论文标题： Metatranscriptomics for Understanding the Microbiome in Food and Nutrition Science

论文链接： https://www.mdpi.com/2218-1989/15/3/185

期刊名： Metabolites

期刊主页： https://www.mdpi.com/journal/metabolites

微生物组通过其编码的多种酶系统代谢食物成分，产生对食品发酵与宿主健康具有重要调控作用的活性代谢物。传统16S rRNA测序主要用于解析微生物群落组成，而宏转录组学通过捕获mRNA可实时反映微生物的转录活性。该技术已在人类肠道疾病研究中得到应用，但在食品与营养科学领域尚处起步阶段。为了理解如何将宏转录组学融入食品与营养科学，本综述系统总结了宏转录组学在食品风味形成、膳食纤维利用及益生菌功能评估等方面的研究进展。

综述内容

作者在文中全面梳理了宏转录组学的技术原理与核心方法学流程，包括RNA提取与mRNA富集（需克服原核mRNA占比仅1-5%且无poly-A尾的技术难点）、文库构建与测序，以及生物信息学分析（涉及质量控制、功能注释和差异表达分析）等关键环节，并对各环节的技术挑战与优化策略进行了系统阐述。在此基础上，作者系统总结了宏转录组学在食品科学领域的应用进展，重点围绕风味形成机制解析、关键酶基因挖掘以及细菌-真菌-噬菌体跨界互作三个方面展开论述。在风味研究方面，宏转录组学与代谢组学联用已在多种发酵体系中应用，通过时间序列分析揭示微生物群落的动态演替规律及其与风味化合物积累的关联。在酶学层面，该技术可精准定位参与风味物质合成的关键酶基因，如酚酸脱羧酶等。在跨界互作方面，宏转录组学揭示了真菌与细菌在发酵过程中的协同与竞争关系，以及噬菌体等非优势微生物的潜在代谢贡献。

作者进一步将宏转录组学拓展至营养科学领域，系统论述了其在膳食纤维-肠道微生物互作、饮食模式与营养素响应、益生菌功能评估等方面的应用。膳食纤维研究中，该技术揭示了纤维通过调节肠道氧化还原电位和氢代谢影响菌群功能的机制，并识别了产甲烷古菌的关键酶（甲基辅酶M还原酶）作为功能性生物标志物。在益生菌研究方面，宏转录组学实现了对特定菌株体内转录活性的追踪，发现约39%的基因在肠道环境中表达受抑，且益生菌的转录活性呈现时间依赖性，提示体外实验结果不能直接外推至体内环境。此外，该技术还应用于鉴定不同饮食模式和微量营养素对肠道菌群转录活性的影响。总体而言，宏转录组学为解析食品与营养科学中的微生物功能提供了独特的转录水平视角。

图 1. 宏转录组学流程

研究总结

本文系统回顾了宏转录组学在食品与营养科学领域的研究进展，涵盖风味形成、膳食纤维及益生菌等方向。该技术通过捕获微生物活性转录本，实时揭示发酵及肠道代谢中的功能动态，弥补传统基因组学局限，并能阐明真菌、古菌及噬菌体的跨界作用。

该研究也指出宏转录组学面临成本较高、低丰度微生物检测困难及非细菌数据库注释不完善等局限。未来需通过多组学整合构建完整功能解析链路，为发酵工艺优化与精准营养干预提供重要支撑。

相关特刊征稿

“Gut Microbiota-Host Metabolic Axis: From Diet to Systemic Health”（肠道菌群-宿主代谢轴：从饮食到全身健康），旨在探讨肠道微生物组与宿主代谢之间在塑造全身健康方面的双向相互作用。本刊收录的研究探讨了饮食成分如何调节微生物群落，进而影响营养物质代谢、免疫功能、内分泌信号传导等生理过程。相关研究阐明了该轴背后的分子机制，并探讨了其对代谢性疾病、炎症性疾病以及益生菌、益生元和饮食干预等治疗手段的启示。我们重点关注那些将肠道菌群-宿主代谢轴视为整合营养学、微生物生态学与宿主生理学核心枢纽的研究。通过本期特刊，我们力求推动基础知识的积累与转化应用，从而架起微生物组科学与临床及公共卫生实践之间的桥梁。

特刊核心关键词包括：

• 微生物群

• 益生元

• 益生菌

• 饮食

• 全身健康

• 干预

投稿截止日期：2026 年 11月 10 日

了解更多特刊信息：https://www.mdpi.com/journal/metabolites/special_issues/0F27ZT8481

Metabolites期刊介绍

主编：Amedeo Lonardo, Azienda Ospedaliero-Universitaria, Italy

期刊致力于为研究代谢物与代谢相关的学者提供一个快速发表的平台，内容涵盖代谢组学、代谢生物化学、计算和系统生物学、生物技术和医学领域相关的代谢物以及代谢方面的研究。期刊在Web of Science数据库Journal Citation Reports 的Biochemistry and Molecular Biology分区中为 2 区。期刊5年影响因子为4.5。