隨著海鮮消費(fèi)量的不斷攀升，食品安全問題日益成為公眾關(guān)注的焦點(diǎn)，在食品安全領(lǐng)域，快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)技術(shù)對(duì)于預(yù)防食源性疾病至關(guān)重要。據(jù)《Food Research International》雜志最新報(bào)道，由馬薩諸塞大學(xué)洛厄爾分校和佛羅里達(dá)大學(xué)的研究人員聯(lián)合開發(fā)的紙色譜陣列（PCA）和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（NN）結(jié)合的檢測(cè)方法，為海鮮中的病原體檢測(cè)提供了一種新穎的解決方案。
這項(xiàng)技術(shù)的核心在于利用PCA捕捉海產(chǎn)品中揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）的變化，并結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的深度學(xué)習(xí)能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)活體病原體的快速識(shí)別。許多海產(chǎn)源的細(xì)菌分泌組氨酸脫羧酶或TMAO還原酶，作為天然代謝產(chǎn)物生成揮發(fā)性有機(jī)物，如組胺和三甲胺。研究中，Morganella morganii（M. morganii）和Shewanella putrefaciens（S. putrefaciens）分別作為食源性病原體和腐敗細(xì)菌的模型，通過PCA-NN系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，PCA制作及實(shí)驗(yàn)設(shè)置如下圖所示。
圖片來源：Food Research International
PCA可以識(shí)別VOCs的機(jī)理為PCA上的化學(xué)染料（如金屬卟啉、pH指示劑等）具有特定的化學(xué)結(jié)構(gòu)，能夠與特定的VOCs發(fā)生相互作用，如氫鍵、配位鍵、離子交換等。這些染料對(duì)VOCs的識(shí)別是基于分子結(jié)構(gòu)的互補(bǔ)性，即染料的活性位點(diǎn)與VOCs的分子結(jié)構(gòu)之間存在匹配關(guān)系。當(dāng)VOCs與PCA上的染料接觸時(shí)，可能會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致染料的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。這種變化可能涉及到電子的轉(zhuǎn)移、配位鍵的形成或斷裂、氧化還原反應(yīng)等，從而導(dǎo)致染料的吸光性質(zhì)（如吸收光譜）發(fā)生變化。染料的吸光性質(zhì)變化會(huì)導(dǎo)致其顏色發(fā)生變化，這種顏色變化可以通過肉眼或儀器檢測(cè)到。
研究團(tuán)隊(duì)首先在標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)基上驗(yàn)證了PCA-NN檢測(cè)的準(zhǔn)確性，隨后在真實(shí)的海鮮模型—鱈魚和三文魚上進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果顯示，該方法能夠成功區(qū)分人類食源性病原體和本地微生物群落，準(zhǔn)確率高達(dá)90%至99%。這一成果不僅為海鮮安全檢測(cè)提供了一種高效手段，也為智能包裝技術(shù)的發(fā)展開辟了新的道路。
與傳統(tǒng)的細(xì)菌分離和鑒定方法相比，PCA-NN檢測(cè)技術(shù)無需富集、孵化或其他樣本準(zhǔn)備步驟，大大縮短了檢測(cè)時(shí)間，降低了操作成本。此外，該方法不需要預(yù)先確定的特征或特定的分析染料，使得檢測(cè)過程更加靈活和經(jīng)濟(jì)。
隨著食品安全問題的日益嚴(yán)峻，PCA-NN檢測(cè)技術(shù)的出現(xiàn)無疑為海鮮消費(fèi)安全提供了新的保障。這項(xiàng)技術(shù)的成功應(yīng)用，不僅能夠保護(hù)消費(fèi)者的健康，也將推動(dòng)食品安全檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，為全球食品安全監(jiān)管提供強(qiáng)有力的支持。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.foodres.2022.112052
來源：微生物安全與健康網(wǎng)，作者~張宏圖。
