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  黃曲霉毒素是玉米等農產品中常見的真菌毒素，具有強烈的致癌性，嚴重威脅健康與貿易安全。傳統(tǒng)的檢測方法（如HPLC、ELISA）耗時、昂貴且具有破壞性。因此，一線收儲和實時監(jiān)管環(huán)節(jié)迫切需求更快、更準確、更環(huán)保的篩查方法。

  美國農業(yè)部農業(yè)研究局與韓國國家農產物品質管理院合作，利用高光譜成像技術結合機器學習分類模型，對122份天然污染的玉米粉樣本進行了深入探究。研究以高效液相色譜（HPLC）測定黃曲霉毒素含量為參照，驗證了可見光近紅外反射（VNIR）、短波紅外反射（SWIR）、熒光高光譜（365nm激發(fā)光）和拉曼高光譜（785nm激光）四種高光譜成像技術在玉米黃曲霉毒素檢測中的準確度和精度。結果表明，"365nm紫外光激發(fā)的熒光高光譜結合QSVM模型"以及"短波紅外反射高光譜結合LSVM模型"表現最為優(yōu)異，在10μg/kg的嚴格標準下，準確率均高達95.7%且實現零漏檢，為快速、準確、環(huán)保的篩查提供了突破性方案。

圖1：受不同程度黃曲霉毒素污染的三種不同玉米樣品的原始光譜平均值（通過高效液相色譜參考方法測量）：(a)熒光高光譜，(b)可見近紅外反射率，(c)短波紅外反射率，(d)拉曼光譜。

表1：四種高光譜成像系統(tǒng)結合不同預處理方法對黃曲霉毒素污染樣本進行分析時，線性判別分析（LDA）、線性支持向量機（LSVM）、二次判別分析（QDA）和二次支持向量機（QSVM）模型的驗證結果。

  本研究通過對比四種高光譜成像技術，成功構建了基于熒光高光譜和SWIR反射高光譜的機器學習模型，能夠對玉米中的黃曲霉毒素進行快速、準確、無損的篩查，顯著提升了篩查效率，為黃曲霉毒素檢測提供了革命性的解決方案。

• 易科泰提供全面解決方案

  北京易科泰公司專注于“生態(tài)-農業(yè)-健康”領域的科學研究與監(jiān)測/檢測技術方案的推廣、研發(fā)及應用服務，在高通量、非接觸式檢測、食品品質評估、污染檢測、產地鑒定與分級分選等方面積累了豐富的經驗。

（1）公司于22年推出了FluorTron^®多功能高光譜成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)集反射高光譜和UV-MCF紫外光激發(fā)生物熒光高光譜功能于一體，為玉米、小麥等多種生物樣品的高光譜成像分析、熒光成像分析及光譜分析提供了非接觸、非損傷、高通量、數字化、可視化的研究檢測解決方案。

圖2：FluorTron^®多功能高光譜成像系統(tǒng)、真菌感染的玉米籽粒識別效果圖、小麥籽粒蛋白質含量分布圖

圖3：使用FluorTron^®多功能高光譜成像系統(tǒng)對不同蜂蜜樣品進行紫外光激發(fā)的生物熒光數據分析，從左到右：蜂蜜樣品RGB圖像、F520熒光成像圖、不同品質蜂蜜分類圖及其在紫外燈下400-1000nm的熒光光譜

• SpectraScan高光譜成像分析系統(tǒng)

  該系統(tǒng)可覆蓋VNIR 400-1000nm、NIR 900-1700nm及SWIR 1000-2500nm等多種光譜范圍，具備行業(yè)先進的系統(tǒng)穩(wěn)定性及靈敏度，可為專業(yè)科研領域提供高質量的高光譜數據成果，是食品安全、藥物質量保證和農業(yè)分析等應用領域的得力助手。

圖4：SpectraScan高光譜成像分析系統(tǒng)及牛油果皮下?lián)p傷檢

參考文獻：Kim, Yong-Kyoung, et al. Investigation of reflectance, fluorescence, and Raman hyperspectral imaging techniques for rapid detection of aflatoxins in ground maize." Food Control 132 (2022):108479.