在這篇文章中，研究人員重點介紹了目前使用中的或未來即將使用的各種微流控技術，目的是了解農(nóng)產(chǎn)品與細菌的相互作用，并促進生鮮農(nóng)產(chǎn)品表面或內(nèi)部的細菌即時檢測。對于即時檢測，重點是推動設計可用于非專業(yè)人員的便攜式全集成生物傳感器。

隨著生鮮農(nóng)產(chǎn)品在世界各地越來越受歡迎，與生鮮農(nóng)產(chǎn)品相關的食源性疾病暴發(fā)量也逐步上升。沙門氏菌、大腸桿菌O157:H7和單核增生李斯特菌是導致與生鮮農(nóng)產(chǎn)品相關的食源性疾病暴發(fā)的主要病原體。一旦生鮮農(nóng)產(chǎn)品被污染，無論是在田間還是在收獲后的處理中，都無法做到全面清潔消毒，該類農(nóng)產(chǎn)品對消費者來說將不再安全放心。

據(jù)麥姆斯咨詢報道，近日，美國普渡大學（Purdue University）的科研人員以“Microfluidics at the interface of bacteria and fresh produce”為題在ScienceDirect發(fā)表了一篇綜述文章。在這篇文章中，研究人員重點介紹了目前使用中的或未來即將使用的各種微流控技術，目的是了解農(nóng)產(chǎn)品與細菌的相互作用，并促進生鮮農(nóng)產(chǎn)品表面或內(nèi)部的細菌即時檢測。對于即時檢測，重點是推動設計可用于非專業(yè)人員的便攜式全集成生物傳感器。

研究人員將各種微流控技術分為三類：（1）微圖案表面，即制造與農(nóng)產(chǎn)品表面相似的人工替代表面；（2）微流控培養(yǎng)裝置，包括可控環(huán)境的微腔，微生物和宿主可以在其中生長并相互作用；（3）生物傳感裝置，該生物傳感裝置是一種用于檢測是否存在微生物的便攜式分析工具。研究人員基于它們的典型設計和應用范圍分別對其進行了討論。

用于了解和檢測生鮮農(nóng)產(chǎn)品微生物污染的各種方法概述

微流控技術在了解和檢測生鮮農(nóng)產(chǎn)品微生物污染方面的各種應用

微圖案表面

植物表面覆蓋著不同類型的微結構。而這些微結構的高度多樣性，以及局部疏水性的變化，致使研究人員難以了解這些微結構對微生物污染所起的作用?？蒲腥藛T創(chuàng)建了帶有植物微觀結構的人造表面，最大程度簡化了其復雜性，并保有農(nóng)作物表面相應的疏水性功能。研究人員基于不同微結構農(nóng)作物的外形，并結合其在生鮮農(nóng)產(chǎn)品微生物安全方面的應用，對微圖案表面進行了分類。并研究了其在生鮮農(nóng)產(chǎn)品微生物安全和可持續(xù)生產(chǎn)方面的潛在應用。

基于表面形貌的類型，用于分析植物和微生物相互作用的微圖案表面的分類

用于或可用于生鮮農(nóng)產(chǎn)品微生物安全的微圖案表面的分類

微流控培養(yǎng)裝置

微流控培養(yǎng)裝置為研究可控環(huán)境中微生物和宿主復雜的相互作用提供了一個平臺。到目前為止，這些培養(yǎng)裝置已被廣泛用于了解細菌與細菌間的相互作用，以及細菌與包括真菌、植物和哺乳動物細胞等各種高等生物間的相互作用。研究人員通過突出它們的典型設計和使用方法，討論了這類裝置與生鮮農(nóng)產(chǎn)品安全研究相關方面的一些顯著應用。

微流控培養(yǎng)系統(tǒng)示意圖

生物傳感裝置

在生鮮農(nóng)產(chǎn)品微生物安全的背景下，生物傳感裝置有兩個廣泛的應用領域：即食源性病原體的檢測和糞便污染源跟蹤。在生鮮農(nóng)產(chǎn)品的病原體檢測中，更多是對大腸桿菌和沙門氏菌的研究，而對單核增生李斯特菌的研究較少——這是未來研究的主題。從可持續(xù)農(nóng)業(yè)的角度來看，生物傳感裝置已被用于植物生長期間病害的檢測。研究人員探討了生物傳感裝置的典型元素和設計特點，以及它們在食源性和植物病原體檢測以及微生物源跟蹤中的應用。

用于檢測生鮮農(nóng)產(chǎn)品微生物污染的兩大類生物傳感裝置的示意圖

結論

本篇文章中，研究人員對各種微流控技術進行了分類，以了解生鮮農(nóng)產(chǎn)品與細菌的相互作用，并有助于檢測農(nóng)產(chǎn)品表面或內(nèi)部的細菌。通過培訓食品和生物科學家及工程師，這種有史以來第一次簡明的分類將有助于促進微流控方法在生鮮農(nóng)產(chǎn)品安全和可持續(xù)生產(chǎn)中的進一步應用。

簡化外形的微圖案表面適合研究不同微結構類型、尺寸和分布對污染的影響。帶有葉片表面自然形貌圖案的表面為研究真實微觀結構對微生物污染的影響提供了機會。微圖案表面可以作為一種在各類狀況下可選擇的新型風險評估工具，有望服務于生鮮農(nóng)產(chǎn)品行業(yè)，以提高農(nóng)產(chǎn)品的微生物安全性。

用于研究細菌與細菌相互作用的微流控培養(yǎng)裝置的流行設計有微孔、微液滴和微室。所有的設計都為不同種類細菌的生長和相互作用提供了可控的微環(huán)境，研究人員可以在顯微鏡下監(jiān)控它們。研究人員可以研究細菌群落內(nèi)的幾方面的相互作用過程，包括群體感應、交叉取食和棲息地競爭動態(tài)等。也可以通過微流控培養(yǎng)裝置研究植物和細菌的相互作用。

該生物傳感裝置已用于檢測食源性病原體、植物疾病和生鮮農(nóng)產(chǎn)品的糞便污染源。DNA等溫擴增技術（如LAMP（環(huán)介導等溫擴增技術））為農(nóng)業(yè)核酸檢測提供了機會。紙基分析裝置（PAD）可用于在干燥狀態(tài)下存儲試劑，并在需要時進行反應。雖然生鮮農(nóng)產(chǎn)品行業(yè)需要農(nóng)場上易于使用的、能夠由非專業(yè)用戶進行多重檢測的全面集成診斷工具，但這種工具在商業(yè)上還不存在。這就需要將更多的研究集中在解決開發(fā)這類工具的主要挑戰(zhàn)上。

論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924224422003090

來源：麥姆斯咨詢，文章版權歸原作者所有。

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