yy.vip易游-《食品科学》：河南工业大学翟丹丹副教授等：全细胞生物传感器在食品安全检测中的应用

　　YYVIP易游·(中国有限公司)官方网站-病原体、农药残留和重金属等食源性污染物不仅给消费者带来严重的健康风险，也给食品生产商带来经济损失，因此如何确保食品安全已成为一个亟需解决的全球性公共议题。传统的污染物检测方法，如高效液相色谱法（HPLC），虽然具有较高的准确性，但通常耗时较长，且需要专业的实验室设备和熟练的技术人员进行操作，表1对不同类型污染物的现有检测方法优缺点进行了总结。近年来，生物传感器因响应速度快、灵敏度高、专一性强，且能实现现场检测等特点，已迅速发展成为一种颇具前景的检测方法。生物传感器是一种将生物识别元件与传感器相结合的分析装置，用于检测特定的分析物，将生物反应转化为电子信号，可直接对食品或加工环境中的污染物进行快速有效的检测。因其生物识别元件的差异，可分为酶传感器、全细胞生物传感器（WCBs）、核酸适配体传感器、免疫传感器等多种类型。与依靠酶或抗体的生物传感器不同，WCBs使用活细胞作为生物识别元件，这些细胞可以是微生物细胞、植物细胞或哺乳动物细胞，它们会对污染物或环境刺激做出反应，导致其代谢活动、基因表达或其他细胞功能产生可测量的变化。由于整个细胞都可用于识别和处理复杂的刺激物，因此还能实现多个目标的同时检测，这也使WCBs在食品安全检测中备受关注，图1展示了WCBs在食品检测中的应用流程。

　　WCBs在食品安全领域具有成本效益高、可扩展性强、可适应各种测试环境等优势。它们为食品安全检测提供了一种实用而创新的方法，可实现快速筛查，而这对最大限度地降低整个供应链的污染风险至关重要。WCBs具备诸多优势的同时也面临着一些挑战，比如如何保持细胞活力和稳定性，这两者是实现WCBs性能稳定的重要前提。合成生物学、基因工程和微加工技术的进步正在不断提高生物传感器的稳定性和多功能性，并使其在现场检测中的应用越来越可靠。河南工业大学生物工程学院的张含蕾、周俊俊、翟丹丹*等人重点分析WCBs在食品安全检测领域的最新应用，包括检测重金属、农药、兽药、添加剂、病原体和毒素等有害污染物。通过综述当前的研究进展和实际应用，深入探讨WCBs在食品安全方面的潜力和局限性。最后，展望未来研究的发展方向，强调其在新型材料开发、先进集成技术应用、智能传感系统优化和便携性增强等方面的进步，以期极大推动WCBs成为保障全球食品安全不可或缺的工具。

　　重金属作为普遍存在的环境污染物，对生态环境和人类健康都有深远的影响，例如，汞离子（Hg2＋）、镉离子（Cd2＋）和铅离子（Pb2＋）等重金属离子即使在极低浓度下，长期暴露仍可能通过生物富集作用对人类健康造成严重危害。传统的重金属检测技术，如原子吸收光谱法、荧光光谱法、原子发射光谱法以及电感耦合等离子体质谱法，因其高准确性和灵敏度而被广泛应用于实验室检测。然而，这些方法通常存在成本高昂、操作复杂以及对复杂仪器设备依赖性强等局限性，难以满足现场快速检测的实际需求。相比之下，WCBs是一种高效的替代方案，能够提供一种既经济实惠又灵活多变的检测方法，支持快速的现场分析。这类生物传感器以细菌为活体指示剂，并利用合成生物学技术改造传感与报告元件，使之能针对特定金属离子产生可量化的信号。

