综述：超越遗传学的食品核酸：营养、质量与安全中核酸的洞察

《TRENDS IN FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY》：Food Nucleic Acids Beyond Genetics: Insights into Nucleic Acids in Nutrition, Quality, and Safety

　　

摘要：背景：食物中的核酸日益受到关注，不仅作为遗传物质和代谢前体，还作为内在的质量相关成分和可设计的功能性配料。膳食核苷酸、核苷、微小 RNA（miRNAs）及其他小 RNA（sRNAs）可能有助于营养功能、感官质量、分子调节潜力和产品差异化，而嘌呤暴露和不确定膳食 RNA 的生物活性则需要仔细评估。范围与方法：本综述在一个整合的食物核酸框架内整合了当前关于食物来源核酸的知识，侧重于营养与健康、食品质量和食品安全。它简要综合了膳食小 RNA 的消化、吸收、代谢途径、与嘌呤相关的安全风险以及潜在的跨物种调节效应，同时整合了它们在风味形成、功能质量和加工稳定性中的作用。此外，它强调了基于核酸的食品安全检测方法，包括真实性鉴定、污染监测和分子溯源。主要发现与结论：食物来源的核酸应被视为多功能的食物相关因素，它们可作为可吸收的代谢基质，作为潜在的生物活性调节候选物被保留，用于增强感官和功能质量，并作为食品安全的分析工具被利用。具有定义明确的核苷酸或核苷谱的核酸强化可以支持婴幼儿配方奶粉和功能性食品等产品的质量设计，但必须与嘌呤暴露和安全界限相平衡。总体而言，保留、设计、监测和标准化食物核酸可能为改善食品质量、支持营养健康和加强食品安全提供新途径。

引言：核酸是存储、传递和调节遗传信息的生物大分子，在食品科学中传统上主要作为遗传物质、分子标记或分析靶点进行讨论。自 1869 年 Friedrich Miescher 首次从脓液中分离出核酸以来，核酸研究已从基础生物学扩展到营养学、生物技术、诊断学和食品系统（Dahm, 2008）。在结构上，核酸是由核苷酸组成的聚合物，每个核苷酸由戊糖、含氮碱基和磷酸基团组成。除了序列多样性外，核酸还会发生多种化学修饰，影响稳定性、识别、降解和调节能力（Li et al., 2025）。在食物中，核酸在水果、蔬菜和肉制品中含量丰富，在某些生物基质中据报道可占干重的约 15%（Y. Chen et al., 2024）。它们也是非蛋白氮的重要来源，可能对食品质量调节、营养价值和食品安全做出贡献（Zhang, Dong, et al., 2023）。这些分子特征对于食品科学越来越相关，因为食物来源的核酸并非惰性残留物。它们可作为代谢基质、感官和功能质量相关成分、生物活性调节候选物以及用于安全监测的序列特异性工具。

食物是人类核酸的主要来源（Koscielak et al., 2023）。核酸广泛存在于水果、蔬菜、谷物、豆类、肉类、海鲜、牛奶和发酵产品中，其丰度、分子形式和降解状态随物种、组织类型、加工、储存和消化而异。摄入后，大多数膳食 DNA 和长链 RNA 被水解为核苷酸、核苷和碱基，这些物质可通过补救途径、从头合成或分解代谢为核苷酸池做出贡献（Q. Xu et al., 2024）。这一代谢途径为理解膳食核酸的营养相关性提供了基础，特别是在快速生长、肠道更新、免疫激活或其他高需求生理状态下。同时，含有嘌呤的核酸衍生物在过量摄入时会增加尿酸负担，将核酸暴露与高尿酸血症、痛风及相关代谢风险联系起来（Fukuuchi et al., 2022）。因此，食物来源的核酸具有双向的健康意义。在适当的暴露条件下，它们可能支持稳态，但也需要基于剂量的安全评估。除了作为可降解营养素或代谢前体的作用外，部分食物来源的核酸可能具有调节潜力。尽管膳食小 RNA（sRNAs）的跨物种调节仍存在争议并需要在人类中进行严格验证，但这种可能性将食物核酸的概念范围从营养供应扩展到携带信息的膳食信号。这也为将食物来源的微小 RNA（miRNAs）和其他 sRNAs 视为特定食物基质功能质量的潜在贡献者提供了机制基础，特别是当它们的丰度、稳定性、载体状态和生物学相关性得到实验支持时。

从食品质量的角度来看，因此应将核酸确认为内在的质量相关成分，而不仅仅是背景分子材料。具有风味活性的 5'-核苷酸，包括肌苷酸、鸟苷酸和腺苷酸，直接对鲜味感知和风味复杂性做出贡献，并可作为加工和储存依赖的味觉发展的实用标记。与此同时，miRNAs 和其他 sRNAs 可能通过摄入后提供分子调节潜力，为食品质量的生物学或功能维度做出贡献（Chiba et al., 2022）。乳制品，尤其是母乳，是一个明确的例子，其中核苷酸、核苷、细胞外囊泡相关 miRNAs 和其他调节分子有助于定义食物基质的功能质量。植物和动物来源的食物也可能含有具有建议调节活性的 sRNAs，尽管证据强度因来源和实验系统而异。此外，具有定义明确的核苷酸或核苷谱的核酸强化作为一种食品质量设计策略正在兴起，特别是在婴幼儿配方奶粉和功能性食品中，其中成分匹配、感官改善、生理相关性和安全界限必须共同考虑。因此，食物核酸的质量维度不仅包括风味和新鲜度，还包括分子功能性、加工保留、产品差异化和合理配方。

