肉类预制调理和植物基新兴食品安全风险防控技术研究及示范应用

20250904

科学研究和技术服务业

成果明确了北京地区畜禽肉类预制调理食品中4种食源性致病菌的分布规律，明确了北京地区畜肉原料中耐药细菌的分布及耐药基因的水平传播规律，明确了北京地区植物基肉类新兴食品原料储存中3种真菌毒素的扩散及迁移规律。以染色体基因为研究对象，构建了新型的内标准基因筛选模型，建立动物物种分子标识库。建立了2种猪肉成分检测技术。通过功能核酸的自主筛选以及序列优化，建立5种风险识别模型，并建立2种快速检测技术，3种精准检测技术。 一种基于RPA-石蜡油-CRISPR/Cas12a的一体化检测技术及装置能够实现对待测样品中猪肉成分的检测。确定RPA反应10 min，反应体系10 μL，Cas12a浓度为50 nmol/L，探针添加量为600 nmol/L，切割时间20 min。设计了集加热、离心、暗室显像功能一体化的3D打印多功能装置，可实现20 min定性分析，30 min定量分析，灵敏度为0.01%（w/w）。 添加核心序列（GGAGGGCGAC）构建初始文库，确定退火温度57.1℃，PCR扩增21轮，Lambda酶切时间30 min，筛选出结合最强序列3-1-1N、3-1-5N和2-1-1N， Kd值分别为25.412 ± 2.806 nM、31.412 ± 4.397 nM、63.230 ± 14.852 nM，构建阪崎肠杆菌适配体识别模型。 依据核酶体外筛选技术，通过正筛负筛9轮筛选，选出了9-4、8-3、8-6三条核酶，其中8-6的亲和力最好（Kd=2.856 ± 0.356），构建阪崎肠杆菌核酶识别模型。 采用非定向 CEM??CIM 筛选，筛选出切割活性最强的DF2??S，靶点是蛋白质。通过模拟对接，确认目标蛋白与酶链两端的结合可能会将酶链和底物链拉近，从而触发DNA酶的切割活性，建立副溶血性弧菌核酶识别模型。 对原始适配体进行计算机模拟，通过理性截断探索最小活性结构，利用碱基突变、删除和添加识别关键结合域，最后融合适配体优化多功能性，生成的双价适配体，建立计算机模拟指导工程的黄曲霉毒素B1适配体识别模型。 在原始适配体的基础上通过消除冗余碱基，减少核酸二级结构中空间位阻的形成，设计了五种PAT适配体识别模型，均能够有效地识别和捕获目标。Kd值分别为82.01、83.45、52.73、48.27、33.41和65.79 nM，表明五个适配体模型均对PAT具有良好的亲和力。明确茎环结构（22-mer）是PAT结合的核心区域，且中间茎中的双GC碱基配对是PAT结合的核心碱基位点，建立了展青霉素适配体识别模型。 比率荧光的适配体传感器用于AFB1 快速检测。确认ThT与AF-13的结合位点位于环状结构和茎部相邻的A-T碱基对上。确定ThT浓度10 μM，Mg2+的浓度2.5 mM，反应时间3分钟，实现AFB1测定，在0.1-800 ng·mL??1范围内具有良好的线性关系，检出限为0.036 ng·mL??1。 变构链置换的可视传感器用于弓形虫快速检测。设计了一种新型核酸扩增技术：变构链置换（allosteric strand displacement， ASD），使用一对外引物实现了快速扩增，扩增温度64°C，扩增时间20分钟。ASD完成后，引入BTB观察颜色变化，最优pH为8.0，对弓形虫检测取得了良好的结果，LOD达到了1 fg/μL。 适配体和核酶的比色传感器用于阪崎肠杆菌检测。制备适配体偶联磁珠，适配体浓度2 μM.，切割时间30 min，反应时间1.5 h，孵育时间20 min，hemin浓度40 μM。最低检测浓度为9 CFU mL-1，在9×100 ~ 9×103 CFU mL-1之间具有一定的线性关系。 DNA 酶介导荧光生物传感器用于副溶血性弧菌检测。利用靶标诱导的构象变化，在RNA 位点促进 DNA 酶介导的自切割。产生的切割片段作为 RCA 引物，生成大量 G4 结构，增强 ThT 荧光，实现化学信号转化为光学输出。孵育时间30分钟，RCA反应时间90分钟优，ThT浓度5μM优，K??浓度50mM，反应时间5分钟，对VP的的检测限（LOD）为1.59 CFU mL-1。 对接辅助理性修饰的磁性适配体荧光生物传感器用于玉米赤霉烯酮（ZEN）检测。ZEN与适配体互补链竞争与适配体结合，通过末端脱氧核苷酸转移酶（TdT）在互补链合成富含T的序列。加入Cu2+后，利用富含T的序列为模板合成了铜纳米团簇（CuNCs）。加入还原剂抗坏血酸钠后，生成CuNCs产生荧光。cDNA过量选择50 nM， Cu2+浓度100 μM，互补链P1-12A，适配体浓度10nM，坏血酸钠浓度3 mM，TdT的孵育时间2小时，CuNCs反应时间5分钟。实现对ZEN的精准检测，线性范围为10????-10?? ng/mL，最低检测限为0.1 ng/mL。