　　重金属WCBs的传感主要基于其金属响应的基因元件，如汞反应转录激活因子（MerR）系列调控蛋白，它们与细胞内金属离子结合，随后激活下游基因的表达，最后，触发表达报告蛋白。报告蛋白通常是荧光蛋白如绿色荧光蛋白（GFP）或黄色荧光蛋白，产生可测量的荧光信号，量化后反映重金属的存在与浓度。表2总结了应用于重金属检测的WCBs。例如，Yin Kun等利用铜绿假单胞菌的抗汞菌株设计了一种生物传感器，通过在大肠杆菌外膜上加入表面展示系统，在诱导1 h后能够检测0.5～1 000 μmol/L的Hg2＋浓度，该生物传感器可通过调节pH值进行再生。为了提高检测灵敏度，对该菌株的MerR蛋白进行了定向进化，产生了一种突变体m4-1，命名为m4-1传感器，其灵敏度比野生型提高了115 倍，这种传感器的检测限为313 pg/L，与传统的分析仪器相当，而且还能检测98 ng/L的甲基汞，鉴于甲基汞的毒性很高，而之前又缺乏有效的传感器，因此这是一次重要的突破。为了支持野外现场应用，m4-1传感器通过串联报告基因进一步优化，提高了信号强度，从而产生了可视汞WCBs，结合智能手机成像和图像分析软件，该生物传感器实现了对海鲜和土壤等实际样品的精确定量，结果与原子荧光光谱法一致，这为环境汞监测和风险评估提供了一种简化、便携和高效的方法。

　　镉即便在痕量水平也能对人体及生态环境构成显著威胁，据此，世界卫生组织已将其明确界定为重金属污染物。针对镉污染，Wei Yijun等开发了一种专门用于检测镉的高灵敏度生物传感器，利用成簇规律间隔短回文重复序列/CRISPR相关蛋白9（CRISPR/Cas9）基因编辑技术构建了一种生物传感器K12-PMP-luxCDABE-ΔcysI，该传感器将启动子Pmer、调控基因merR（m）和荧光素酶基因整合到大肠杆菌染色体中，同时，通过敲除cysI抗镉基因进一步提高了对Cd2＋的检测灵敏度。并在诱导15 min后达到最大荧光强度，而且诱导30 min和60 min后的荧光强度与诱导15 min后的荧光强度没有显著差异（P＞0.05），这表明15 min的诱导时间实际上足以获得最大荧光输出，线 mg/L。此外，该传感器表现出极高的稳定性，荧光输出的相对标准偏差在0.19%～4.02%之间。

　　WCBs通常只能检测一种或两种重金属，这限制了其在复杂的多金属环境中的应用。为了解决这一问题，Kim等改造了具有不同金属传感启动子的大肠杆菌菌株，用于检测铜、镉和汞。通过使用荧光素酶和红色荧光蛋白mCherry报告基因，这些菌株可产生针对铜、镉、汞3 种金属的发光和荧光信号，在金属离子溶液中孵育3 h便可以产生荧光信号，灵敏度范围为0.1～7.5 mg/L（取决于金属类型）。还可以通过将WCBs与基因信号放大器耦合，从而提高其灵敏度和特异性，例如，加入T7-RNA聚合酶放大器可显著提高荧光输出，从而改善传感器对镉离子的响应时间和检测精度。这些改进凸显了WCBs用来检测环境和食品样本中重金属的可行性及潜力。

　　MerR属于金属响应型启动子，能够特异性结合Hg2＋，激活下游荧光蛋白（如GFP）的表达，其响应直接且无需复杂信号转换。基因元件简单，易于构建和集成到便携设备中从而实现环境水样中Hg2＋的实时检测；但是对其他重金属（如Cd2＋、Pb2＋）交叉反应性较高，而且信号输出单一，依赖荧光信号难以实现多模态检测。CRISPR系统利用CRISPR-Cas蛋白（如Cas12a/Cas13）的附属切割活性，通过核酸信号放大检测重金属。当重金属存在时，会通过转录因子或适配体激活特定的DNA/RNA序列，再触发CRISPR切割报告基因。通过设计不同CRISPR RNA，可检测多种重金属污染，且抗干扰能力强、受环境杂质影响较小；但是复杂性高、需多步反应（如核酸提取、扩增、CRISPR切割）、耗时较长、依赖酶和合成核酸试剂、不适合大规模现场部署。在后续的研究中，可以将MerR的快速响应与CRISPR系统的信号放大结合，构建“双模式”传感器，推动WCBs的实用化发展。总之，WCBs已成为检测重金属的强大工具，有可能取代或补充传统的分析方法。它们的适应性、成本效益和现场快速检测能力使其成为环境和食品安全监控领域的有效解决方案。基因工程、信号放大和多金属检测能力方面的持续创新可能会扩大其适用范围并提高其性能，从而实现在各种情况下进行更全面的重金属监测和风险评估。

