Biotechnol. Adv.-代谢组学如何解锁乳酸菌的功能密码：鉴定、分类与功能解析新工具

乳酸菌（lactic acid bacteria，LAB）在食品发酵、风味形成及益生功能中发挥核心作用。然而，LAB的代谢表型与功能输出往往与基因组属性并不完全一致，即使基因组高度相似的菌株，也可能在不同生态环境和营养条件下表现出显著不同的代谢产物谱与功能特征。这种“基因—表型脱耦”现象凸显了代谢组学在功能解析中的重要价值。近日，内蒙古农业大学刘文俊团队在《Biotechnology Advances》发表综述文章（Q1, IF:12.5），系统整合了乳酸菌代谢组学在菌株鉴定、分类及功能解析方面的研究进展，重点总结了代谢组学技术平台、菌株分型策略、功能代谢物发现及其与基因组尺度代谢模型（GSMMs）和多组学整合的发展方向，同时分析了当前在代谢物注释、环境干扰及标准化方面面临的挑战。

内容要点

1. 系统阐明了乳酸菌代谢表型高度依赖生态与环境条件，基因组信息难以完全预测其功能，代谢组学成为连接基因潜力与真实表型的重要桥梁；

2. 总结了代谢组学在乳酸菌菌株鉴定与分类中的应用，包括MALDI-TOF MS代谢指纹识别，以及代谢型（metabolotype）分型在揭示菌株功能差异中的价值，同时指出代谢谱并不总与系统发育一致；

3. 概括了代谢表型在揭示乳酸菌代谢网络动态重塑、环境适应与功能分化中的作用，并强调不同菌属在氨基酸合成能力与代谢产物丰度上存在显著差异；

4. 重点讨论了乳酸菌功能代谢物（如乳酸、胞外多糖EPS、短链脂肪酸SCFAs等）的发现与生物学意义，指出代谢组学虽具有强相关性分析能力，但仍需结合实验验证与多组学整合以实现机制解析；

5. 展望了未来LAB代谢组学的发展方向，包括建立高质量代谢谱库、发展动态与单细胞代谢组学，以及构建“代谢组学—GSMMs—实验验证”的闭环框架，推动精准益生菌与发酵应用。

图2 GSMMs在乳酸菌研究中的应用概览

该综述强调了代谢组学在乳酸菌研究中的核心地位：乳酸菌的功能不仅取决于基因组“具备什么潜力”，更体现在特定条件下“实际产生什么代谢产物”。文章系统总结了代谢组学在菌株鉴定、代谢分型与功能代谢物发现中的价值，同时也指出注释不足、环境干扰和机制验证缺口等瓶颈。未来，通过多组学整合与GSMMs建模框架，乳酸菌研究有望从相关性描述走向机制驱动的精准应用。

第一作者：赵丽霞

通讯作者：刘文俊 研究员

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2026.108838

原文题目：

《Metabolomics applications in lactic acid bacteria: Identification, classification, and functional analysis》