Trends Food Sci Tech - AI赋能益生菌开发与产业创新

图1 图文摘要

益生菌在人类健康中发挥着至关重要的作用，已引起科学界和公众的广泛关注。人工智能（AI）与益生菌研究的整合，有望在菌株开发、健康干预和食品工业创新领域引发革命性变革。近日，内蒙古农业大学乳品生物技术与工程教育部重点实验室在食品科学顶级期刊《Trends in Food Science and Technology》（Q1, IF:15.1）发表最新综述。该综述探讨了AI与益生菌研究的交叉领域，重点关注通过AI驱动的机器学习模型革新菌株筛选、生物标志物预测和代谢物分析的技术进展。AI能够通过预测炎症性肠病和肠易激综合征等疾病的生物标志物，实现早期诊断和个性化营养干预。同时，AI可识别关键益生菌代谢物（如抗菌肽、胞外多糖和酚类化合物），推动发酵技术进步。此外，文中还讨论了该领域面临的挑战，包括数据质量、计算资源需求和实验验证等问题。最后，强调AI在革新肠道微生物组研究和益生菌疗法方面的巨大潜力，为基于益生菌的精准治疗开辟新途径。

要点：

1. AI驱动益生菌精准筛选：相较于传统方法，AI展现出显著优势，能够实现快速高精度的菌株筛选、可扩展的大数据分析以及自动化的菌株优化。案例研究表明，AI模型在细菌鉴定中达到超过97%的准确率。这一技术革新可大幅提升研发效率、降低开发成本，最终推动益生菌产业创新并促进其高质量发展；

2.  AI+微生物组重塑精准营养干预：基于多组学数据整合分析，AI可显著增强肠道微生物组分析、生物标志物鉴定和个性化益生菌干预，为精准营养和基于微生物组的医疗保健提供了新的可能；

3.  AI赋能功能型益生菌智能筛选：抗菌肽及高价值代谢产物的智能发现。利用神经网络等模型，AI可高效识别能够产生抗菌肽、胞外多糖等高价值代谢产物的益生菌株，为新功能益生菌开发提供创新路径；

4. AI优化益生菌工业化生产流程：在工业生物技术领域，AI正在优化发酵条件，推进功能食品开发，从而加速下一代益生菌的开发利用。

AI在益生菌研究中的整合应用正在改变菌株筛选、功能表征与代谢物预测的技术格局，推动更快速、更精准的益生菌发现与应用进程。AI驱动模型显著增强了肠道微生物组分析、生物标志物识别及个性化益生菌干预能力，为精准营养与微生物组医学开辟了新的可能性。在工业生物技术领域，AI通过优化发酵工艺、提升菌株工程效率、推动功能性食品开发，加速了下一代益生菌的创制进程。尽管取得了这些进展，但仍存在一些挑战，包括数据标准化的需求，改进算法的可解释性，并仔细考虑伦理影响。应对这些挑战对于确保在益生菌研究中可靠和负责任地实施AI技术至关重要。随着计算微生物组分析与自动化技术的持续进步，AI驱动的益生菌技术将有望改变肠道健康管理、疾病预防与工业创新，有效弥合基础微生物学与实际应用间的差距。

第一作者：韩鑫、刘清秋、李运、张猛

通讯作者：张文羿

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.tifs.2025.104938

原文题目：《Synergizing artificial intelligence and probiotics: A comprehensive review of emerging applications in health promotion and industrial innovation》