挥发性伴随物与赭曲霉毒素A形成的相关性、可识别性研究

In order to realize the early recognition of OTA accumulation, the characteristic volatile organic compounds will be determinated by the chemistry and chemometrics method in this program which release during Aspergillus carbonarius growing and OTA forming stage. The volatile organic compounds will be detected by SPME-GC/MS using the △pks mutant as the control strain. The relationship among the biomass, volatile organic compounds and OTA accumulation will be probed with PCA and multiple regression analysis. E-nose technology will be used and the recognition model will be established for rapid detection and early warning of OTA in raisins. The whole proposal will achieve two goals: 1) realize the early recognition of mycotoxin during food processing and storage with an artificial intelligence technology; 2) explore a new idea and method on monitoring mycotoxin by detection volatile compounds.

本申请以炭黑曲霉产OTA毒素过程中释放的特征挥发性伴随物与OTA积累的关联性为线索，旨在利用特征性挥发性成分，实现OTA毒素积累的早期、快速识别与检测。项目研究拟以敲除pks基因后不产毒素的突变体菌株为对照，采用SPME-GC/MS方法对产毒菌株释放的挥发性伴随物进行捕集、鉴定，结合PCA及多元回归分析方法探明其特征性成分及其与产毒菌生物量、OTA积累量之间的关联性，构建OTA产毒菌株侵染预测模型，并引入电子鼻人工智能技术，建立OTA积累量的识别模型，开展葡萄干中OTA积累的快速检测以及预警研究。在上述研究基础上，形成两方面的成果：1）实现食品加工贮藏过程中真菌毒素积累的人工智能化监控及相关食品安全的早期预测、预警；2）以挥发性伴随物作为间接信号和指标，探索真菌毒素监控的一种新的研究思路和方法。

本项目以炭黑曲霉产OTA毒素过程中释放的特征挥发性伴随物与OTA积累的关联性为研究线索，旨在利用其特征性挥发性成分，实现OTA毒素积累的早期、快速识别与检测。项目以炭黑曲霉产毒素过程中释放的具有特征性的伴随物成分的捕集、鉴定为基础，将其与产毒菌株生物量以及OTA的积累进行相关性及回归分析，阐明OTA积累、特征挥发性伴随物以及产毒菌生物量三者间的关联性。OTA及其代谢物采用液相色谱-串联质谱检测，挥发性成分采用气相色谱-质谱检测。对炭黑曲霉中的挥发性组分与OTA回归分析，发现3-辛酮，2-辛烯-1-醇，1-辛烯-3-醇，反式-橙花叔醇物质与OTA相关性最强。线性回归模型对霉菌菌落总数与OTA含量进行相关性分析，发现二者具有高度相关性，采用实时定量PCR检测葡萄干中与OTA合成相关的pks基因拷贝数，以pks基因拷贝数为横坐标，OTA含量为纵坐标建立线性回归模型，发现二者具有高度相关性。利用电子鼻检测不同污染程度的葡萄干样品，采用RBF神经网络模型及SVM模型进行识别，结果表明，无论是RBF模型还是SVM 模型，均有较高的识别率，表明电子鼻可用于OTA污染的鉴别并能区分不同OTA 含量的葡萄干样品，对未知样品OTA 含量进行预测。研究成果对实现食品加工贮藏过程中真菌毒素积累的人工智能化监控及相关食品安全的早期预测提出了一种新的研究思路和方法。