查一查就知道菌株风险 大科学数据库保障食品安全

10多年来，团队以“大数据-菌株基因-新靶标-关键控制技术”为主线，构建了中国食品微生物安全科学大数据库，有效解决了中国食品微生物安全的重要技术难题，防控效率显著提升，微生物污染率降低90%以上。这一成果已经推广到中国6000多家食品企业。

“在影响食品安全的三个因素中，微生物是最重要的因素，超过60%的食物中毒是由致命的微生物引起的。”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致力于微生物学的研究。他知道微生物危害是食品安全的主要威胁。

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-菌株基因-新靶标-关键控制技术”为主线，构建了中国食品微生物安全科学大数据库，有效解决了中国食品微生物安全的重要技术难题，防控效率显著提高，微生物污染率降低90%以上。这一成果已经推广到中国6000多家食品企业。

近日，“中国食品微生物安全科学数据库建设及创新应用”项目获得2021年广东省科技进步特等奖。

建成全球最大的单库风险识别数据库

缺乏核心种质和系统学的大数据，高毒力持续基因型(HVPG)的危害和传播规律尚不明确，高通量靶向HVPG检测和控制技术装备亟待突破，不同食品行业缺乏精准的HVPG防控技术体系……在食品安全领域，一系列尚未解决的关键问题制约着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，吴清平和他的团队致力于建设中国食品微生物安全大科学数据库，希望通过这个科学数据库解决食品卫生安全问题，实现全国食品安全的风险识别。

“我们按照东北、华北、华南、中南、西南、西北六个行政区进行了全国范围的采样和综合分析。华南还包括澳门和香港。”据吴清平介绍，在此基础上，团队构建了风险识别数据库、菌株资源数据库、分布数据库、全基因组数据库、条形码指纹数据库、溯源数据库六大数据库。

“通过数据库，可以呈现我国食品微生物安全的整体风险水平，了解主要污染的病原微生物有哪些。”他说，“原来我们国家是用菌株作为鉴定单位的。这次深入到基因型层面进行鉴定，使我们更加清晰地认识到我国面临的重大食品微生物安全风险。”

在建立大型科学数据库的基础上，研究人员可以进一步研究食品危害是如何形成的，明确危害机理，有助于未来控制微生物。“我们建立的单库风险识别数据库是世界上最大的，单库中菌株数量最多，测序量最大。我们对20，000多种实验病原微生物进行了测序，以找到它们的基因型。从而挖掘出近200个新的检测靶标，成功实现了实验致病菌检测的全覆盖。”吴清平介绍。

该大型科学数据库的建立为进一步的微生物研究和工业应用奠定了基础。团队开始推进从大科学数据库建设到工业防控应用的系统化探索，研发了食源性致病菌和病毒的高通量快速检测技术和检测芯片，推动相关行业的全检测覆盖。

微生物污染率下降了90%以上

食品行业是我国最大的制造业，保障食品安全是其发展的基础。吴清平介绍说：“我们的系统找出了HVPG的主要类型，明确了食品安全预防的重点

大科学数据库建设完成后，团队针对食品行业的不同加工工艺，与全国食品行业龙头企业进行深度合作研究，创建了不同行业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。“安全控制技术覆盖中国主要食品产业链，降低微生物污染率90%以上，为食品安全提供有力支撑。”吴清平说。

“如果企业分离出任何菌株，通过与我们的数据库进行比对，我们就可以知道它的危害性、分布、处理和分离方法。”吴清平说，食品企业可以在生产加工环节设置关键控制点，并在这个点建立数据库。当企业数据库与中国食品微生物安全科学数据库链接后，在线监测系统可自动识别风险等级，为企业控制生产过程提供参考。

建立这样一个拥有12万株、世界上最大体积的食品微生物安全与健康菌种资源库，实属不易。仅以采样为例，据吴清平介绍，自2007年组建200多人的团队以来，团队成员采集了近4.5万份第一手微生物样本，遍布全国各地；后续的菌株分离鉴定工作量也是巨大的。“采样、分离、鉴定，这些都是很基础的工作，需要有愿意坐冷板凳的奉献精神。正是有了研究人员的贡献和努力，我们才能建造它。”吴清平说。

该研究项目实现了国内多个第一：首次建成了国内最大、最具代表性和国际影响力的食品微生物安全科学数据库，明确了我国大宗食品和产业链中的系统性风险；首次建成具有代表性和组学信息特征的标准菌株资源库，打破了发达国家对核心菌株的垄断。挖掘出184个特异性分子靶标，摆脱了对外来检测靶标的依赖，灵敏度提高了5-10倍，检测时间缩短了70%以上.

成果已推广至全国6000余家食品企业

据统计，获奖项目“中国食品微生物安全科学数据库建设与创新应用”已推广至全国6000多家食品企业。在广东，近3年来已有10家公司应用了这一成果。

“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，引领了国家食品微生物核心种质和科学大数据创制，领衔建立了国家微生物种业战略创新联盟，并在脱贫攻坚与乡村振兴中发挥了重要作用。”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。”

“其实现在也只是万里长征走完第一步。”吴清平告诉记者，“不仅要识别微生物的过去、现在，还要预测微生物未来的变化，在食品安全领域，我们将继续往全基因组进行研究。”

吴清平透露，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。

“推进中国微生物菌种基因的大科学装置建设，提升我国微生物科学研究和产业水平，立足于国际前沿，并吸引高端人才。”在吴清平的规划中，还将建立面向公众开放的微生物安全与健康网络平台，以丰富的科普内容向公众普及微生物安全健康知识。

“现在是我国科学家做科研、创新最好的时期，国家将科技创新摆到了前所未有的高度。”这些年来，吴清平最大的感受是，国家的支持，使得科研人员能够专心、潜心进行创新，推进成果产业化。