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粮油质量安全的“领航员”

——记中国农业科学院油料作物研究所研究室主任李培武

   

  人物简介:李培武,男,1961年11月生,中国农业科学院油料作物研究所研究员。现任中国农业科学院油料作物研究所研究室主任,国家农业检测基准实验室(生物毒素)主任,农业农村部油料产品质量安全风险评估实验室主任,兼任农业农村部农产品质量安全专家组生物毒素组组长。

  李培武潜心农产品质量安全研究30年,带领团队发现黄曲霉毒素免疫活性位点及靶向诱导效应,创建黄曲霉毒素高灵敏检测技术,提升了粮油真菌毒素监控技术水平;探明硫甙外源酶反应显色机理与油脂离子树裂解规律,创建硫甙、芥酸、植物油分子原位识别与特异品质检测技术,被采纳为国家、行业标准,提升了我国油料品质检测技术水平;系统研究双低油菜品质生理,创建全程质量控制技术与标准体系,提高了油菜产品质量。他通过长期不懈努力,带动和促进了农产品质量安全新兴学科的发展,成为我国农产品质量安全学科带头人之一,为提升粮油质量安全监控水平、保障消费安全做出了重要贡献。

  立足产业需求破瓶颈 放眼国际前沿攀高峰

  20世纪90年代,我国双低油菜与普通油菜混种、混收、混加现象严重,导致优质无法优价、优质不能优用,农民双低油菜生产积极性受挫。面对产业重大需求和挑战,李培武带领团队自2001年连续开展油菜质量安全普查监控研究,发现了硫甙外源酶反应显色机理,研制出双低油菜速测技术和芥酸硫甙速测仪;探明油菜生产中菜籽硫甙、芥酸升高变化规律,创建了双低油菜全程质量控制技术及标准体系,实现了标准化,破解了双低油菜发展中质量控制的复杂技术难题,被农业农村部列为全国油料主推技术,在苏、皖、赣、鄂、湘、川等我国油菜主产区广泛应用,获得显著社会经济效益,提升了我国油菜产品质量,分别于2004年和2008年荣获国家科技进步二等奖。

  农产品中黄曲霉毒素是人类迄今发现的毒性最大、致癌力最强的真菌毒素,粮、油、奶等农产品最易受到污染,威胁人民消费安全。为避免进入食物链,亟须建立高灵敏现场检测技术。由于黄曲霉毒素毒性极大,杂交瘤易衰亡、抗体亲和力低、检测灵敏度低一直是国际性瓶颈难题。他带领团队深入研究高灵敏免疫检测机理,探明了黄曲霉毒素呋喃环氧基与抗体重链49位丝氨酸形成氢键、苯基与103位苯丙氨酸形成π-π疏水力实现特异性识别的分子机制,明确了免疫活性位点,发现了靶向诱导效应,能使抗体亲和力提高一个数量级,为抗体创制提供了理论基础。探索出靶向诱导、半固体培养、梯度筛选为核心的抗体创制新途径,使杂交瘤阳性率提高30倍,亲和力由108提高到109 L/mol,攻克了抗体亲和力低的难题。创制出黄曲霉毒素B、G、M族和赭曲霉、呕吐、伏马等毒素单抗、基因重组及纳米抗体,构建了抗体资源库,覆盖了我国粮油标准中全部真菌毒素。

  基于上述抗体,进而发明了黄曲霉毒素铕标探针,创建了时间分辨荧光、纳米金及荧光增强高灵敏检测技术,与同类其他技术相比,灵敏度均提高10倍以上,被采纳为国家行业标准;开发出27种试剂盒和3种检测仪,在中央储备粮库、聚丰集团、蒙牛、九州乳业等千余家企业单位和鄂、鲁、豫等22省市农产品质量安全检测机构国家粮油风险监测、风险评估与普查监控中应用,提升了我国真菌毒素监控技术水平,与国外产品相比,成本降低75%,检出率提高50%。及时发现黄曲霉毒素污染,降低了进入食物链风险,减少了污染损失,取得显著社会经济效益,推动了农产品质量安全从终端监管到全程科学管控的技术跨越,为保障粮油质量安全做出了重要贡献。2015年获国家技术发明二等奖(第一完成人)。