核酸也是食品安全的核心，既是风险评估的对象，也是强大的分析工具。在暴露方面，嘌呤负荷、转基因食品中外源遗传物质的命运以及完整膳食 RNA 的不确定生物活性需要在现实的加工、消化和摄入条件下进行仔细评估。在分析方面，基于核酸的检测技术对于识别食源病原体、过敏原、掺假物、转基因成分、毒素和其他安全相关危害已成为不可或缺的（Shelash Al-Hawary et al., 2023）。聚合酶链反应、数字 PCR、等温扩增、CRISPR 辅助检测、DNA 条形码、肽核酸探针、适配体和基于 DNA 水凝胶的传感平台都利用序列特异性识别、扩增、杂交或切割来提高在复杂食物基质中的敏感性、特异性、便携性和可解释性（Lin et al., 2024）。这些技术表明，核酸不仅是食品成分，也是现代食品安全治理的赋能工具。

尽管取得了这些进展，目前关于食物核酸的研究仍然支离破碎。膳食核苷酸、嘌呤代谢、食物来源的 miRNAs、风味核苷酸、转基因食品安全、核酸诊断学、合成生物学和人工智能辅助分析通常在单独的文献体系中讨论。这种分离限制了一个连贯的以食物为中心的框架的发展，用于理解核酸如何为营养、质量、安全和产品设计做出贡献。因此，本综述提出了“核酸健康”作为一个营养生物学框架，用于评估食物来源的核酸、其消化和代谢产物以及核酸相关的调节信号如何影响宿主稳态。在这一框架中，核酸健康强调分子身份、修饰状态、生物利用度、代谢路由、调节潜力、暴露水平和安全界限，而不是将核酸视为单一的 Nutritional category。

我们进一步提出了一个整合的食物核酸框架，作为将食物来源的核酸及其转化整合到统一的食品科学叙述中的分析透镜。在这一框架内，营养和健康维度将膳食暴露与消化、吸收、代谢利用、跨物种调节假说和剂量依赖性安全关切联系起来。质量维度承认核酸是内在的和可设计的质量相关成分，将核苷酸衍生的风味化合物、miRNAs 和其他 sRNAs、加工依赖性保留、功能质量和强化食品设计联系起来。食品安全维度解决了暴露相关风险和核酸赋能的检测系统，用于监测危害、真实性和法规合规性。在概念上，本综述超越了以往通常单独研究膳食核苷酸、食物来源的 miRNAs、表观遗传调节或基于核酸的检测技术的做法（Ren et al., 2026; Tambaro et al., 2025）。通过整合这些主题，我们旨在将核酸从孤立的营养素、生物标志物或检测靶点重构为多功能的食物相关因素，这些因素可以被保留、设计、监测、标准化和治理，以实现食品质量改善、营养健康支持和食品安全创新。

章节片段
核酸与膳食健康
在确立了食物来源的核酸作为多功能的食物相关因素之后，第一步是明确它们摄入后的生物学命运。核酸是作为营养基质、调节候选物还是与安全相关的暴露物，取决于它们如何在胃肠道环境中被降解、吸收、代谢路由或保护。因此，以下部分首先检查这一食物核酸框架的健康维度，侧重于

核酸与食品质量
总的来说，与健康相关的证据表明，食物来源的核酸可以通过代谢途径和潜在的调节途径影响宿主，同时当暴露过量或生物活性仍不确定时，也需要仔细的安全评估。这些相同的分子特性在食物基质本身内也是相关的。核苷酸、核苷、miRNAs 和其他 sRNAs 不仅在消费后被消化，还可以塑造感官属性、功能价值，

核酸与食品安全
如果要将核酸视为与质量相关的成分和可设计的食品配料，它们的身份、稳定性、剂量和安全性必须得到可靠监测。这种需求将质量维度与食品安全直接联系起来。一方面，核酸相关的暴露，包括嘌呤负荷、完整的膳食 RNA 和外源遗传材料，需要进行风险意识的评估。另一方面，核酸的序列特异性和可编程性使它们成为强大的

以核酸为靶点的功能性食品
消化和吸收之后，食物来源的成分可以影响人类核酸稳态，其效果可能是有益或有害的，取决于剂量、环境和宿主代谢状态。尽管过量膳食嘌呤摄入及其与高尿酸血症和痛风的联系已广泛讨论，但更广泛的饮食 - 核酸相互作用仍未得到完全表征。因此，未来的工作应支持基于证据的膳食模式，以维持核酸健康并

未引用参考文献
Chen et al., 2021; Chen et al., 2024; Liu et al., 2021; Wang et al., 2022; Wang et al., 2025; Xu et al., 2024; Zhang et al., 2023.

作者贡献
概念化：Yicheng Ren, Quan Ma。调查：Yicheng Ren。可视化：Yicheng Ren, Yanpei Chen, Zisheng Luo。写作 - 初稿：Yicheng Ren。写作 - 审阅和编辑：Yicheng Ren, Quan Ma。监督：Quan Ma, Dong Li。资金获取：Yanpei Chen, Zisheng Luo, Dong Li。项目管理：Dong Li。所有作者审阅并批准了最终手稿。

利益冲突
所有作者声明他们没有利益冲突。

数据可用性
本研究未使用文中所述研究的数据。

资助
这项工作得到了国家自然科学基金（项目编号 32272369 和 32472799）以及中国博士后科学基金会资助项目（项目编号 GZC20251953）的支持。

Yicheng Ren|Quan Ma|Yanpei Chen|Zisheng Luo|Dong Li
浙江大学农村发展学院，生物系统工程与食品科学学院，杭州，310058，中国