[科普中国]-微生物代谢组学

代谢组学源自代谢组一词，代谢组（metabolome）是指一个生物或细胞在一特定生理时期内所有低分子质量代谢物的集合（包括代谢中间产物、激素、信号分子和次生代谢产物），它是细胞变化和表型之间相互联系的核心，直接反映了细胞的生理状态。代谢组学在理解错综复杂的生物化学和生物系统中担任着重要的角色。代谢组学的最终目标就是对所给定的代谢物进行定性和定量分析。

微生物代谢组学就是通过对微生物代谢物进行定性和定量分析，来了解微生物的生理状态。1

乳酸菌研究领域的应用近几年，微生物代谢组学在乳酸菌研究领域取得了很大进展和突破，比如菌株的筛选和鉴定、代谢途径分析、发酵工程以及益生效果等方面。

微生物代谢组学被广泛地应用于监测发酵过程中组分和菌相变化以及评定发酵食品的感官和营养品质。

近年，乳酸菌对健康的作用受到了国内外研究者的广泛关注，运用基因组学、转录组学、蛋白组学以及代谢组学等方法探索其对肠道的影响已成为了研究的热点。其中，代谢组学方法不仅能够检测到乳酸菌作用下肠道中代谢物变化而且能够阐明益生菌代谢物对细胞因子表达的影响。2

肠道菌群研究中的应用人体内微生物的数量远多于人体内细胞数，其中肠道菌群是目前系统生物学和代谢组学研究的重点之一。定殖在宿主肠道中的微生物是胃肠道生态系统的重要部分，其功能和代谢与宿主的健康和疾病密切相关，不仅能够预防病原体的感染，而且能够通过自身代谢为宿主提供能量、增强机体免疫力以及与宿主相互作用调节代谢表型等。

正常情况下，肠道菌群结构对疾病的预防与控制有着重要的作用，但是肠道菌群失调以及微生物生物多样性改变都会对宿主产生一系列的不利影响，导致各类胃肠道疾病、代谢疾病和免疫类疾病的发生。很多研究人员已经运用代谢组学技术对肠道菌群与宿主代谢产物进行了研究以探寻肠道菌群对宿主健康和疾病的作用，并取得很多重要成果。2

在病原菌研究中的应用目前，代谢组学技术已广泛的应用于病原菌研究领域，能够对病原菌多个方面进行详细分析，这将快速促进其发展。此外，微生物代谢组学也被应用于病原菌感染引起的疾病诊断。2

在食品和营养学中的应用多年来，食品安全一直都受到各国政府和人民的重视。微生物降解食品产生的病原体、毒素以及副产品都与食品安全问题有着密切的关系。因此，监测这些相关代谢物对于食品安全非常重要。微生物代谢组学为食品安全评价提供了新策略，已成功地应用于食品中的有毒物质的检测。

另外，微生物代谢组学也被应用于评估营养素缺乏与过量对机体代谢平衡的影响，更精确地监测饮食对机体的影响，减少混杂因素如年龄、性别、生理状态和生活方式等的干扰。2