　　农药残留是指施用农药一段时间后，在生物体、农产品、土壤、水和大气中持续存在的微量母体化合物、有毒代谢物、降解产物和杂质。这些残留物对食品工业的可持续发展构成了重大挑战，并可能严重影响人类健康。水果和蔬菜上的过量农药残留会导致人体摄入时中毒，从而对生命健康构成严重威胁。因此，灵敏、精确地检测农药残留对确保食品质量和安全至关重要。近年来，人们成功开发并应用了多种WCBs快速检测农药残留。许多高选择性、高灵敏度、快速和低成本的微生物生物传感器，包括安培型、电位型和比色型已被构建用于直接测量各种样品中的各种农药。

　　有机磷（OP）是最常用的农药之一，Liang Bo等从鲤鱼细胞中优化合成了编码乙酰胆碱酯酶的互补DNA（cDNA），并将其整合到酿酒酵母的表达载体pYD1中。利用乙酰胆碱酯酶对OP的高度特异性识别，开发了一种基于酵母的OP快速检测生物传感器，将重组菌株在37 ℃条件下与不同浓度的对硫磷作用15 min后，通过可见分光光度法直接测量乙酰胆碱酯酶的活性从而反应污染物的浓度，对羟基对硫磷的检测限为0.136 ng/mL，线 μg/mL。对硫磷的检测限为3.72 ng/mL，线 μg/mL。Khatun等利用两种大肠杆菌菌株开发了一种生物传感器，每种菌株都含有不同的转录基因。这些菌株将OP水解为对硝基苯酚，随后转化为β-半乳糖苷酶进行比色检测，这种生物传感器对乙基对硫磷的检测限为1 nmol/L，灵敏度比单细胞生物传感器高出近200 倍，而且在3.5 h内便可以获得检测结果，是一种灵敏、便携的农药检测手段。

　　在另一项研究中，Riangrungroj等设计了一种基于凝集作用的全细胞大肠杆菌生物传感器，用于检测环境中的3-苯氧基苯甲酸（3-PBA），这是一种拟除虫菊酯杀虫剂标记物。这种生物传感器是将大肠杆菌细胞与诱导细胞凝集的蛋白共轭物混合。游离的3-PBA与抗原共轭物竞争，阻止细胞交联，形成可见的细胞沉淀，这种方法与竞争性酶联免疫吸附法相似，可在30 min内直接目视检测结果，检测限为3 ng/mL。这种生物传感器能够检测各种基质（包括血液、尿液和水）中的3-PBA，而且裂解后的稳定期长达90 d，非常适合资源有限的偏远地区使用。McDonald等开发了一种基于瓜萎镰刀菌的WCBs，其中包含ChpR转录因子以及其同源启动子PchpA。这种生物传感器能对毒死蜱的主要降解产物3,5,6-三氯-2-吡啶醇产生特异性荧光反应。该生物传感器可在4 h内检测到低至390 nmol/L的3,5,6-三氯-2-吡啶醇浓度，在7 h内检测到低至50 μmol/L的毒死蜱浓度，符合GB 5749—2022《生活饮用水卫生标准》的要求（30 μg/L）。总之，用于检测农药的WCBs的开发正朝着提高目标分析物特异性和灵敏度的方向发展，表3重点介绍了WCBs在农药残留检测方面的最新应用。

　　合成兽药被广泛用于预防细菌感染和治疗动物疾病，然而这些药物的残留物及其代谢物会在动物组织中累积，甚至会通过生物浓缩增强毒性，最终对人类健康造成威胁。鉴于目前抗生素污染的普遍性和相关风险，迫切需要建立快速有效的抗生素检测方法。WCBs作为一种创新、经济、便携的生物识别系统，含有能对信号分子浓度变化做出特异性反应的基因元件，使其适用于各种复杂环境。值得注意的是，微生物可逐渐适应抗生素，在长期暴露过程中会对抗生素产生抗性。微生物降解抗生素是一个多方面的过程，涉及微生物合成直接或间接改变抗生素结构的酶，从而使其在降解过程中失活，产生可检测的信号，这些信号可作为判断抗生素存在的新指标。