  聚焦质量兴农再创新 助力乡村振兴促发展

  油料是食用植物油和饲料蛋白的重要来源,除富含脂肪外,还含有植物甾醇、白藜芦醇、芝麻素等天然营养成分,具有抗菌、抗癌、抗氧化、降低胆固醇与调节激素等功能。发掘利用特异品质是油料产业由高产量向高质量战略转变的关键。然而,由于油脂分子结构类似、特质营养成分含量低富集难、品质参数种类多,长期以来仅能检测含油、蛋白等宏量常规品质指标,特异品质检测灵敏度低、标准匮乏,导致食用植物油优劣、真假难辨,品质难以评价,制约油料品质提升与产业增效,影响人民健康生活。李培武带领创新团队超前布局,反复凝练,开展先导性研究,发现了油脂离子树裂解规律:一、二、三级质谱离子碎裂形成离子树,一级离子能确定甘油酯分子式,二、三级离子可识别脂肪酸组成及位置;创建了植物油脂分子原位识别检测技术,突破了植物油长期只能测脂肪酸、难测油脂分子的国际难题,为植物油品质评价提供了核心技术。

  针对油料油脂特异营养成分检测灵敏度低的难题,创制出生物识别、氧化石墨烯等富集材料,探明π-π共轭、π-π堆叠富集纯化效应,创建了植物甾醇、多酚等精准检测技术,灵敏度较传统技术提高10倍以上,攻克了油料特异品质检测技术难题;发明多模型共识集群算法,构建光谱库与品质模型,建立了油菜品质多参数近红外技术,时间缩短到1分钟,实现了油料品质多参数快速检测的简便化、实用化、标准化。上述技术在鄂、鲁、豫、赣、黑、吉、辽等粮油主产省食用油监管、油料生产、收储、加工、流通、特质功能产品开发及检验检测等领域推广应用,为促进油料高质量发展、保障消费者权益、精准扶贫和乡村振兴战略实施提供了关键技术支撑。

  科研协作建平台 传道授业育英才

  作为国家级科研院所农产品质量安全研究创新团队首席,李培武坚持面向国家油料产业重大需求,面向国际油料研究前沿,积极主动开展协同创新,与美、加、德、意、丹、日、韩等建立了密切合作关系,成功举办9届粮油质量安全与风险控制国际研讨会,多次作为我国及FAO亚洲专家代表参加JECFA、CAC等国际会议。主持建成了国家农业检测基准实验室,农业农村部生物毒素检测重点实验室,中-德国际联合实验室、国家粮油品质检测示范推广基地和国家农产品安全检测与控制技术成果示范推广基地、国际真菌毒素学会、欧盟地平线计划(H2020)国际真菌毒素检测技术培训基地等科技创新与推广平台。

  他还联合全国30余家农产品质量安全研究优势单位,连续8年牵头完成了国家粮油产品质量安全风险评估重大专项,摸清了我国主要粮油产品质量安全风险隐患,探明了粮油生物毒素等危害因子消长变化规律,绘制了花生、油菜等生物毒素消长动态分布地图,为我国粮油产品质量安全科学精准监管、保障消费安全、促进产业发展提供了关键技术支撑。风险评估结果被农业农村部和国务院相关部门采纳,提升了我国油菜、大豆等粮油进出口贸易措施的针对性和主动性,增强了国际谈判话语权。

  李培武十分注重青年人才培养和团队建设。作为首批入选我国农产品质量与食物安全专业的博士生导师,已培养博士25名、硕士83名。在他的带领下,团队已培养出数十名研究员、副研究员、高级实验师、高级农艺师等优秀创新人才,形成了年龄、职称、专业搭配合理具有竞争力、创造力的创新团队,获湖北省红旗党支部、农业农村部创新团队、中国农业科学院青年文明号等荣誉称号,2013年荣获中华农业科技奖优秀创新团队奖。

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