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糧油減損與真菌毒素防控創(chuàng)新團(tuán)隊開發(fā)一種基于全細(xì)胞生物傳感器陣列的無損高準(zhǔn)確度監(jiān)測糧食霉變新技術(shù)

2023-03-16 08:56:48 來源：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所閱讀量：7001

　　我國糧食產(chǎn)后損耗每年高達(dá)700億斤，幾乎相當(dāng)于產(chǎn)糧大省吉林一年的糧食總產(chǎn)量。產(chǎn)后減損是保障糧食供給的“無形良田”和有效途徑。霉變是導(dǎo)致糧食產(chǎn)后損耗的主要原因，嚴(yán)重威脅我國糧食安全、食品安全和人民生命健康。開展糧食倉儲霉變檢測監(jiān)測意義重大。雖然傳統(tǒng)的基于酶聯(lián)免疫吸附測定、氣相色譜質(zhì)譜、高光譜成像和電子鼻等霉變檢測方法均具有高靈敏度和高準(zhǔn)確度的優(yōu)點(diǎn)，但是也存在需要樣品預(yù)處理、昂貴設(shè)備和人員培訓(xùn)等問題，制約了糧食霉變檢測技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

　　中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所糧油減損與真菌毒素防控創(chuàng)新團(tuán)隊開發(fā)了一種基于有機(jī)揮發(fā)物響應(yīng)的全細(xì)胞生物傳感器陣列，可以實現(xiàn)糧食霉變的高準(zhǔn)確度監(jiān)測。該研究通過在大腸桿菌中篩選響應(yīng)糧食霉變前期標(biāo)志性有機(jī)揮發(fā)物的啟動子，構(gòu)建了融合14種應(yīng)激響應(yīng)啟動子和發(fā)光細(xì)菌熒光素酶基因的全細(xì)胞生物傳感器陣列，結(jié)合優(yōu)化的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，實現(xiàn)了對黃曲霉霉變花生和霉變玉米的83%的區(qū)分準(zhǔn)確度；對霉變前期不同階段花生、玉米高達(dá)95%和98%的預(yù)測準(zhǔn)確度；以及對霉變和健康花生、玉米的預(yù)測準(zhǔn)確度均達(dá)到100%。此研究結(jié)果表明了基于全細(xì)胞生物傳感器陣列結(jié)合優(yōu)化的機(jī)器學(xué)習(xí)模型的可靠性和實用性，可以實現(xiàn)對霉變前期糧食的無損高準(zhǔn)確度監(jiān)測。

　　上述研究結(jié)果分別在材料科學(xué)國際知名學(xué)術(shù)期刊Journal of Hazardous Materials(中科院1區(qū)，IF=14.224)在線發(fā)表，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所糧油減損團(tuán)隊博士后馬俊寧和浙江工業(yè)大學(xué)客座碩士研究生管樂為論文第一作者，加工所邢福國研究員為通訊作者。該研究成果得到了國家重點(diǎn)研發(fā)專項計劃(2022YFD0400104)、國家自然科學(xué)基金(31972179、32001813)、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程(CAAS-ASTIP-G2022-IFST-01)、青島市科技計劃項目科技惠民示范引導(dǎo)專項(21-1-4-NY-4-NSH)的資助。【原文】

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