植物性的功能性食物包括草药。这些产品广泛应用于膳食补充剂、日常食品和保健功能食品中。这一概念与免疫增强、改善循环系统、预防疾病和减缓衰老有关。所有这些方面可能与胃肠道健康以及其生态系统的复杂性有关。
胃肠道（GI）承担着营养素、有毒物质和残留物的消化、吸收、分泌和排泄功能，不断地接受化学、免疫和机械相互作用的挑战。胃肠道也是具有保护功能的屏障，该屏障会随着年龄而变化。
肠道微生物群对黏膜免疫系统的发育和调节至关重要，它们共同对食物抗原具有耐受性和反应性。肠道免疫系统和微生物群、ENS*和肠道激素分泌细胞通过串扰相互作用，相互影响宿主健康。它们在保护宿主免受病原微生物侵害、保持肠道完整性和调节肠道屏障通透性方面发挥着重要作用。其生理作用包括建立与肠道的淋巴组织联系、吸收维生素和矿物质、从对消化具有抵抗力的营养中的发酵/能量回收。短链脂肪酸（如乙酸、丙酸和丁酸）的产生与细胞更新和分化的调节直接相关，在肠道菌群介导的系统组织代谢调节中起作用。
益生元是不可消化的食品成分，通过选择性刺激肠道菌群中一种或有限数量微生物的生长和/或活性，对宿主产生有益影响。“膳食纤维”一词是指植物细胞的残余物，能够抵抗人体内酶的水解，调节宿主的碳水化合物和脂质代谢。因此，为了被归类为益生元，食物成分不应在上消化道水解或吸收，能够调节肠道生态系统，并对宿主健康产生局部或全身的有益影响。
如上文所述，鉴于方法的复杂性，专注于饮食在人类健康中作用的科学研究的成功取决于跨学科的研究，这些研究允许在联网研究小组之间信息的去中心化。功能性食品研究从一个群体到另一个群体的可追溯性需要一个复杂的配送和处理系统，涉及从人力资源到材料、方法、设备和环境的方方面面。目前使用的技术手段包括电子表格、电子邮件交换、云存储和文件共享服务等技术手段。事实上，使用这些工具可能导致返工、信息丢失和访问非标准化、未经验证和过时的数据。这会产生巨大的复杂性，在某些情况下，无法以广泛和有效的方式应用项目管理规程。为了解决这一复杂问题，即在协同食品科学研究网络的每个节点上监控和注册流程链，并让每个合作伙伴都有权注册研究的所有步骤，设计了区块链和物联网技术。
智能合约：存在于区块链上的程序，通常在交易数据提交到区块链时执行。通常这些程序以某种方式验证交易。
验证器：一个超级账本（Hyperledger）组件，促进事务处理、点对点网络通信和点对点共识。它还促进了节点和事务处理器之间的互连。
物联网：描述能远程配置和通信的联网硬件设备的通用术语。
节点：网络上或连接到网络的超级账本验证程序（Hyperledger Validator）。
葡萄牙波尔图大学药学院REQUIMTE-LAQV的Thelma B. Machado、Leonardo Ricciardi、M. Beatriz PP Oliveira的讨论对象是功能性食品的研究，即具有生物活性和/或益生元特性的蔬菜制品。它设计了一个映射研究参数有效性的解决方案，提出了一种区块链技术作为去中心化解决方案，旨在实现科学研究过程中结果的安全性、准确性和可追溯性。
2.Technology directions
区块链不是一种技术，但它使用了许多在计算机科学和商业解决方案中长期应用和研究的技术。区块链是一个由多个部分组成的数据库，用于维护不断增长的可验证记录列表，即分类账。该技术的主要目的是在分布式和分散的信息环境中实现数据库的一致性和完整性。尽管区块链技术通常用于描述任何类型的共享数据库，但无论数据在内部的排列方式如何，它都会预示受信任的第三方，并使用加密密钥、加密哈希函数、分布式数据库技术、分散处理和共识算法。分布式账本技术（Distributed Ledger Technology）被正式认为是一个更广泛、更合适的术语。
3.Methodology
本文中描述了一个功能性食品供应链起源的场景，并解释了如何将区块链和物联网技术结合起来构建这种终端-终端（end-to-end）技术，以确保实现结果并在任何其他类似场景中重复使用。
以下选择并总结了与供应链和食品科学最新技术相关的六个关键变量，这些变量与网络共识的响应充分性直接相关。这些关键变量可以影响研究的结果，并已被确定用来反映研究管理过程的效率，即田间和农业实践、加工、材料、设备和环境、方法、结果和人力资源。区块链技术有助于构建一个信息共享、自动执行效率和安全规则的平台。
田间和农业实践：记录所有调查品种的栽培、农艺和环境信息，采用物联网技术进行栽培监测，记录原材料的选择以及气候、土壤和灌溉条件，记录用于控制害虫、植物种类的生长和结果、收获日期和时间以及与产品运输和储存有关的所有信息（本地、温度、湿度、包装等）。
加工：在这个阶段，对植物产品进行加工，所有的信息都必须被记录，包括何时、如何（进行）以及由谁来进行，产品检疫信息（用于物理、化学、微生物和感官分析）和将产品转移到基础和应用研究实验室的详细信息都应该被记录。
材料：使用标准化的材料库需要在区块链中进行记录。插入材料信息生成QR码，可直接加载到数据库中，确保所有相关信息的可追溯性。
设备和环境：所有研究实践应确保使用有校准记录以及预防性和纠正性维护的设备。协同研究网络所使用的所有设备都必须注册，所有信息收集在QR码中，然后直接加载到数据库中。
方法：应记录网络研究小组使用的所有方法，以确保参与合作研究的所有实验室都能满足方法验证的要求。
结果和人力资源：培训历史，活动时间表，标准化分析报告，数据统计处理，材料、过程、设备和环境等关键点的合规性和不合格记录以及其他关键点，必须由区块链节点进行登记和验证。
4.Discussion
图1.用于映射效能参数和区块链节点（研究组研究对象）的业务架构和技术
4.1.宏观营养素
a蛋白质和氨基酸：肠道通过系统激素或肠道调节肽来主动调节饮食中氨基酸的流量。对蛋白质和氨基酸谱的动力学及其在组织和胃肠道生态系统中的应用的综合评估是功能性食品研究中的一个重要研究领域。
b维生素和矿物质：维生素和矿物质在上皮细胞完整性、免疫功能、蛋白质合成和转录中起着重要作用。几种特定营养素的缺乏会抑制肠黏膜的生长和周转。
c长链多不饱和脂肪酸。
d短链脂肪酸：脂肪酸组成显着影响免疫细胞功能，也影响一些炎症和自身免疫疾病的治疗。
e膳食纤维：具有有益的生理作用，包括（使肌体）放松、调节肠道运动、微生物生长、发酵产生短链脂肪酸等。
4.2.小分子
具有生物活性的次级代谢产物：酚类化合物是一种重要的营养物质，具有有效的抗氧化、抗炎和抗癌活性，可影响肠道微生物的生长，影响细菌种群动态等。
3营养和共生微生物：食物一旦成为肠道微生物等的能量来源，可能会影响肠道微生物群的组成和活性。
