普渡大学推出创新生物传感器技术提升农业食品安全

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普渡大学西拉法叶分校（2024USNews美国大学排名：43）的研究人员最近推出了一种创新的生物传感器技术，旨在提升农业领域的食品安全。这项技术的灵感来源于COVID-19大流行期间取得的科学进展，特别是在快速检测技术方面的突破。该系统能够在商业新鲜农产品农场的现场样本采集后一小时内提供100%的准确结果，这一特性使其在农业生产中具有极大的应用潜力。

新技术的核心：Bacteroidales和LAMP技术

普渡大学西拉法叶分校的研究团队使用了一种名为Bacteroidales的粪便指示物作为风险标志。Bacteroidales是一种存在于猪、家禽和牛粪便中的微生物，其含量可以反映食品安全风险的水平。研究人员通过环介导等温扩增（LAMP）技术在创新的纸基设备上实现了快速检测。这种技术此前已被用于牛呼吸道疾病和COVID-19的检测，证明了其在快速、准确检测方面的有效性。

LAMP技术的优势在于其操作简便、快速和高灵敏度。用户只需将采集的样本放入预装有液体的滴液分配器中，液体会分配到含有检测样本中DNA所需化合物的纸基设备中，然后将其放入加热成像仪中。一小时后，测试结果显示Bacteroidales的含量。高污染水平由每平方厘米1000个Bacteroidales DNA拷贝表示，低水平则为每平方厘米10个拷贝。

现场测试与实验室结果的对比

研究团队在加利福尼亚州萨利纳斯的一个商业生菜农场和印第安纳州西拉法叶的普渡动物科学研究与教育中心附近的一个田地中测试了该系统。所有样本都被带到实验室进行定量聚合酶链反应（qPCR）分析，以确定Bacteroidales的含量。实验结果显示，现场测试结果与实验室结果100%一致。这一结果表明，该技术在实际应用中具有高度的可靠性和准确性。

尽管田间测试缺乏中等污染范围的样本，这可能会导致一些不匹配，但研究人员估计，涉及全范围污染的测试将与实验室测试的符合率达到90%以上。该技术能够检测到每平方厘米少至三个Bacteroidales DNA拷贝，进一步证明了其高灵敏度。

项目的资金支持与商业化前景

该项目的资金来自农产品安全中心、加利福尼亚州食品和农业部以及美国农业部农业营销服务。这些机构的支持不仅为研究提供了必要的资源，也为技术的进一步发展和推广奠定了基础。

普渡大学西拉法叶分校创新办公室已申请专利，并将技术授权给Verma的公司Krishi。Krishi目前正在筹集商业化资金，计划将这项技术推向市场。商业化的成功将有助于提高农产品的安全性，减少食品污染事件的发生。

扩展讨论：Bacteroidales作为粪便指示物的应用

Bacteroidales作为粪便指示物在食品安全风险评估中的应用具有重要意义。传统的食品安全检测方法通常需要耗费大量时间和资源，而Bacteroidales的快速检测方法则能够在短时间内提供准确的结果。这对于农民和食品生产者来说，无疑是一个巨大的优势。

在实际应用中，Bacteroidales的含量可以帮助农民判断农产品是否受到粪便污染，从而决定是否需要采取进一步的措施。例如，如果检测结果显示Bacteroidales的含量较高，农民可以选择延迟收获，或者采取其他措施来降低污染风险。相反，如果检测结果显示污染水平较低，农民可以放心地进行收获。

LAMP技术在农业中的广泛应用

LAMP技术的应用不仅限于食品安全检测，还可以用于其他农业领域。例如，LAMP技术可以用于检测植物病害、土壤健康状况以及水质监测等。这种技术的多功能性使其在农业生产中具有广泛的应用前景。

在植物病害检测方面，LAMP技术可以快速、准确地检测出植物病原体，从而帮助农民及时采取防治措施，减少病害对作物的影响。在土壤健康状况监测方面，LAMP技术可以检测土壤中的有害微生物和污染物，帮助农民了解土壤的健康状况，优化种植方案。在水质监测方面，LAMP技术可以检测水中的有害微生物和污染物，确保灌溉用水的安全性。

未来展望：技术的进一步发展与推广

尽管普渡大学西拉法叶分校的这项新技术已经取得了显著的成果，但仍有一些问题需要进一步研究和解决。例如，如何在田间测试中获得更多中等污染范围的样本，以提高测试结果的准确性和可靠性。此外，研究团队还需要继续研究如何设定污染阈值，以便更好地指导农民的收获决策。

随着技术的不断发展和完善，普渡大学西拉法叶分校的这项生物传感器技术有望在全球范围内得到广泛应用。通过提高农产品的安全性，减少食品污染事件的发生，这项技术将为全球农业生产带来深远的影响。

综合总结

普渡大学西拉法叶分校的研究人员推出的这项新型生物传感器技术，利用了Bacteroidales作为粪便指示物，并通过LAMP技术在纸基设备上实现了快速、准确的检测。这项技术在商业新鲜农产品农场的现场样本采集后一小时内提供了100%的准确结果，显示出其在农业生产中的巨大应用潜力。研究团队在加利福尼亚州萨利纳斯和印第安纳州西拉法叶的田地中进行了测试，结果显示田间测试结果与实验室结果完全一致。

该项目得到了农产品安全中心、加利福尼亚州食品和农业部以及美国农业部农业营销服务的资金支持。普渡大学西拉法叶分校创新办公室已申请专利，并将技术授权给Verma的公司Krishi，Krishi目前正在筹集商业化资金。

通过这项技术，农民可以快速、准确地检测农产品的粪便污染水平，从而做出更明智的收获决策。LAMP技术的多功能性使其在农业生产中具有广泛的应用前景，包括植物病害检测、土壤健康状况监测和水质监测等。尽管仍有一些问题需要进一步研究和解决，但这项技术的未来发展和推广前景广阔，有望为全球农业生产带来深远的影响。