通过成果转化，实现其在食品安全检测、质量监控、风险预警以及新兴食品开发等领域的广泛应用，推动食品行业的高质量发展，同时为合作方创造经济效益和社会效益。 （一）资金方面

1. 研发投入资金：鉴于本成果涉及的技术较为先进且应用前景广阔，需要合作方具备充足的资金用于进一步的研发和完善。预计在成果转化初期，需要投入资金600万元，用于技术优化、设备购置、实验验证等环节，以确保技术的稳定性和可靠性，满足市场准入的基本要求。
2. 市场推广资金：为了将这些先进的检测技术和模型推向市场，需要合作方准备充足的市场推广资金。预计在市场推广阶段，需要投入资金200万元，用于举办技术发布会、参加行业展会、开展技术培训、进行广告宣传等活动，提高成果的知名度和市场认可度，吸引更多的客户和合作伙伴。
3. 运营资金：在成果应用过程中，还需要一定的运营资金来维持日常的检测服务、技术支持、设备维护等业务。预计每年需要运营资金 200万元，以保障项目的持续稳定运行，确保技术能够快速响应市场需求，及时为客户提供优质的服务。 （二）场地方面
4. 研发场地：需要提供专门的研发场地，面积不少于 X 平方米，用于开展技术优化、实验验证等工作。研发场地应具备良好的通风、照明、温湿度控制等条件，同时配备必要的实验设施，如实验室工作台、通风柜、恒温恒湿箱等，以满足研发过程中的基本需求。
5. 检测场地：为了将检测技术应用于实际生产，需要提供独立的检测场地，面积不少于 1000平方米。检测场地应符合国家相关标准和规范，具备完善的质量管理体系，能够确保检测结果的准确性和可靠性。场地内应合理布局检测设备、样品处理区、数据处理区等功能区域，满足大规模检测业务的需求。
6. 办公场地：还需要提供一定的办公场地，用于项目管理、技术支持、客户服务等工作。办公场地应具备基本的办公设施，如办公桌椅、电脑、打印机、复印机等，同时配备会议室、接待室等公共区域，以满足日常办公和商务洽谈的需求。 （三）设备方面
7. 研发设备：合作方应具备先进的研发设备，如基因测序仪、荧光定量 PCR 仪、凝胶成像系统、微生物鉴定系统等，用于开展基因筛选、耐药基因检测、致病菌鉴定等研发工作。这些设备应具备高精度、高灵敏度、高通量等特点，能够满足研发过程中的各种需求，确保研发工作的顺利进行。
8. 检测设备：为了实现快速、精准的检测，需要配备高性能的检测设备，如高效液相色谱仪、气相色谱 - 质谱联用仪、原子吸收光谱仪、酶标仪等。这些设备应经过严格的质量检测和校准，确保检测结果的准确性和重复性。同时，还需要配备相应的前处理设备，如超声波提取仪、离心机、冷冻干燥机等，以满足样品处理的需求。
9. 数据处理设备：鉴于本成果涉及大量的数据分析和处理工作，需要配备高性能的计算机设备和专业的数据分析软件。计算机设备应具备足够的运算能力和存储容量，能够快速处理大量的实验数据和检测结果。数据分析软件应具备强大的数据挖掘、统计分析、模型构建等功能，能够为技术研发和检测服务提供有力支持。 （四）人员方面
10. 技术研发团队：要求合作方组建一支专业的技术研发团队，团队成员应具备生物学、微生物学、分子生物学、食品科学等相关专业的背景和丰富的研发经验。团队规模不少于10人，其中高级技术人员不少于3人，能够承担基因筛选模型优化、检测技术研发、风险识别模型完善等任务，确保技术的不断创新和升级。
11. 检测技术团队：需要配备专业的检测技术团队，团队成员应具备扎实的检测技术知识和熟练的操作技能，熟悉各类检测设备的使用和维护。团队规模不少于 10人，其中具备资质的检测人员不少于5人，能够按照国家相关标准和规范开展检测工作，确保检测结果的准确性和可靠性。同时，团队应具备良好的质量意识和服务意识，能够及时为客户提供检测报告和技术支持。
12. 项目管理团队：为了保障项目的顺利实施和运营，需要配备专业的项目管理团队，团队成员应具备项目管理、市场营销、企业管理等相关专业的背景和丰富的项目管理经验。团队规模不少于10人，其中项目经理不少于2人，能够负责项目的整体规划、进度控制、质量监督、成本管理等工作，确保项目按时、按质、按量完成。同时，项目管理团队还应具备良好的沟通协调能力，能够与技术研发团队、检测技术团队、客户等各方进行有效的沟通和协调，解决项目实施过程中出现的问题。

