科學家們開發了一種創新和高效的系統，在新鮮農產品分發到零售店和餐館之前迅速識別其上的病原體。像生菜和菠菜這樣的普通食品需要定期接受監管機構組織的有害細菌檢測，如沙門氏菌、單核細胞增生李斯特菌和危險的大腸桿菌菌株，以此來防止消費者生病。

儘管有了快速檢測方法，但要確定誰患病並追踪受污染產品的來源，仍然是一個耗時的過程。對於許多已經吃了這些農產品的人來說，這已經太晚了。美國目前的解決方案經常涉及跨越多個州的召回，本質上相當於損害控制。

特拉華大學的研究人員希望在任何人生病之前發現這些細菌。正如發表在《食品安全雜誌》上的一篇文章所詳述的那樣，UD和位於特拉華州的創業公司Biospection即將加快測試速度–很多。教師Harsh Bais和Kali Kniel，以及前研究生Nick Johnson，與Biospection公司的Andy Ragone合作，在三到六小時內檢測食源性病原體。

作為一名微生物學家，Kniel是研究沙門氏菌等交叉性病原體的專家，這些病原體歡快地跳到新的宿主身上，就像那美味的新鮮生菜。

Kniel說：”雖然農產品行業正在努力減少與微生物污染有關的風險，但像這樣的工具在改進減少風險的策略方面具有令人難以置信的潛力，”他是微生物食品安全教授，經常與行業和政府機構合作以減少食源性疾病的風險。”像我們這樣的學術界和生物技術公司之間的合作可以增強技術，並影響食品安全和公共健康。”

這些病原體很容易找到它們進入植物的途徑，不幸的是，植物是非常受歡迎的主人，主人不會告訴你他們的客人在哪裡。就像人類一樣，植物使用防禦機制來對抗疾病。但是一些由人類傳播的病原體學會了推開植物的開放性入口門，即氣孔–葉子或莖上的孔–並使自己成為家。

UD植物生物學教授Bais說：”由於這些細菌對植物來說不是真正的病原體，你無法從物理上看到植物受到壓力的早期跡象。Biospection的技術使我們能夠非常迅速地說出植物中是否存在機會主義的人類病原體”。

研究人員將他們的跨學科專長結合起來，以減少食源性疾病的風險，這是工業界和學術界研究人員多年來努力的任務。其結果是該團隊創建了一個多光譜成像平台來觀察植物哨兵的反應。一個目標是在傳送帶上直接使用這種技術，在你的生菜前往雜貨店之前掃描它。

那麼，你如何看到一個你看不到的症狀呢？當植物吸引這些病原體時，研究人員的技術通過多光譜成像和深紫外感應來掃描葉片。當研究人員觀察良性細菌時，他們觀察到的變化很小。但是，對於有害的、由人類傳播的病原體，該測試可以發現受到攻擊的植物的差異。

“以李斯特菌為例，在三到六個小時內，我們看到葉綠素的急劇下降，”Bais說。”這是一個強烈的信號，表明植物正在作出生理反應–這是一個不尋常的細菌的標記。”

這種新的多光譜成像技術是非侵入性的，與目前的測試相比速度大大提升。在目前的測試中，實驗室的科學家只需要提取一片葉子，將其磨碎，將細菌裝入平板，然後尋找疾病。

目前的方法還沒有商業化，但Biospection公司在2022年獲得了美國國家科學基金會小企業創新研究基金，將其開發成一個實時成像傳感器並將其商業化，以檢查植物的疾病和其他壓力。

Biospection公司創始人兼首席技術官Ragone說：”Harsh和Kali在我們開發的多光譜成像和使用深紫外熒光的技術方面肯定起到了作用。我們發明了一種可以商業化的便攜式儀器”。

垂直耕作是一個能夠從這項新技術中獲益的農業部門。使用更少的水和更少的空間，垂直農場是朝著更可持續的農業邁出的重要一步。但是當涉及到疾病時，這些農場與傳統的戶外農業一樣脆弱。大腸桿菌的發病率意味著垂直農場必須丟棄整個收穫。

Biospection已經在與農業公司合作，將成像傳感器嵌入到垂直農場的貨架上，對於戶外農場，則是作物無人機。Ragone說：”與UD合作，我們已經為創造更好的儀器奠定了科學基礎。我們正在努力實現一種便攜式、自動化，並能在幾秒鐘內給出答案的儀器。”

對於未來的研究，Bais著眼於確定這項技術是否能夠區分不同的微生物。

“如果哨兵反應在一種微生物和另一種微生物之間是不同的，那就可以根據植物的哨兵反應來確定微生物的身份。我們還沒有走到那一步，但那將是最終的成就，”Bais說。”在一個哨兵中，那麼你可以在一個哨兵方面區分什麼良性和有害的微生物。”