　　Ma Zhao等利用Whatman滤纸作为低成本便携式基质，开发了一种基于纸条的大肠杆菌生物传感器。这种生物传感器通过纸条上的颜色强度变化检测四环素和土霉素，在水中的检测限为5.23～17.1 μg/L，在土壤中的检测限为5.21～35.3 μg/kg，线 μg/L。南京农业大学高延政教授团队设计的大肠杆菌菌株DH5α/pMTGFP和DH5α/pMTmCherry能够对四环素浓度变化做出响应。通过测量荧光强度或酶活性，可以量化四环素类抗生素的浓度，检测限分别为7.58～10.2 μg/L和5.32～7.85 μg/L，线 μg/L。这种生物传感器有望成为土壤和水样中快速、高通量定量检测四环素类抗生素的工具。

　　在检测动物源食品中的抗生素残留方面，Liu Yang’er等报道了一种基于合成生物学的增强型i/cTetR比率测定型试纸条，这种WCBs利用双色信号报告检测食品中的四环素类抗生素。i/cTetR比率测定型试纸条可对牛奶样品进行定量和定性分析，45 min内即可达到欧盟规定的牛奶最低检测限（50～3 200 μg/kg），具有特异性强、灵敏度高、操作简便等特点，适合无需大型设备的现场检测。Lu Meiyi等开发了一种集成智能手机的WCBs Lumi Cell Sense，其全脂牛奶中环丙沙星的检测限为7.2 ng/mL，低于欧盟允许的最高限值。氨基糖苷类抗生素残留现象普遍存在于食品和环境中，其累积会对生态和健康造成严重危害。Wang Zhenzhen等构建了妥布霉素浓度依赖性全细胞微生物传感器（tob-HHAz），可将妥布霉素的浓度转化为可见荧光。在牛奶样品中，该传感器的线 nmol/L，检测限为40 nmol/L，低于欧盟规定的牛奶最大残留限量。总之，开发检测兽药残留的WCBs取得一定进展，其特异性和适用性也在不断提高。表4概述了近期WCBs在兽药残留检测中的应用。

　　食品添加剂被广泛用于食品工业，以延长保质期、提高感官质量和支持工业生产。虽然食品添加剂旨在提供感官享受和商业便利，但也带来了一些问题，如滥用、过量使用等。研发高效且灵敏的食品添加剂检测技术成为当务之急。

　　亚硝酸盐是肉类产品中常用的食品添加剂，常用于着色和抗菌，其会在肠道微生物群中转化为具有遗传毒性的亚硝胺。然而，目前的方法缺乏原位检测亚硝胺的能力。针对这一空白，Wang Huaisong等用pMAG1-eGFP和pPHR1-eGFP质粒改造了一种酵母菌株。这种工程酵母能对亚硝胺引发的DNA损伤作出反应，激活基于pMAG1的DNA损伤修复途径，已被开发成WCBs，表达eGFP作为报告物，以监测原位产生的亚硝胺。为了确保WCBs在胃酸环境中的存活率，合成了一种与Fe3＋和2,2-硫代乙酸配位的金属有机凝胶，并将其加入WCBs中。结果表明，该金属有机凝胶能抵抗胃酸促进pMAG1酵母菌向肠道的运输，同时保持其原位检测亚硝胺的能力，可以准确检测亚硝胺在小鼠肠道中的含量。

　　具有特定功能的细菌生物膜可进一步提高生物传感器检测亚硝酸盐的特异性，Wang Jingting等利用电活性亚硝酸盐氧化细菌（硝化细菌）开发了一种创新的全细胞电化学生物传感器，具有反应快、灵敏度高、检测范围广和抗干扰性强等特点。这种生物传感器利用循环伏安法，可在3 min内精确检测0.3～100 mg/L范围内的亚硝酸盐。