可国（境）内外转让

本成果在食品安全检测领域具有重要的应用价值和广阔的发展前景。通过明确食源性致病菌、耐药细菌和真菌毒素的分布规律，以及建立多种检测技术和模型，能够有效提高食品安全水平，保障公众健康。其转化将带来显著的经济社会效益，包括食品企业质量提升与成本节约、检测行业市场拓展、推动产业升级与创新、保障公众健康、促进食品安全监管、推动行业可持续发展、减少环境污染、资源节约与循环利用等。 （一）经济效益

1. 食品企业质量提升与成本节约质量提升：通过精准检测技术，食品企业能够更准确地检测出产品中的食源性致病菌、耐药细菌和真菌毒素，从而有效控制产品质量，减少因质量问题导致的召回和退货事件。快速检测技术的应用可以缩短检测周期，提高生产效率。传统检测方法可能需要数天甚至数周才能得出结果，而快速检测技术能够在短时间内完成检测，使企业能够更快地将产品推向市场，减少库存成本。
2. 检测行业市场拓展检测服务需求增长：随着食品安全监管的日益严格，食品检测市场需求不断增加。该成果中的多种检测技术具有较高的准确性和可靠性，能够满足食品企业、监管部门和第三方检测机构的需求。检测设备与试剂销售：新型检测技术的应用将带动相关检测设备和试剂的销售。精准检测技术所需的试剂和设备具有较高的附加值，市场前景广阔，可为相关企业带来可观的经济效益。
3. 推动产业升级与创新产业升级：该成果的转化将推动食品行业的产业升级，促使企业更加注重食品安全和质量控制。通过采用先进的检测技术和管理方法，企业能够提高生产效率、降低成本、增强市场竞争力，从而推动整个行业的高质量发展。该成果在检测技术和模型构建方面的创新，将为食品行业的技术创新提供示范效应。其他企业和科研机构将受到启发，加大在食品安全检测领域的研发投入，进一步推动行业的技术进步和创新发展。这将带动相关产业的发展，形成新的经济增长点。 （二）社会效益
4. 保障公众健康降低食品安全风险：通过明确食源性致病菌、耐药细菌和真菌毒素的分布规律，以及建立精准检测技术，能够有效降低食品安全风险。消费者可以更加放心地购买和食用畜禽肉类预制调理食品、畜肉原料和植物基肉类新兴食品，减少因食用受污染食品导致的疾病发生率。该成果的转化将使公众能够更加安全地食用各类食品，从而提升公众的整体健康水平。减少因食品安全问题导致的疾病和健康问题，不仅减轻了个人和家庭的负担，也降低了社会医疗资源的压力，具有重要的社会效益。
5. 促进食品安全监管提高监管效率：快速检测技术和精准检测技术的应用，将大大提高食品安全监管部门的监管效率。监管部门能够在更短的时间内完成对食品的检测和评估，及时发现和处理食品安全问题，有效遏制食品安全事故的发生。该成果中的内标准基因筛选模型、动物物种分子标识库等技术，为食品安全监管提供了新的手段和方法。监管部门可以利用这些技术，建立更加科学、完善的食品安全监管体系，加强对食品生产、加工、流通和销售等环节的监管，确保食品质量安全。
6. 推动行业可持续发展行业自律与规范：该成果的转化将促使食品行业更加注重自律和规范。企业为了满足食品安全检测的要求，将加强内部管理，提高生产标准，从而推动整个行业的可持续发展。通过建立行业标准和规范，促进企业之间的公平竞争，提高行业的整体形象和声誉。在检测过程中，采用新型检测技术和设备，可以减少对化学试剂的依赖，降低对环境的污染。同时，通过优化检测流程，提高检测效率，能够更好地利用资源，减少浪费。这不仅符合可持续发展的要求，也有助于保护生态环境，促进社会的和谐发展。 （三）生态效益
7. 减少环境污染检测过程中的污染控制：传统检测方法可能需要使用大量的化学试剂，这些试剂在使用过程中会产生一定的环境污染。而该成果中的快速检测技术和精准检测技术，通常采用更加环保的检测方法，减少了化学试剂的使用量，从而降低了对环境的污染。通过精准检测技术，企业能够更好地控制生产过程中的污染源，减少因食品安全问题导致的废弃物排放。
8. 资源节约与循环利用资源节约：在检测过程中，采用快速检测技术可以缩短检测周期，减少对能源和资源的消耗。例如，传统检测方法可能需要数天甚至数周才能得出结果，而快速检测技术能够在短时间内完成检测，从而节约了大量的能源和资源。该成果的应用还可以促进资源的循环利用。通过优化检测流程，企业可以更好地利用废弃物中的有用成分，实现资源的循环利用。这不仅减少了对自然资源的依赖，也有助于保护生态环境，促进社会的可持续发展。

