近日，青島能源所單細(xì)胞中心聯(lián)合伊利集團(tuán)、中糧營養(yǎng)健康研究院、香港大學(xué)等單位，成功開發(fā)出基于流式拉曼（Raman Flow Cytometry，RFC）的高通量、高精度益生菌快速質(zhì)檢技術(shù)。該成果為益生菌產(chǎn)品提供了“單細(xì)胞分辨率”的多參數(shù)質(zhì)量評估手段，并為行業(yè)帶來了“菌株身份證”級別的質(zhì)量評估新方法，相關(guān)成果發(fā)表于《宏組學(xué)》（iMetaOmics）。
基于流式拉曼的益生菌質(zhì)檢新技術(shù)
益生菌產(chǎn)業(yè)作為全球健康產(chǎn)業(yè)的重要分支，近年來發(fā)展迅猛，市場規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。然而，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，核心技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚不統(tǒng)一，已成為制約行業(yè)健康發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。益生菌產(chǎn)品的質(zhì)量評價(jià)需涵蓋菌種鑒定、活菌數(shù)量以及菌株活力等多個(gè)參數(shù)，但傳統(tǒng)檢測方法存在周期長、準(zhǔn)確率低、信息維度不足等問題，阻礙了產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。
為突破這一瓶頸，單細(xì)胞中心張佳副研究員、王建美博士、朱鵬飛工程師、刁志鈿博士等，利用前期開發(fā)的一種基于拉曼組原理的單細(xì)胞精度益生菌質(zhì)檢（miRS）技術(shù)，聯(lián)合伊利集團(tuán)、中糧營養(yǎng)健康研究院、香港大學(xué)等開展協(xié)同攻關(guān)，進(jìn)一步開發(fā)出新一代基于RFC的高通量益生菌質(zhì)檢技術(shù)。
RFC技術(shù)融合了流式檢測與單細(xì)胞拉曼光譜（SCRS）分析的優(yōu)勢，檢測速度達(dá)1秒/細(xì)胞，較前期開發(fā)的miRS技術(shù)提升超10倍。這種高通量的檢測能力，在構(gòu)建參考拉曼光譜數(shù)據(jù)庫以及產(chǎn)品質(zhì)量評估中展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，能夠獲得更高的采樣深度，從而顯著提高菌種分類的準(zhǔn)確性。研究表明，基于RFC的線性判別分析（LDA）分類器對益生菌菌株的分類準(zhǔn)確率高達(dá)99.68%，即使在菌株豐度比1:1000的樣品中，也能靈敏地檢測出低豐度的菌株。
在活菌計(jì)數(shù)方面，RFC通過檢測細(xì)胞對重水（D2O）的代謝響應(yīng)，快速測定活菌數(shù)量，與傳統(tǒng)平板計(jì)數(shù)結(jié)果高度吻合，檢測時(shí)間僅為傳統(tǒng)方法的1/10。在代謝活力評估方面，RFC不僅可以定量評估產(chǎn)品整體的代謝活力，還可借助菌種分類算法計(jì)算產(chǎn)品中每一菌種/菌株的代謝活力/活性。
此外，RFC技術(shù)的自動(dòng)化程度高，操作簡便，能夠縮短檢測周期和成本，提高檢測效率。目前，RFC已對市售益生菌產(chǎn)品進(jìn)行了多維參數(shù)的檢測，能夠提供準(zhǔn)確、全面的質(zhì)量分析數(shù)據(jù)，為企業(yè)建立科學(xué)、規(guī)范的質(zhì)量控制體系提供有力支撐。未來，RFC技術(shù)還可以與其他技術(shù)結(jié)合，如單細(xì)胞基因組測序等，推動(dòng)益生菌功能機(jī)制研究和產(chǎn)品精細(xì)化開發(fā)，助力產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
該工作由單細(xì)胞中心徐健研究員、張佳副研究員、中糧營養(yǎng)健康研究院鄭曉衛(wèi)博士、香港大學(xué)黃適助理教授等主持完成，得到了國家重點(diǎn)研發(fā)青年科學(xué)家基金、國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。
