Les produits tels que la laitue et les épinards sont régulièrement testés pour 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 bien trop tard pour les nombreux Américains qui ont déjà mangé les produits. La solution actuelle, souvent un rappel multi-états, devient alors le contrôle des avaries.
Les chercheurs de l’Université du Delaware veulent repérer ces bactéries avant que quiconque ne tombe malade. Comme détaillé dans un article publié dans le Journal de la sécurité alimentaire, UD et la startup Biospection basée au Delaware sont sur le point d’accélérer les tests – beaucoup. Les membres du corps professoral Harsh Bais et Kali Kniel, aux côtés de l’ancien étudiant diplômé Nick Johnson, ont fait équipe avec 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 les risques d’origine alimentaire. maladie. « Des collaborations comme la nôtre entre des universitaires et des entreprises de biotechnologie peuvent améliorer la technologie et avoir un impact sur la sécurité alimentaire et la santé publique. »
Ces agents 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 pousser les portes d’entrée ouvertes d’une plante appelées stomates – des pores dans les feuilles ou la tige – et à s’installer chez eux.
« Parce que ces bactéries ne sont pas de véritables agents pathogènes pour les plantes, vous ne pouvez pas voir physiquement les premiers signes que la plante est stressée », a déclaré Bais, professeur de biologie végétale à l’UD. « La technologie de Biospection nous permet de dire, très rapidement, si l’agent pathogène humain opportuniste est présent dans la plante. »
En tant que physicien chimiste travaillant à Wilmington, Ragone a fait la connaissance de Kniel et Bais grâce à la communauté scientifique du Delaware et au partage d’équipements de laboratoire.
Les chercheurs ont combiné 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 plate-forme d’imagerie multispectrale pour examiner la réponse sentinelle des plantes. Un objectif est d’utiliser cette technique directement sur un convoyeur, en scannant votre laitue avant qu’elle ne se rende à l’épicerie.
Alors, comment voyez-vous un symptôme que vous ne pouvez pas voir? La technique des chercheurs scanne les feuilles via l’imagerie multispectrale et la détection UV profonde lorsque la plante attire ces agents pathogènes. Lorsque les chercheurs ont examiné les bactéries bénignes, ils ont observé 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 voyons 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 rapide comme l’éclair par rapport aux tests actuels, où un scientifique de laboratoire extrait 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 un 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 directeur de la technologie de Biospection. « Nous avons construit un instrument portable qui pourrait être commercialisé. »
L’agriculture verticale est un secteur agricole qui devrait récolter les bénéfices 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 lorsqu’il s’agit de maladies, ces fermes sont tout aussi vulnérables que l’agriculture traditionnelle de plein air. Une incidence d’E. coli signifie qu’une ferme verticale doit jeter une récolte entière.
Biospection travaille déjà avec des entreprises agricoles pour intégrer le capteur d’imagerie dans les étagères des fermes verticales et, pour les fermes en plein air, des drones de culture.
« En travaillant avec UD, nous avons jeté les bases scientifiques pour créer de meilleurs instruments », a déclaré Ragone. « Nous travaillons à un instrument portable, automatisé et capable de 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’y sommes pas encore allés, mais ce serait la réalisation ultime », a déclaré Bais. « Dans une sentinelle, vous pourriez alors différencier les microbes bénins et nocifs qui font cela en termes d’une sentinelle. »
Plus d’information:
Nick Johnson et al, détection par fluorescence ultraviolette profonde avec imagerie multispectrale pour détecter et surveiller les agents pathogènes d’origine alimentaire sur la phyllosphère verte feuillue, Journal de la sécurité alimentaire (2023). DOI : 10.1111/jfs.13056