食品安全技术保障

北京市科学技术委员会;中关村科技园区管理委员会

依托2022年“食品安全科技保障”专项课题方向二：预制调理食品、新兴食品安全保障技术研究应用，开展肉类预制调理和植物基新兴食品安全风险防控技术研究及示范应用研究，针对预制调理食品中生物危害物识别精度差、识别效率差的问题，重点解决三个关键科学问题：第一、畜禽肉类预制调理食品中典型微生物的分布传播规律研究；第二、植物基肉类新兴食品中典型生物毒素的分布传播规律研究；第三、典型生物危害物的精准高效识别、快速精准检测以及靶向防控技术研究。面向北京 16 个城区开展畜禽肉类预制调理食品的调查，通过 126 份肉类预制食品的致病菌检测发现不同城区不同产品均存在不同程度的致病菌污染，明确了北京地区畜禽肉类预制调理食品中4 种食源性致病菌（沙门氏菌、单核增生李斯特菌、金黄色葡萄球菌、致泻大肠埃希氏菌）的分布规律；通过对 50 份生肉原材料的分析，明确了北京地区畜肉原料中耐药细菌的分布及耐药基因的水平传播规律；通过链格孢霉侵染大豆，探究了三种真菌毒素的积累，明确了北京地区植物基肉类新兴食品原料储存中 3 种真菌毒素（腾毒素、交链孢烯、链格孢酚）的扩散及迁移规律。以染色体上基因为研究对象，利用比较基因组学和生物信息学，构建了新型的内标准基因筛选模型，建立动物物种分子标识库 1 个。进而根据分子标识库中的内标准基因，建立肉类预制调理及新兴食品中猪肉成分真伪鉴别技术 2 种，基于 RPA-CRISPR/Cas12a-LFS 的可视化检测技术、基于RPA-石蜡油-CRISPR/Cas12a 的一体化检测技术。通过功能核酸的自主筛选以及序列优化，建立肉类预制调理及新兴食品加工中致病菌及毒素危害识别模型 5 个，阪崎肠杆菌适配体识别模型、阪崎肠杆菌脱氧核酶识别模型、副溶血性弧菌适配体识别模型、基于计算机模拟指导工程的黄曲霉毒素 B1 适配体识别模型、展青霉素适配体识别模型。基于识别模型，建立肉类预制调理及新兴食品中寄生虫及毒素快速检测技术 2 种，基于比率荧光的适配体传感器， 3 分钟内完成 AFB1 检测；基于变构链置换的可视传感器， 20 分钟完成弓形虫检测；建立肉类预制调理及新兴食品中寄生虫及毒素精准检测技术 3 种，基于适配体和核酶的比色传感器，用于阪崎肠杆菌检测，最低检测限可达到 2 CFU/mL；基于 DNA 酶介导荧光生物传感器，用于副溶血性弧菌检测，最低检测限可达 1.59 CFU/mL；基于对接辅助理性修饰的磁性适配体荧光生物传感器，用于玉米赤霉烯酮检测，最低检测限可达 0.1 ng/mL。针对检测技术开发了一体化检测设备、黄曲霉毒素快速检测试剂盒、弓形虫快速检测试剂盒、阪崎肠杆菌检测试剂盒、副溶血性弧菌检测试剂盒和玉米赤霉烯酮检测试剂盒，分别在北京神州味业科技有限公司、北京西贝天然派食品科技发展有限公司及苏陀科技（北京）有限公司的生产线上进行应用，并且建成禽肉类预制调理制品及新兴食品示范应用生产线，进行产品推广示范。形成行业标准及技术规范并在企业推广应用；申请专利6个，授权4个，发表文章20篇（SCI论文17篇）；培养北京市科协青年托举人才1人，毕业硕士研究生12人，博士研究生5人。搭建了“以高校为主导，以企业为推广”的肉类预制调理及新兴食品检测系统，为食品安全风险因子安全监控与风险评估提供大数据支撑。成果在4家单位进行推广应用，近三年累计新增销售额2107万元，新增利润398万元。项目的实施有效提升了我市食品安全检测自主研发能力，推动了我市食品安全科技支撑体系的建成，对提升北京地区预制调理食品和新兴食品安全风险隐患的应对能力及安全监管水平提供了技术支撑，具有良好的应用前景。