食品科学和食品组学的未来发展趋势如何？全球32名著名食品科学专家合著好文章

食品科学和食品组学的未来发展趋势

食品分析、食品安全

和食品真实性问题

分析纳米计量学

纳米材料在食品工业广泛应用，检测其在食品中的存在至关重要。分析纳米计量学涉及多种技术，如显微镜技术、衍射技术、光谱技术、动态光散射等，用于表征纳米材料的尺寸、成分等特性。但目前食品中纳米材料分析面临诸多挑战，如样品处理、筛查系统开发、标准物质缺乏和质量保证程序等。   

分析纳米技术与纳米科学

分析纳米技术是分析化学与纳米技术结合的新分支，其方法包括探索纳米材料（如纳米传感器）和简化样品预处理。该技术可应用于检测食源微生物、内源和外源分子等，在食品科学和工业中有广阔应用前景，但在方法探索、商业化和标准制定等方面仍需努力。   

纳米液相色谱法

纳米液相色谱是一种微流控技术，具有低流速、高灵敏度和环保等优点，在化合物分离分析中有重要应用。其在食品分析中也有诸多实例，但存在毛细管柱商业化不足等问题，可通过实验室制备柱子解决。   

微塑料和纳米塑料

塑料污染严重，微塑料和纳米塑料（MNPs）对环境和健康构成威胁，但对其在食品生产和质量方面的影响研究不足。MNPs影响食品生产各环节，如土壤质量、水资源、作物产量和质量等，还对食品质量安全产生多方面影响，包括物理污染和化学物质迁移等，消费者面临多种健康风险。缓解策略包括减少塑料废物产生、改善废物管理系统、规范农业塑料使用和推广可持续替代品等，未来需加强多方面研究和合作。

图2：微塑料的来源，降解途径和人类暴露途径及其后果概述

植物毒素污染

植物毒素是食品安全关键风险之一，可通过多种方式进入人类饮食。不同类型植物毒素（如生物碱、糖苷化合物、凝集素、草酸盐、霉菌毒素、硫代葡萄糖苷等）对健康有不同影响，可通过多种途径进入食物。保障食品安全需从多方面管理植物毒素，如培育低毒品种、实施良好农业规范、加强作物管理、检测和法规执行以及消费者教育等。   

有机污染物测定

质谱（MS）和核磁共振（NMR）是测定食品中有机污染物的主要技术，各有优缺点，常互补使用。在食品真实性鉴定中，二者有独特应用，基于质子核磁共振的代谢组学可鉴定多种食品真实性，但目前存在数据库不全面等挑战，未来需开发标准操作规程，结合人工智能和成像技术等。   

生物传感器

生物传感器在食品真实性领域处于起步阶段，虽具有多种吸引人的特点，但受复杂食品处理难度影响，其开发与其他食品应用存在差距。目前大多数生物传感器用于动物物种识别，部分用于植物产品真实性检测，未来需克服样品制备等问题，推动其发展。

食品鉴定下的食品组学新趋势

食品组学通过整合先进技术研究食品和营养领域，其技术包括代谢组学、蛋白质组学和转录组学等，可识别食品异同和确定指纹，化学计量工具用于处理复杂数据。在食品真实性鉴定中，食品组学技术和化学计量方法不断发展，有助于深入了解食品成分和提高食品质量。 

食品加工、食品生物活性

与食品组学问题

新型加工技术

新兴食品加工技术（如欧姆加热、中等电场、超声处理等）可变革食品科学和食品组学，提升食品安全、质量和可持续性，有助于开发功能性食品，增进对饮食与健康关系的认知。

食品副产品生物活性物提取与封装

1、绿色提取技术

从食品副产物中提取生物活性化合物的绿色提取技术注重环境可持续性，包括微波辅助、超声辅助、酶辅助、压缩流体提取和天然低共熔溶剂使用等，可提高回收和分离效果，减少环境影响，符合可持续发展目标。

2、包封方法

包封可提高加工食品稳定性和品质，包封剂多为天然或合成生物聚合物，包封过程涉及多种体系和方法，不同方法各有优劣，高压方法在可持续性方面更具优势，包封技术可增强生物活性化合物稳定性等，为食品副产物增值提供综合方法。 

食品加工对微生物群影响

食品加工目的多样，但会影响食品微生物群，进而影响食品安全和微生物生态。不同加工方法会调节原生细菌群落，其影响有利有弊，了解和优化这种影响对确保食品安全性和营养质量至关重要。

