此基础上,团队构建起6个数据库:风险识别数据库、菌种资源数据库、分布数据库、全基因组数据库、条码指纹数据库、溯源追踪数据库。

“通过数据库,可以呈现中国食品微生物安全整体风险水平,同时发现主要污染的致病微生物是什么。”他说,原来我国以菌种为识别单位,这次深入到基因型的水平进行识别,更加清晰地认知到我国面临的主要食品微生物安全风险。

在构建科学大数据库的基础上,科研人员可以进一步研究食品危害是如何形成的,有助于未来对微生物的控制。“我们建成的单库风险识别数据库是全球最大的,菌种量最多、单库的测序量也最大。我们测序了2万多株实验性致病微生物,才找到它的基因型,并由此挖掘出接近200个新的检测靶标,顺利实现对实验性致病菌检测全覆盖。”吴清平介绍。

科学大数据库的建立为进一步开展微生物研究与产业应用奠定了基础,团队开始推动从科学大数据库构建到产业防控应用的系统性探索,研发了食源性致病菌和病毒的高通量快速检测技术及检测芯片,推动相关产业实现检测全覆盖。

微生物污染率下降90%以上

食品工业是我国第一大制造业,保障食品安全是食品工业发展的根本。科学大数据库构建后,针对不同的食品行业加工技术,团队与全国食品行业龙头企业开展深度合作研究,创建不同行业的HVPG精准防控关键技术和体系,开创了应用科学大数据解决关键问题的新模式。“安全控制技术覆盖了我国主要的食品产业链,使微生物污染率下降90%以上,为食品安全保障提供强有力的支持。”吴清平说。

“企业分离出任何一个菌种,对照我们的数据库,就可以知道它的危害性、分布情况和处理分离方式等。”吴清平表示,食品企业可以在生产加工链条中设置关键控制点,并在该点建立数据库。当企业数据库与中国食品微生物安全科学大数据库链接时,在线监控系统就能自动识别风险水平,为企业控制生产环节提供参考。

该研究项目实现了我国多个首次:首次建成我国最大、具代表性和国际影响力的食品微生物安全科学大数据库,明确我国大宗食品及产业链中系统风险;首次建成具有代表性及组学信息特征的标准菌种资源库,打破了发达国家对核心菌种的垄断。挖掘特异性分子靶标184个,摆脱了对国外检测靶标的依赖,灵敏度提高5~10倍、检测时间缩短70%以上……

据统计,目前项目成果已推广至全国6000余家食品企业。在广东,10家应用该成果的单位近3年新增销售额109.09亿元,新增利润15.70亿元。

“更重要的是,该项目全面提升了我国食品产业微生物安全保障水平,引领国家食品微生物核心种质和科学大数据创制。”吴清平强调,“只有将珍贵的资源库、核心关键数据掌握在自己手中,才能甩掉‘卡脖子’的手。”

下一步,团队将继续完善食品微生物安全科学大数据库,将数据库进一步延伸到农业微生物、环境微生物、医药微生物、大气空间微生物、水生微生物、海洋微生物等领域。计划在未来5年将菌种保有量提升至20万株,10~15年提升至100万株,届时数据库菌种保有量将占全球总菌种量的30%左右。

(据《科技日报》)

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