微生物精准分型对临床医院和食品工厂均是不可或缺的重要技术。对于临床医院，日常院感监测需要通过对引起感染的微生物进行菌株分型，确定其感染来源，明确其感染途径，追溯其遗传特征，最终确定所感染菌株间的同源性关系，并以此对是否存在院感暴发做出准确判断和及时处理；对于白酒发酵过程，不同时间、空间微生物种类及其来源会对白酒发酵的产质量产生根本性影响，微生物分型有利于实现对酿造过程的精细化管理和控制。因此，简单快速的微生物菌株分型方法对临床医院的院感控制、食品工厂的质控均很重要。

对于菌株水平的分型，目前的脉冲场凝胶电泳（PFGE）技术以其重复性好、分辨力强等优点被作为“金标准”得到广泛应用，但该方法有着时效性差、操作复杂、成本高、酶切图谱解释困难等缺点，微生物专家一直渴望有更简捷方便的有效替代方法。

近年，随着数据分析技术的进步，傅里叶变换红外光谱（FT-IR）被应用于微生物的分型和鉴定分析，且被认为是基质辅助激光解析电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）鉴定和二代测序（NGS）形成完美互补的一项菌株分型技术。这是传统红外光谱技术在微生物领域的一个新的重要应用。从价格和使用方便程度比较，MALDI-TOF MS系统和二代测序（NGS）均需要更多的操作培训且只有在设施完善的中心实验室才能完成，而FT-IR系统除具有菌株区分能力强的优点外，还具有分析成本更低、操作简单、稳定且通量高等特点，因此新近广受微生物专家的关注。

该研究团队提出了一种基于傅里叶变换红外光谱的细菌分型的统一方案。详细地描述了从细菌培养、细菌样本制备、FT-IR光谱收集及预处理到光谱数据的多变量分析的全过程，系统诠释了用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）对微生物进行分型的原理和技术细节（图1）。第一，由于细菌不同成分（蛋白质、脂肪酸、碳水化合物、核酸和脂多糖）官能团的差异，不同微生物在红外吸收谱中呈现特征指纹谱，研究团队详细的描述了微生物特征指纹谱中细菌不同成分所对应的红外光谱吸收区域。第二，从微生物红外光谱原始谱图的最大吸收值与最小吸收值的差值，微生物红外光谱一阶导数谱图的信噪比及水的红外光谱信号（由于红外光谱的收集是在开放的环境中进行，易受环境气体中水分的干扰）这三个维度评价所收集的红外谱图的质量，以保证后续光谱数据多变量分析的准确性与鲁棒性。第三，采用文章中所描述的方法对23株临床大肠杆菌（图2）进行了分型分析，并与脉冲场凝胶电泳（PFGE）、多位点序列分型(MLST)、全基因组测（WGS）等微生物分型方法的结果进行比对；用酵母真菌进行不同谱图处理方法、不同数学模型应用的研究，并确定了有效的技术方案（图3）。

图1 微生物红外光谱分型技术流程。

（图源：Yang, et al., STAR protocols, 2023)

图2 红外光谱对23株临床大肠杆菌的分型结果，与目前“金标准”方法脉冲场凝胶电泳（PFGE）分析结果一致

（图源：Yang, et al., STAR protocols, 2023)

图3 不同数学模型对于酵母真菌的分型结果

（图源：Yang, et al., STAR protocols, 2023)