食品加工环境塑造食物相关耐药基因组的特征与传播机制

本研究针对食品生产系统中抗生素耐药基因(AMRGs)的传播问题，通过大规模宏基因组测序揭示了加工环境对食品耐药基因组的塑造作用。研究人员对113家食品加工厂的1,780份样本进行分析，发现>70%已知AMRGs（包括关键抗生素耐药基因）通过加工链传播，其中40%与质粒等可移动遗传元件(MGEs)相关。该研究为食品安全生产和抗生素管理政策制定提供了重要依据。

　　

抗生素耐药性(AMR)已成为全球公共卫生的重大威胁，每年导致数百万人死亡。食品生产系统被认为是抗生素耐药基因(AMRGs)向人类传播的重要途径，但食品耐药基因组的特征和传播机制仍不清楚。更令人担忧的是，食品加工环境可能成为耐药基因的"孵化器"——清洁消毒措施可能筛选出耐药微生物，而加工过程中的生态压力可能促进耐药基因的传播。

由欧盟MASTER联盟（成员包括奥地利维也纳大学兽医公共卫生研究所Martin Wagner团队、爱尔兰Teagasc食品研究中心Avelino Alvarez-Ordonez团队等）开展的研究首次对食品生产链中的耐药基因组进行了全面解析。研究人员收集了来自欧洲113家食品加工厂（包括肉类、乳制品、鱼类和蔬菜加工厂）的1,780份样本，涵盖原料、终产品和加工环境表面，通过全宏基因组测序和生物信息学分析，揭示了食品耐药基因组的组成、传播规律和潜在风险。相关成果发表在《Nature Microbiology》上。

研究主要采用了以下关键技术：1)标准化采样和DNA提取流程，覆盖原料、终产品和加工环境表面；2)高通量全宏基因组测序（平均每个样本产生7.5Gb数据）；3)基于组装和无组装的分析策略，全面鉴定AMRGs；4)可移动遗传元件(MGEs)分析，评估耐药基因传播风险；5)宏基因组组装基因组(MAGs)重建，确定耐药基因携带菌株。

主要研究结果

加工表面具有最高的AMRG载量和多样性
研究发现加工接触表面(FCSs)和非接触表面(NFCSs)的AMRG丰度和多样性显著高于原料和终产品。肉类加工环境显示出最高的AMRG负荷，其中四环素、β-内酰胺和氨基糖苷类耐药基因占主导。值得注意的是，终产品中约20种AMRGs（如mph(C)、msr(E)等）在原料中几乎不存在，表明加工环境是这些耐药基因的主要来源。

非ESKAPEE菌株对食品耐药基因组的重要贡献
通过组装分析发现，虽然金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)等ESKAPEE病原体（包括鲍曼不动杆菌、屎肠球菌等）携带18.9%的耐药基因，但食品相关共生菌如马胃葡萄球菌(S. equorum)、约氏不动杆菌(A. johnsonii)等贡献了更大比例的耐药基因。这些菌株携带特定的耐药基因，如S. equorum主要携带mph(C)和fosD，而约氏不动杆菌则携带多种blaOXA型β-内酰胺酶基因。

食品耐药基因组与可移动遗传元件高度关联
研究发现37.8%的AMRGs与MGEs相关，其中质粒(31.7%)是最主要的载体。值得注意的是，ESKAPEE病原体（如大肠杆菌、铜绿假单胞菌）携带的耐药基因与MGEs的关联性显著高于非病原菌。研究人员还发现了多种耐药基因共现模式，如oqxA-oqxB和mph(E)-msr(E)等关键抗生素耐药基因组合，这些组合主要存在于质粒上，增加了传播风险。

肉类和乳制品接触表面是食品中AMRGs的主要来源
通过追踪耐药基因变异体在加工链中的分布，研究发现终产品中约40%的AMRG变异体与成熟室和包装室的表面样本相同，显著高于与原料的匹配率。在干发酵香肠生产中，成熟室表面的葡萄球菌和莫拉克斯菌可能是终产品中tet(K)和fosD基因的主要来源；而在奶酪生产中，加工室的醋酸杆菌和链球菌可能是tet(S)等基因的传播者。

讨论与意义
这项研究首次全面描绘了食品生产系统中的耐药基因组图谱，揭示了加工环境在塑造食品耐药特征中的关键作用。研究发现食品加工环境不仅是耐药基因的"储存库"，更是基因水平转移的"热点区域"。特别值得关注的是，许多与关键抗生素（如碳青霉烯类、大环内酯类）耐药相关的基因通过质粒等可移动元件传播，且这些基因在加工过程中可能被富集。

研究结果对食品安全和公共卫生政策具有重要启示：1)需要重新评估当前食品加工环境卫生标准的有效性；2)应针对加工环境中特定的耐药基因携带菌（如S. equorum、A. johnsonii）制定针对性控制措施；3)抗生素管理政策应考虑加工环境中消毒剂使用对耐药性选择的影响。该研究建立的FoodGenVir数据库（包含700多个携带AMRGs的MAGs）将为后续研究提供重要资源。

这项研究也存在一定局限性，如样本主要来自欧洲国家，不同地区因抗生素使用政策差异可能导致耐药基因组特征不同。未来研究需要扩大地理范围和食品种类，并进一步探索加工参数（如pH、水分活度）对耐药基因传播的影响。总体而言，这项工作为理解食品生产中抗生素耐药性的传播机制奠定了重要基础，为制定更有效的食品安全干预措施提供了科学依据。