Nouvelle technique de détection précoce des bactéries d’origine alimentaire

Les produits tels que la laitue et les épinards sont régulièrement testés pour détecter les bactéries pathogènes d’origine alimentaire, telles que la salmonelle, la listeria monocytogenes et les types pathogènes d’E. coli, dans le but de protéger les consommateurs contre la maladie.

Des tests rapides sur les aliments peuvent être effectués, mais il faut encore du temps pour déterminer qui est malade et d’où provient le produit contaminé. C’est trop tard pour les nombreux Américains qui ont déjà mangé le produit. La solution actuelle, souvent un rappel multi-états, devient le contrôle des dégâts.

Des chercheurs de l’Université du Delaware veulent détecter ces bactéries avant que quelqu’un ne tombe malade. Comme détaillé dans un article publié dans le Magazine sur la sécurité alimentaireBiospection, une start-up basée à UD et au Delaware, est sur le point d’intensifier les tests ; beaucoup. Les membres du corps professoral Harsh Bais et Kali Kniel, ainsi que l’ancien étudiant diplômé Nick Johnson, se sont associés à Andy Ragone de Biospection pour détecter les agents pathogènes d’origine alimentaire en trois à six heures.

Microbiologiste de métier, Kniel est un expert des agents pathogènes croisés comme la salmonelle, qui saute joyeusement vers de nouveaux hôtes comme cette délicieuse laitue fraîche.

« Alors que l’industrie des fruits et légumes travaille avec diligence pour réduire les risques associés à la contamination microbienne, des outils comme celui-ci ont un potentiel incroyable pour améliorer les stratégies de réduction des risques », a déclaré Kniel, professeur de sécurité alimentaire microbienne qui travaille régulièrement avec l’industrie et les agences gouvernementales pour réduire le risque de maladie d’origine alimentaire. maladie. « Des collaborations comme la nôtre entre des universitaires et des sociétés de biotechnologie peuvent améliorer la technologie et affecter la sécurité alimentaire et la santé publique. »

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Ces pathogènes se retrouvent facilement dans les plantes, qui sont malheureusement des hôtes très accueillants ; des hôtes qui ne peuvent pas vous dire où se trouvent leurs invités.

Tout comme les humains, les plantes utilisent des mécanismes de défense pour combattre les maladies. Mais certains agents pathogènes d’origine humaine ont appris à ouvrir les portes d’entrée d’une plante appelées stomates ; pores sur les feuilles ou la tige – ; et faites comme chez vous.

Étant donné que ces bactéries ne sont pas de véritables agents pathogènes des plantes, les premiers signes de stress de la plante ne sont pas physiquement visibles. La technologie de Biospection nous permet de dire, très rapidement, si l’agent pathogène humain opportuniste est présent sur la plante. »

Harsh Bais, professeur UD de biologie végétale

En tant que physico-chimiste travaillant à Wilmington, Ragone a rencontré Kniel et Bais par le biais de la communauté scientifique du Delaware et partageant du matériel de laboratoire. Une relation construite au fil du temps, culminant lorsque Kniel, Bais et Ragone demandent et reçoivent un financement de recherche d’une subvention du Delaware Institute of Biotechnology Center for Advanced Technology (CAT) pour la technologie scientifique et la propriété intellectuelle.

Les chercheurs ont mis en commun leur expertise interdisciplinaire pour réduire le risque de maladie d’origine alimentaire, une tâche avec laquelle les chercheurs de l’industrie et universitaires se sont débattus pendant de nombreuses années. Le résultat? L’équipe a créé une plateforme d’imagerie multispectrale pour observer la réponse des plantes sentinelles. L’un des objectifs est d’utiliser cette technique directement sur un convoyeur, en scannant votre laitue avant qu’elle ne se dirige vers l’épicerie.

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Alors, comment voyez-vous un symptôme que vous ne pouvez pas voir? La technique des chercheurs scanne les feuilles par imagerie multispectrale et détection ultraviolette profonde lorsque la plante attire ces agents pathogènes. Lorsque les chercheurs ont examiné les bactéries bénignes, ils ont constaté peu de changements. Mais, avec des agents pathogènes nocifs d’origine humaine, le test peut détecter des différences dans la plante attaquée.

« En utilisant la listeria comme exemple, en trois à six heures, nous constatons une forte baisse des pigments de chlorophylle », a déclaré Bais. « C’est un signal fort que la plante réagit physiologiquement, un marqueur de bactéries inhabituelles. »

La nouvelle technique d’imagerie multispectrale est non invasive et ultra-rapide par rapport aux tests actuels, dans lesquels un scientifique de laboratoire enlève une feuille, la broie, plaque les bactéries et recherche une maladie. La méthode actuelle n’est pas disponible dans le commerce, mais Biospection a reçu une subvention de recherche sur l’innovation des petites entreprises de la National Science Foundation en 2022 pour la développer et la commercialiser en tant que capteur d’imagerie en temps réel pour inspecter les plantes à la recherche de maladies et d’autres stress.

« Harsh et Kali ont certainement joué un rôle déterminant dans les techniques que nous avons développées avec l’imagerie multispectrale et l’utilisation de la fluorescence ultraviolette profonde », a déclaré Ragone, fondateur et CTO de Biospection. « Nous avons construit un instrument portable qui pourrait être commercialisé. »

L’agriculture verticale est un secteur agricole qui peut profiter des avantages de cette nouvelle technologie. Utilisant moins d’eau et moins d’espace, les fermes verticales sont une étape essentielle vers une agriculture plus durable. Mais en ce qui concerne les maladies, ces fermes sont tout aussi vulnérables que l’agriculture traditionnelle en plein air. Une incidence d’E. coli signifie qu’une ferme verticale doit jeter une récolte entière.

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Biospection travaille déjà avec des entreprises agricoles pour intégrer le capteur imageur dans les racks des fermes verticales et, pour les fermes de plein air, dans les drones de culture.

« En travaillant avec UD, nous avons jeté les bases scientifiques pour créer de meilleurs instruments », a déclaré Ragone. « Nous travaillons sur un instrument portable, automatisé et qui peut donner une réponse en quelques secondes. »

Pour les recherches futures, Bais a l’œil sur la détermination si cette technologie peut différencier les différents microbes.

« Si la réponse sentinelle est différente d’un microbe à l’autre, cela nous donne l’identité du microbe en fonction de la réponse sentinelle de la plante. Nous n’en sommes pas encore là, mais ce serait la réalisation ultime », a déclaré Bais. « Dans une sentinelle, vous pourriez alors différencier les microbes bénins et nuisibles qui font cela en termes de sentinelle. »

Fontaine:

Université du Delaware

Référence magazine :

Johnson, N. et coll. (2023) Détection de fluorescence ultraviolette profonde avec imagerie multispectrale pour détecter et surveiller les agents pathogènes d’origine alimentaire dans la phyllosphère verte feuillue. Magazine sur la sécurité alimentaire. doi.org/10.1111/jfs.13056.

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