　　食源性病原体利用食物基质作为侵入人体宿主细胞的主要途径，导致腹泻、呕吐和全身感染等食物中毒症状。近年来，涉及食源性病原体的事件频频发生，凸显了开发食品中病原体检测技术的迫切性，表5总结了WCBs在兽药残留检测中的应用。大肠杆菌O157:H7主要寄居在反刍动物体内，经常污染牛肉和牛奶等食品，并可能在加工过程中传播给人类、动物饲料和水源。由于其传播途径广泛，它已成为全球最普遍的食源性病原体之一。因此，监测食品中的大肠杆菌O157:H7对于确保食品安全和阻断传播途径至关重要。Zhou Yuqing等利用菌体EP01对大肠杆菌O157:H7 GXEC-N07的高特异性，开发出一种以菌体EP01为识别剂的全细胞电化学生物传感器，用于检测大肠杆菌O157:H7 GXEC-N07。该生物传感器的线 CFU/mL，检测限为11.8 CFU/mL，总处理时间小于30 min。它已成功应用于定量检测鲜奶和生猪肉中的GXEC-N07，为检测大肠杆菌O157:H7 GXEC-N07提供了一种快速、特异、经济、无标签的工具，有望在保障食品安全和公众健康方面发挥重要作用。

　　食品中的霉菌污染会导致经济损失、食品质量下降和霉菌毒素的产生，因此必须进行准确、非破坏性的监测。曲霉菌污染在小麦收获后储存和运输过程中持续存在，产生有害毒素，如黄曲霉菌产生的黄曲霉毒素是一种已知的粮油致癌物。最近，中国农业科学院农产品加工研究所粮油减损与霉菌毒素防控创新团队引入了WCBs阵列与机器学习模型相结合的方法监测霉菌污染。这种方法为预测贮藏花生和玉米粒中的早期黄曲霉毒素污染提供了一种途径。在这项研究中，通过气相色谱-质谱技术鉴定了黄曲霉霉变前期花生中3 种标志性有机挥发物丙酸乙酯、甲基吡咯和2,3-丁二醇，测定了14 种大肠杆菌应激响应启动子对这3 种标志性有机挥发物和另外3 种黄曲霉霉变相关挥发物的显著差异响应模式。在此基础上，通过海藻酸钙微球包埋技术构建了融合14 种应激响应启动子和发光细菌荧光素酶基因的WCBs阵列。当与优化的机器学习模型搭配使用时，该生物传感器在花生和玉米明显变质前2 d的预测准确率分别高达95%和98%。此外，它还能以100%的准确率区分变质和健康样品。这些研究结果表明，这种WCBs阵列为谷物霉菌污染的早期检测提供了一种高度准确、非破坏性的方法。

　　WCBs凭借其高灵敏度、可再生性和特异性，在食品安全检测领域展现出巨大的应用潜力。然而，其实际应用和商业化进程仍面临诸多技术挑战，这些挑战涉及细胞稳定性、信号处理、检测性能以及规模化生产等多个关键层面。例如，细胞在复杂的环境条件（如极端pH值、高温以及有毒物质的存在）中容易失活或死亡，从而导致传感器的使用寿命较短；低浓度目标物难以触发可检测的信号，使得动态检测范围相对较窄；此外，信号输出形式较为单一，光学信号（如荧光）易受背景干扰，而电化学信号则需要复杂的电路支持，且难以实现现场的实时检测。为应对这些挑战，未来的研究方向应聚焦于通过合成生物学手段设计高灵敏度且稳定的全细胞系统，利用纳米材料放大检测信号以及保护细胞，并通过与人工智能技术的跨学科合作，推动WCBs在灵敏度、特异性、稳定性和实用性方面的突破，最终实现其商业化与普适性应用。图2概述了WCBs的未来发展方向和面临的挑战。

　　在WCBs中，各种生物识别分子都经过了人工修饰，以提高特异性、稳定性和灵敏度。基于合成生物学的WCBs为现场检测食品污染物提供了一种新方法，WCBs的基本组成部分包括传感元件，如转录因子和核糖开关，以及报告元件，如荧光素酶、荧光蛋白等。传感和报告元件通过基因表达调控耦合，形成用于检测目标物质的简单基因回路。Chen Shengyan等对大肠杆菌K-12调控亚硝酸盐的启动子进行了修饰，通过平衡ArsR结合位点（ABS）数量与启动子活性之间的关系并调节辅助ABS的位置，从而提高WCBs的信噪比。当用1 μmol/L亚砷酸盐诱导时，获得的启动子变体ParsD-ABS-8的诱导比为179（比野生型启动子增加了11 倍）。修饰后的WCBs在0.1～4 μmol/L（决定系数R2＝0.992 8）的砷浓度范围内表现出良好的剂量响应，检出限为10 nmol/L。He Nisha等通过启动子工程、受体蛋白定向进化和宿主代谢工程3阶段优化，构建了基于NahR-Psal/Pr的全细胞水杨酸（SA）生物传感器（MUT3rd）。优化后的传感器灵敏度和最大输出分别提高了17.2 倍和9.4 倍，检测限从80 μmol/L到0.1 μmol/L，提高了800 倍。

