“在影響食品安全的三大要素中，微生物是最重要的因素，60%以上的食物中毒都是由致命微生物引起的。”中國工程院院士、廣東省科學院微生物研究所名譽所長吳清平一直潛心微生物學科研究，他深知微生物危害是食品安全的首要威脅。
面對潛在的安全風險，10多年來，他帶領科研團隊深入研究，以“大數據—菌種基因—新靶標—控制關鍵技術”為主線，構建起中國食品微生物安全科學大數據庫，有效解決了我國食品微生物安全的重要技術問題，顯著提升了防控效率，使微生物污染率下降90%以上。該成果已推廣至全國6000余家食品企業。
近日，“中國食品微生物安全科學大數據庫構建及其創新應用”項目獲得2021年度廣東省科技進步獎特等獎。
建成全球最大的單庫風險識別數據庫
核心種質和系統組學大數據缺乏、高毒力持留基因型(HVPG)危害與傳播規律不清、高通量靶向HVPG檢測和控制技術與裝備亟須突破、不同食品行業的HVPG精準防控技術體系尚未建立……食品安全領域中，一系列尚未解決的關鍵問題，制約了我國食品安全體系建設。
正是意識到微生物在食品安全領域的重要性，吳清平和團隊致力于構建中國食品微生物安全科學大數據庫，希望通過這一科學大數據庫解決食品衛生安全的問題，實現對整個國家食品安全的風險識別。
“我們按照東北區、華北區、華南區、中南區、西南區和西北區六大行政區，進行了全國范圍內的采樣以及綜合分析。其中華南區還包括了澳門、香港。”據吳清平介紹，在此基礎上，團隊構建起了6個數據庫：風險識別數據庫、菌種資源數據庫、分布數據庫、全基因組數據庫、條碼指紋數據庫、溯源追蹤數據庫。
“通過數據庫，可以呈現中國食品微生物安全整體風險水平，以及發現主要污染的致病微生物是什么。”他說，“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行識別，使得我們可以更加清晰地認知到我國面臨的主要食品微生物安全風險。”
在構建科學大數據庫的基礎上，科研人員可以進一步研究食品危害是如何形成的，把危害機理搞清楚，有助于未來對微生物的控制。“我們建成的單庫風險識別數據庫是全球最大的，菌種量是最多的，單庫的測序量也是最大的。我們測序了2萬多株實驗性致病微生物，才找到它的基因型。并因此挖掘出了接近200個新的檢測靶標，順利實現了對實驗性致病菌檢測全覆蓋。”吳清平介紹。
科學大數據庫的建立為進一步開展微生物研究與產業應用奠定了基礎，團隊開始推動從科學大數據庫構建到產業防控應用的系統性探索，研發了食源性致病菌和病毒的高通量快速檢測技術及檢測芯片，推動相關產業實現檢測全覆蓋。
微生物污染率下降了90%以上
食品工業是我國第一大制造業，保障食品安全是食品工業發展的根本。吳清平介紹：“我們的系統探明了HVPG的主要型別，明確了我國食品安全防控的關鍵;闡明了主要HVPG持留和危害形成機制，實現了產業鏈中精準溯源。同時，創制了系列靶向HVPG高效控制技術，提高控制效率1—2倍。”
科學大數據庫構建后，針對不同的食品行業加工技術，團隊與全國食品行業龍頭企業開展深度合作研究，創建了不同行業的HVPG精準防控關鍵技術和體系，開創了應用科學大數據解決關鍵問題的新模式。“安全控制技術覆蓋了我國主要的食品產業鏈，使微生物污染率下降了90%以上，為食品安全保障提供了強有力的支持。”吳清平說。
“企業分離出任何一個菌種，對照我們的數據庫，就可以知道它的危害性、分布情況和處理分離方式等。”吳清平表示，食品企業可以在生產加工鏈條中設置關鍵控制點，并在該點建立數據庫。當企業數據庫與中國食品微生物安全科學大數據庫進行鏈接時，在線監控系統就能自動識別風險水平，為企業控制生產環節提供參考。
這樣一個菌種保有量達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，真正構建起來又談何容易。僅以采樣為例，據吳清平介紹，從2007年開始組建超過200人的團隊以來，團隊成員采集的一手微生物樣本接近4.5萬余份，足跡遍布全國;隨后的菌種分離鑒定工作量同樣巨大。“采樣、分離鑒定，這些都是非常基礎的工作，需要有甘坐冷板凳的奉獻精神。正是有了研究者的貢獻和努力，我們才能建成。”吳清平說。
該研究項目實現了我國多個首次：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大數據庫，明確我國大宗食品及產業鏈中系統風險;首次建成具有代表性及組學信息特征的標準菌種資源庫，打破了發達國家對于核心菌種的壟斷。挖掘出特異性分子靶標184個，擺脫了對國外檢測靶標的依賴，靈敏度提高5—10倍、檢測時間縮短70%以上……
成果已推廣至全國6000余家食品企業
據統計，此次獲獎的“中國食品微生物安全科學大數據庫構建及其創新應用”項目，其成果已推廣至全國6000余家食品企業。在廣東，近3年10家應用該成果的單位新增銷售額109.09億元，新增利潤15.70億元。
“更重要的是，該項目全面提升了我國食品產業微生物安全保障水平，引領了國家食品微生物核心種質和科學大數據創制，領銜建立了國家微生物種業戰略創新聯盟，并在脫貧攻堅與鄉村振興中發揮了重要作用。”吳清平強調，“只有將珍貴的資源庫、核心關鍵數據掌握在自己手中，才能甩掉‘卡脖子’的手。”
“其實現在也只是萬里長征走完第一步。”吳清平告訴記者，“不僅要識別微生物的過去、現在，還要預測微生物未來的變化，在食品安全領域，我們將繼續往全基因組進行研究。”
吳清平透露，下一步，團隊將繼續完善食品微生物安全科學大數據庫，將數據庫進一步延伸到農業微生物、環境微生物、醫藥微生物、大氣空間微生物、水生微生物、海洋微生物等領域。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，屆時數據庫菌種保有量將占全球總菌種量的30%左右。
“推進中國微生物菌種基因的大科學裝置建設，提升我國微生物科學研究和產業水平，立足于國際前沿，并吸引高端人才。”在吳清平的規劃中，還將建立面向公眾開放的微生物安全與健康網絡平臺，以豐富的科普內容向公眾普及微生物安全健康知識。
“現在是我國科學家做科研、創新最好的時期，國家將科技創新擺到了前所未有的高度。”這些年來，吳清平最大的感受是，國家的支持，使得科研人員能夠專心、潛心進行創新，推進成果產業化。(葉青)
