撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

微生物的生物活性對(duì)于發(fā)酵食品的風(fēng)味、外觀、質(zhì)量和安全性至關(guān)重要。然而，發(fā)酵過(guò)程中酶資源的多樣性和分布情況仍知之甚少。

近日，山東大學(xué)微生物技術(shù)研究院張正教授、李越中教授等在 Cell 子刊Cell Systems上發(fā)表了題為：Assessment of enzyme diversity in the fermented food microbiome 的研究論文，該研究還被選為當(dāng)期封面論文。

該研究利用人工智能（AI）輔助的功能注釋，揭示了發(fā)酵食品微生物組中隱藏的酶多樣性及分布情況，為未來(lái)食品研究中微生物功能的探索提供了寶貴見解。

封面圖片為一罐發(fā)酵蔬菜，在這項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)地探究了各種發(fā)酵食品微生物群落的酶編碼潛力。他們利用機(jī)器學(xué)習(xí)，對(duì)微生物的適應(yīng)性特征（例如耐酸堿性和耐熱性）進(jìn)行了表征，并為有針對(duì)性地優(yōu)化食品提供了一個(gè)資源，突顯了全球發(fā)酵食品中尚未開發(fā)的酶的多樣性。

在這項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)利用機(jī)器學(xué)習(xí)（Machine Learning，ML）對(duì)來(lái)自全球發(fā)酵食品的 10202 個(gè)宏基因組組裝基因組進(jìn)行了探索，識(shí)別出超過(guò) 500 萬(wàn)條酶序列，這些序列被歸入 98693 個(gè)同源簇，代表了超過(guò) 3000 種酶類類型。

功能分析表明，在當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)中，這些簇中有 84.4% 未被注釋，萜類和聚酮類代謝酶具有很高的新穎性。肽水解酶基于預(yù)測(cè)的最適溫度和 pH 值表現(xiàn)出廣泛的環(huán)境適應(yīng)性，生態(tài)位寬度計(jì)算表明 31.3% 的酶簇顯示出食物類型的特異性。此外，研究團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)模型，用于根據(jù)酶簇對(duì)發(fā)酵食品來(lái)源進(jìn)行分類，突出了區(qū)分不同生境的關(guān)鍵酶。

總的來(lái)說(shuō)，這些研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)了發(fā)酵食品環(huán)境在酶資源開發(fā)方面尚未被充分挖掘的潛力，為未來(lái)食品研究中微生物功能的探索提供了寶貴見解。

值得一提的是，Cell Systems期刊同期發(fā)表了來(lái)自海南大學(xué)宋鳳閣副研究員、萬(wàn)逸研究員的題為：Lighting up hidden microbial enzyme diversity and functional opportunities from fermented foods（從發(fā)酵食品中發(fā)掘隱藏的微生物酶多樣性及功能潛力）的評(píng)論文章。

評(píng)論文章指出，人工智能（AI）輔助的功能注釋揭示了發(fā)酵食品微生物群中隱藏的酶多樣性及分布情況，為闡明其生態(tài)作用和生物技術(shù)潛力提供了線索。

論文鏈接：

https://www.cell.com/cell-systems/abstract/S2405-4712(25)00263-7