　　合成生物学可以根据特定规则连接基因片段，从而使细胞表达出人类需要的信号或产物。因此可以为WCBs提供新的功能组件、遗传模块（逻辑门模块、内存模块、信号放大模块）和组装理论，从而使得WCBs可以识别更多的污染物，找到更方便的信号报告形式，并实现更智能的检测过程。

　　纳米材料在生物传感领域的应用为传感器的性能带来了革命性的提升，然而，由于兼容性问题会影响生物传感器的效率，因此将纳米粒子与微生物系统集成面临挑战。纳米材料由于其高比表面积和尺寸效应，可以提高环境监测的灵敏度和选择性。这意味着纳米材料可以更有效地检测低浓度污染物，并区分结构相似的污染物。金属纳米颗粒的功能化、分子印迹聚合物和其他纳米复合材料进一步提高了传感器的选择性和灵敏度，已被用于定量检测实验室样本中的砷、汞、铅、镉、铬和其他有毒重金属。目前，基于碳纳米管、石墨烯、介孔碳和碳点的电化学传感器正迅速成为传统技术的超灵敏替代品，用于现场筛查食品和环境中的重金属污染，提供了一种经济高效的解决方案。而WCBs检测的样品通常具有污染性，例如土壤中的抗生素、污水中的重金属离子等，这些都会影响细胞的活性和检测准确性。将纳米壳涂覆在细胞的外面可以为WCBs提供保护，以抵御这些有害因素。Jiang Nan等通过将单个酵母细胞暴露于金纳米颗粒和L-半胱氨酸的悬浮液中，在其表面制造了柔软的生物杂交界面层，以形成一个保护功能层，并将该功能层与多孔二氧化硅层结合，形成直径为3.9 nm的孔。双层纳米壳内的酵母细胞在高温（40 ℃）、溶菌酶和紫外线 次循环后，仍保持了较高的存活率（（96±2）%）。而且，由于纳米壳中储存着营养物质，因此封装在双层纳米壳中的酵母细胞比原生细胞更容易回收。Li Chen等报道了用共价有机框架（COF）为活细胞构建纳米壳以起到保护作用，COF纳米壳确保了细胞对营养的吸收，同时阻挡大的有害分子和紫外线辐射，从而保持细胞活力和代谢活性。

　　此外，与基于基因工程的方法不同，保护性纳米壳产生的细胞抗性不会横向传播，因此，不会出现超级耐药细菌的问题。然而，部分纳米材料可能会对细胞活性产生负面影响，因此在纳米材料的选择上，应优先考虑生物相容性良好的材料，比如聚多巴胺，已被证明对微生物有着良好的生物相容性。纳米材料通过信号增强、细胞保护等策略，显著提升了传感器的性能，其与合成生物学、人工智能等技术交叉融合，将进一步推动食品安全检测领域的发展。

　　智能手机相关技术的快速发展带来了更强的通信、数据处理和硬件能力，极大地满足了人们对小型化便携式生物分析和生物诊断工具日益增长的需求。因此，在过去10 年间，基于智能手机的传感应用得到了显著的发展与扩展。Lu Meiyi等构建了一种基于智能手机的集成式WCBs（LCS），它包含一个带有透氧涂层的16 孔生物芯片，在该芯片中以大肠杆菌作为生物报告细胞。当目标化学物质存在时，生物报告细胞发光并由手机的摄像头成像，随后使用专用的手机应用程序LCS-Logger计算光子发射强度并将其实时绘制在设备的屏幕上。当光照强度增加到基线以上时会自动发出警报，表示存在目标，实现了便携和即时检测。通过检测全脂牛奶中抗生素环丙沙星的残留证明该系统的有效性，检测阈值为7.2 ng/mL，此值低于欧盟规定的允许最大值。He Nisha等将优化后的WCBs与智能手机成像技术相结合，实现了化妆品中SA的快速、可视化检测。将含有优化生物传感器的明胶基水凝胶嵌入到载玻片上的胶带穿孔中，构建了便携式SA传感装置，然后，通过定制的智能手机应用程序测量每个穿孔的荧光强度并自动计算相应的SA浓度，可以很好地测定0.1～10 μmol/L范围内的SA。与传统传感器相比，基于微型传感装置的传感器不仅具备体积小、质量轻、成本低、功耗低等显著优势，还易于实现批量化生产、集成化以及智能化操作，这些特性使其能够有效推动WCBs的商业化进程。