果蔬加工中相互作用

果蔬加工为延长保质期必要，但可能改变原料特性，次生代谢物与大分子相互作用会影响果蔬加工后性质，如类胡萝卜素 - 脂质、活性氧 - 酚类 - 蛋白质、羰基化合物 - 含氨基物质间的相互作用，蛋白质组学方法有助于理解这些化学过程。

天然化合物抗生物膜能力

天然化合物可通过多种机制抗病原体，抑制生物膜形成，相关研究采用多种分析技术，生物膜静电测试可快速评估，类器官用于研究较少但有潜力，农业食品废弃物中的天然化合物具有抗生物膜特性。

智能包装及再生塑料影响

1、智能包装

食品包装重要，智能包装中的活性包装可与食品或顶空相互作用，但存在装置破损污染风险，目前正开发融入活性物质的包装，智能包装包括信息型和保质期指示型，后者发展需改进。 

2、包装环境影响

包装对环境有影响，“3R”原则受关注，塑料回收因多种问题复杂，可堆肥材料和回收材料在食品包装中有应用但各有挑战，包装应在保证功能前提下减少环境影响。 

生物活性化合物及其生物可及性和生物利用度

1、概念与测量

消费者关注植物性饮食中生物活性化合物健康益处，但只有部分能被人体利用，生物可及性和生物利用度概念不同，多种因素影响二者程度，可通过多种体内外方法评估，体内研究虽重要但受限，体外研究常作为初步分析手段。 

图3：生物利用度和生物可及性的不同步骤示意图

2、评价生物可及性和生物利用度的方法

研究不同生物活性的大量体外方法已广泛应用于该领域。消化过程可能会显着影响生物活性成分的化学性质，因此能够对天然结构中观察到的生物活性产生积极或消极的影响。。由于这些原因，研究它们的生物可及性和生物利用度是必要的。体外胃肠模型包括静态方案（主要例子是INFOGEST方法）和动态研究。

3、吸附机制

肠腔内胎盘吸收机制影响生物活性化合物生物利用度，包括被动扩散、协助扩散和主动运输等，跨膜转运蛋白可提高化合物通透性。

4、纳米包封技术进展

纳米包封技术可提高生物活性化合物功效，多种纳米载体和包封剂被应用，基于脂质体的包封工艺广泛用于脂质或低极性化合物。

5、食物 - 肠道微生物群 - 宿主相互作用

理解食物 - 肠道微生物群相互作用重要，有助于个性化营养和食品技术发展，体内模型全面但受限，体外模型成本效益高但有挑战，肠道类器官可模拟肠道结构和功能，但技术需优化，多组学方法应与肠道类器官结合。

营养品与生物系统相互作用的新趋势和挑战

营养保健品定义模糊，缺乏科学证据，研究集中于与生物系统相互作用及健康益处机制。趋势包括开发先进给药系统和利用计算工具，秀丽隐杆线虫可作为体内模型，肠道微生物群在营养保健品生物利用度中起重要作用，纳米技术等整合面临挑战。

食品基质影响

食品基质结构影响营养物质和生物活性化合物生物可及性，食品结构复杂，其异质性影响食品质量，破坏基质结构可能有害，核磁共振可用于测量食品结构，未来需利用光谱技术和新型数据分析工具。

“同一健康”相关视角

1、欧洲视角

慢性疾病给欧洲医疗保健系统带来压力，天然生物活性化合物有多种作用。生物多样性与人类健康密切相关，其丧失影响药用和食用植物资源、传粉者及生态系统服务，“同一健康”概念强调人类、动物和生态系统健康的相互联系，但面临经济利益等挑战，组学技术和食品组学有助于实现该概念目标。

图4：多组学与人类和动物暴露体之间的相互作用

2、中国视角

“同一健康”概念强调生物多样性对食物和人类健康的重要性，生物多样性丧失威胁粮食安全和人类健康，应对挑战需综合策略，保护生物多样性可提供生态系统服务，其丧失与人类健康问题相关。

3、拉丁美洲视角

该地区“同一健康”方法重要，生物多样性丰富，传统知识有价值，但面临营养转型等健康挑战。推广本土食物和可持续实践可解决问题，同时需应对森林砍伐等环境问题，食品组学可促进该地区健康和可持续发展。

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原文来源：www.explorationpub.com