4营养与结肠癌：饮食因素与结直肠癌发生的风险有关，但食物中也可能存在保护性化合物。需要进行流行病学和干预研究，以评估膳食纤维、淀粉和抗性淀粉、多酚或硫配糖体摄入等的影响。
5营养素与肠道疾病：抗性淀粉通过与微生物群的相互作用促进结肠功能。评估微生物群和食物成分在缓解症状方面非常重要。
6肠道恢复与吸收：营养物质吸收不良、肠道适应能力受损、免疫衰老以及通过饮食操作促进吸收是重要的研究对象，需进行研究调节肠道适应和转运的分子过程。
7肠道微生物群和过敏：导致过敏性疾病的微生物群组成差异的影响。
8肠道菌群和肠道黏液或年龄特异性肠道菌群：黏膜菌群对免疫系统和黏膜细胞基因表达的影响。特定细菌和肠道上皮细胞之间的作用和串扰，对营养源变化的适应等等。
9新型益生元-新产品开发：淀粉和其他谷物成分可改善消化率，从而提高肠道健康的效率。研究新产品的开发，结合产品的营养品质、功效、安全性和稳定性等参数是必要的，这样研究成果的效益才能惠及民众。
10营养基因组学：遗传多态性可能是导致饮食与患慢性病风险不一致的一个因素。基于营养科学和分子生物学合作对食品基因组反应的多种变化进行评估。
11生物技术：基因工程应用于改善植物的营养质量，提高加工和贮藏期间的稳定性等。
12临床前试验。
13临床试验：在控制良好的人类流行病学研究中，确定食物以及人体肠道微生物组的组成和功能特征及其与健康和疾病的关系，是设计针对肠道生态系统的更合理的基于食物和微生物群的干预策略的基础。需要研究其在炎症和代谢功能障碍治疗中可能的功效、它们的剂量效应关系和作用机理的研究。
5.Conclusions
本文中展示了区块链是如何支持科学研究链的，在这种情况下，特别是用于绘制功能性食品研究管理的效率图。这种体系结构可以复制到任何类型的研究中，因为这项技术的好处将会显现出来。这样，就可以通过区块链进行数据搜索，为网络研究小组提供工具进行验证，并有助于结果的可追溯性、安全性和可靠性。
Blockchain technology for the management of food sciences researches
Thelma B.Machadoab，Leonardo Ricciardibc，M.Beatriz P P Oliveirab
aFaculty of Pharmacy, Federal Fluminense University, Brazil
bREQUIMTE-LAQV, Faculty of Pharmacy, University of Porto, Portugal
cFaculty of Medicine, University of Porto, Portugal
Abstract
Background
The management of scientific research projects, working on scale and involving geographically distant groups, uses frequently technological means that can loss information and access non-standardized or outdated data. The records complexity can make impossible to apply the project management discipline in a broad and efficient way.
Scope and approach
Researches involving products of vegetable origin demand collaborative studies with transparency and information traceability, increasing confidence in results. To address these issues, a solution for mapping the effectiveness of research management have been designed using blockchain technology, a decentralized solution aiming to the safety improvement, waste reduction and traceability of the scientific results along the process.
Key findings and conclusions
The use of blockchain technology allows the creation of decentralized storage location for all information, according to personalized information and safe access permissions. Smart contracts were used to define research protocols for subsequent data collection, automatic processing and analysis, assuring that protocols were respected throughout the search chain and mapping the process efficiency. Blockchain can support the scientific research chain, specifically in this case for management of the functional foods research. The proposed architecture can be replicated for any type of research with the benefits of the technology present. In this way, data search through blockchain can be done, providing tools to the different network research groups to make validations and contributes to the traceability, safety and reliability of results.