　　机器学习是人工智能的一个分支，其核心是让计算机通过数据自动学习规律和模式，从而完成特定任务，而无需依赖明确的编程指令。简单来说，机器学习是通过“从数据中学习经验”从而改进自身性能的技术，目前已经有机器学习在食品污染物检测中的报道。Ma Junning等提出了一种基于WCBs阵列结合机器学习预测模型的新方法，用于监测食品中霉菌污染的早期阶段。通过比较随机森林、支持向量机、人工神经网络、高维判别分析、稀疏偏最小二乘判别分析以及递归特征消除几种机器学习算法，发现随机森林模型表现最优，在区分健康与感染样本时表现出最高的准确性（100%），并在区分预霉阶段时达到95%（花生）和98%（玉米）的准确率。Li Qianqian等构建了WCBs阵列，并结合机器学习算法用于快速识别小麦的霉菌污染。通过偏最小二乘判别分析的线性机器学习算法、反向传播人工神经网络和最小二乘支持向量机的非线性算法建立霉菌污染判别模型，结果表明，WCBs结合最小二乘支持向量机非线性算法可用于小麦霉菌的检测和预警，准确率可以达到97.24%。上述结果证明，基于WCBs阵列与机器学习分类器耦合方法具有高精度和实用性，为食品安全检测提供了一种新的有效策略。

　　WCBs在食品安全领域已取得长足的进步，本文重点介绍了WCBs在食品安全领域的最新应用，特别是在检测重金属、农药残留、兽药残留、食品添加剂、食源性病原体和毒素方面的应用。随着WCBs领域的持续拓展，该技术展现出应对实际挑战的巨大潜力，将在未来研究与开发中发挥重要作用。总之，通过多学科合作有望生产出低成本、反应灵敏和生态友好型WCBs，为食品安全做出贡献。

　　实习编辑：李雄；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

　　为汇聚全球智慧共探产业变革方向，搭建跨学科、跨国界的协同创新平台，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、国家市场监督管理总局技术创新中心（动物替代蛋白）、中国食品杂志社《食品科学》杂志（EI收录）、中国食品杂志社《Food Science and Human Wellness》杂志（SCI收录）、中国食品杂志社《Journal of Future Foods》杂志（ESCI收录）主办，西南大学、 重庆市农业科学院、 重庆市农产品加工业技术创新联盟、重庆工商大学、 重庆三峡科技大学 、西华大学、成都大学、四川旅游学院、北京联合大学、 中国-匈牙利食品科学“一带一路”联合实验室（筹）、 普洱学院 共同主办 的“ 第三届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会 ”， 将于2026年4月25-26日 （4月24日全天报到） 在中国 重庆召开。

　　为系统提升我国食品营养与安全的科技创新策源能力，加速科技成果向现实生产力转化，推动食品产业向绿色化、智能化、高端化转型升级，由北京食品科学研究院、中国食品杂志社《食品科学》杂志（EI收录）、中国食品杂志社《Food Science and Human Wellness》杂志（SCI收录）、中国食品杂志社《Journal of Future Foods》杂志（ESCI收录）主办，合肥工业大学、安徽农业大学、安徽省食品行业协会、安徽大学、合肥大学、合肥师范学院、北京工商大学、中国科技大学附属第一医院临床营养科、安徽粮食工程职业学院、安徽省农科院农产品加工研究所、安徽科技学院、皖西学院、黄山学院、滁州学院、蚌埠学院共同主办的“第六届食品科学与人类健康国际研讨会”，将于 2026年8月15-16日（8月14日全天报到）在中国 安徽 合肥召开。

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