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中科院青岛能源所突破益生菌质检关键技术

科技日报记者 宋迎迎 通讯员 张佳

6月2日,科技日报记者从中国科学院青岛生物能源与过程研究所(以下简称“中科院青岛能源所”)获悉,该所联合中国食品发酵工业研究院等,开发了基于拉曼组原理的益生菌单细胞质检技术SCIVVS,为快速、准确、全面、低成本的益生菌产品质检提供了全新的解决方案。相关成果近日发表于iMeta杂志。

长期以来,益生菌质检大多依赖于分离培养或元基因组测序,存在耗时长、成本高、复合益生菌产品深度质检困难等瓶颈。针对这一瓶颈,中科院青岛能源所单细胞中心联合中国食品发酵工业研究院、青岛东海药业和青岛星赛生物等团队,基于拉曼组原理,开发了一种名为SCIVVS的单细胞精度益生菌质检技术。

针对益生菌产品,SCIVVS提取所有细胞进行重水饲喂和单细胞拉曼光谱的高通量采集。在每一张拉曼光谱上,利用其指纹区,基于与益生菌单细胞拉曼光谱参照数据库的比对,快速完成每个细胞的种类鉴定环节。通过构建21种法定可食用益生菌的标准菌株拉曼光谱数据库,SCIVVS可实现平均高达93%的分辨准确度。同时,利用其重水利用峰(C-D峰),则可针对每个物种,量化每个细胞的活性、代谢活力等。进而可通过拉曼激活单细胞分选技术,快速获得目标种类或目标代谢活力的单细胞,从而对接下游单细胞全基因组测序或培养。

为了支撑SCIVVS,中科院青岛能源所和青岛星赛生物合作,成功研制单细胞拉曼光镊分选仪、高通量流式拉曼分选仪。运用单细胞拉曼光镊分选仪,研究人员直接从纯种或复合益生菌产品出发,在5个小时之内,完成了精确到每个物种的活细胞计数、活力定量和活力异质性测量。同时,针对乳酸杆菌、双歧杆菌或链球菌等各种益生菌,均能产出高质量的单细胞基因组(覆盖度可高达99.4%),从而完成精准溯源。

对比目前的益生菌产品质检方法,SCIVVS具有快速、准确、全面、低成本、易于自动化等优势,较传统方法快20倍以上,而成本仅为传统方法的1/10,且能免培养、高精度、自动化、一站式地完成产品中每个物种的活细胞计数、活力定量、活力异质性测量和溯源,有望形成新的技术标准。