[00114275]食品中微生物风险分析及监控技术

食源性病原微生物目前是威胁我国食品安全的首要风险。通过分子生物学手段可快速、准确、廉价的检测病原微生物,但传统分子生物学技术在食品微生物检测中只能做到靶向检测和事后检测,即在例行检查中只检测种类有限的常规病原微生物,而不在常规检测范围内的病原微生物在爆发食品安全事件后才进行检测,这种靶向性和后验性导致食源性病原微生物检测的遗漏和滞后。另外,传统的分子生物学技术一次实验只能检测一种病原微生物,检测通量低,检测人员工作量大,整体效率低。 针对上述问题,本团队率先应用宏基因组学技术,建立了食源性病原微生物高通量、非靶向的检测体系。通过宏基因组学技术检测体系,可以在一次实验中检测到食物介质中所有的微生物种类,提高了检测的全面性和效率。对不同食物样本、环境样本及患者粪便样品的微生物类群的分析,则可实现病原微生物的溯源分析。 本团队围绕食源性病原微生物宏基因组学技术检测体系,开发了一系列实用性的配套试剂盒和配套分析技术,主要包括不同样品中微生物核酸的提取技术试剂盒、宏基因组学数据分析技术、宏基因组学与营养指标关联分析技术、标志微生物筛选和验证技术、标志微生物可视快速检测技术与试剂盒,溯源分析与风险检测技术等。 推广意义：2013年新西兰恒天然奶粉被爆出肉毒杆菌污染事件,尽管后来证实污染肉毒杆菌并非高致病肉毒杆菌,但是该事件还是在给奶粉市场造成了严重影响。在此事件爆发前,由于肉毒杆菌并非常见乳制品污染物,肉毒杆菌并非进出口乳粉的50项必检条目之一。相关乳业专家称“以前都没听说过含有‘肉毒杆菌’,目前除了恒天然外,也没有听说其他知名乳制品品牌发生过类似事件”。然而肉毒杆菌污染却真实发生了。 从上述例子可以看出当前食品中病原微生物检测体系的一些弊端。由于检测是靶向性的,对于未列入检测指标的病原微生物种类,检测结果中毫无信息,只有等污染事件爆发后再意识到某些“非常规”病原菌污染的可能性,这种“事后检测”无法避免经济损失的造成和对消费者健康的损害。 本团队建立的食源性病原微生物宏基因组学技术检测体系,实现了非靶向检测和事前检测。检测部门通过该技术对食品中所有微生物进行分析,若发现病原微生物,可在食品安全事件爆发前发出污染预警。结合配套的特异性可视快速检测技术及试剂盒、精准检测技术及试剂盒可以将食源性病原微生物造成的损失降至最低。 除了实现预警分析,本团队建立的食源性病原微生物宏基因组学技术检测体系还可进行溯源分析,为实现食品安全事件的溯源和追责提供技术支持。 本项课题可以推广应用到国家和地方各级食品安全监督检测部门、进出口检验检疫部门、相关企业的质量控制部门以及部分科研机构等,该项目的推广可能带来食品微生物检测体系的变革。 技术指标 1、复杂食品介质中微生物核酸的提取技术试剂盒。食品介质中成分复杂,含有许多影响微生物核酸提取和后续实验的干扰物质,本团队开发了两步法试剂盒,第一步从食品介质中分离微生物,第二步提取微生物的基因组。该试剂盒可以避免提取过程中引入的微生物基因组比例变化,保证后续宏基因组学研究的准确性。已开发的试剂盒种类涉及各种乳制品、肉制品、水果蔬菜制品等。 2、肠道微生物基因组及转录组提取技术及试剂盒。肠道内容物和排泄物中的成分比食品成分更加复杂,本团队开发了肠道微生物基因组提取试剂盒,其原理与食品介质微生物提取试剂盒类似。此外,针对部分科研机构的需要,我们还开发了肠道微生物转录组提取试剂盒,可以便于加深入的研究肠道微生物与人体健康的关系。 3、宏基因组学数据分析技术。整合了国内外先进的分析技术,建立了宏基因组学数据分析技术流程（pipeline）,可对外提供技术服务。 4、建立了宏基因组学与营养健康指标的关联性分析技术,通过对本团队历史数据以及在线数据进行分析和结果整合,初步建立了相应的数据库。 5、建立了复杂介质中指示微生物,标志微生物的筛选及验证技术。 6、标志微生物的特异性可视快速检测技术及试剂盒的开发。微生物恒温定性检测技术体系,通过外源修饰,结合胶体金免疫层析试纸条,建立了以恒温技术为基础的核酸试纸条检测技术,能够对扩增产物进行一次性直观判定,有效避免核酸交叉污染问题,实现特征微生物可视快速检测。 7、标志微生物的精准检测技术及试剂盒的开发。利用LAMP线性扩增技术,实现了低丰度标志微生物精准检测技术。 8、食品中微生物的溯源分析及风险监控技术的开发。建立了依据宏基因组学分析结果进行食品病原微生物溯源分析和风险监控技术,可对外提供技术服务。 预算及效益分析： 本项目各类基因组提取试剂盒成本约1000元/个（100次）;微生物特异性可视快速检测试剂盒和精准检测试剂盒成本约1500元/个（100次）;生物信息学技术服务的成本约200-500元/项。 由于本项目可以有效解决当前食品种病原微生物检测的弊端,因此本项目可在食品安全监控部门和食品企业有非常广泛的应用,如本项目建立的方法进入食品微生物检测的国家标准,则该项目的产品将在我国大范围推广,带来上亿的经济效益,市场前景非常巨大。 本研究团队的微生物风险分析及监控技术检测技术的研究由“863”,“北京市科技新星”等重大项目资助进行,并已发表论文十余篇,培养博士生3名和硕士生5名。 本项目的部分成果已在国家食品安全风险评估中心、上海市进出口检验检疫局进行试推广,取得了良好的效果。 成果来源：中国农业大学