在食品微生物檢測方麵,人們不斷嚐試和改進檢測設備和檢測技術,以求快速、準確地確定微生物的特性,本節介紹幾種最新的檢測技術。
一、自動菌落計數係統
在細菌檢測工作中利用微處理器控製的旋轉接種儀,可以進行細菌計數、抗菌素敏感試驗和誘變性試驗。這種獨一無二的技術可以節省23的一次性消耗品,並大大節約時間和勞力。Qcount菌落計數儀,同Autoplate 4000旋轉接種儀聯合使用成為一套全自動接種計數係統。Qcount最小可分辨0.1mm的菌落,其光學裝置消除了環境光線和平板及瓊脂表麵反光的影響,它是通過菌落或菌落叢內細微的色調變化來確定菌落的,整個分析過程小於1s,工作人員可以每小時輕鬆處理400個平板。
係統的硬件配置光學平台上,光學平台主要用於調節輻射光的幅度與角度,使CCD數碼相機采集的圖像便於後期的處理與識別。在設定的光線條件下,通過CCD數碼相機采集菌落的圖像,並將其送入計算機,然後計算機對獲取的數字圖像進行一係列的預處理和目標分割後計數,即可以得到菌落的個數。
檢測菌落數量是農業、食品、醫藥衛生分析中進行質量評價的一項基本而重要的工作,例如,水中的菌落計數是評價水受汙染程度的一項重要指標。目前,國內通常采用國家標準檢驗法——普通營養瓊脂傾注平皿法進行菌落計數。由於試驗樣品量往往很大,使用該法不僅工序繁雜、耗時長、效率低,而且依靠人工觀察計數帶有一定的主觀性,誤差大,重現性不好,所以亟需改進。而菌落自動計數係統不僅計數結果準確,重現性好,而且速度快,計數結果不受菌落接種方法、菌落種類、形態、大小的影響,完全可以代替傳統的人工計數,具有相當的推廣和應用價值。
二、應用電阻抗技術的全自動微生物監測係統——BACTOMETER
電阻抗檢測法是應用於細菌檢測的一項電化學技術,20世紀50年代美國開始出現以此為原理的自動化儀器。20世紀70~80年代歐洲也陸續開發出類似的儀器。1998年電阻抗分析法成為除平板分析法外其他微生物檢測法中首先被German Standarddization institution接受的微生物測定方法。
(一)基本原理
電阻抗法是通過測量微生物代謝引起的培養基電特性變化來測定樣品微生物含量的一種快速檢測方法。微生物在培養過程中,生理代謝作用使培養基中的電惰性物質(如碳水化合物、類脂、蛋白質)轉化為電活性物質,大分子物質轉化為小分子物質。隨著微生物增長,培養基中電活性分子和離子逐漸取代了電惰性分子,使導電性增強,電阻抗降低。
正是由於微生物在培養過程中的這種新陳代謝,培養基的阻抗(M)和電極周圍的雙電層電極阻抗(E)發生變化,並且這種變化與微生物的數量呈某種比例關係。通過測定M值和E值的變化,可測定微生物的數量或通過選擇性培養基測定某一類特定細菌。
研究表明,電導率隨時間的變化曲線與微生物生長曲線出奇的相似,有延滯期、指數生長期、穩定期。微生物的起始數量不同,出現指數增長期的時間也不同,通過建立二者之間的關係,就能通過檢測培養基電特性變化推演出微生物的原始菌量。此外,不同微生物的阻抗曲線均不相同,因此阻抗法能夠作為微生物鑒定的有利依據。根據測量電極是否直接與培養基接觸將檢測方法分為直接和間接阻抗測量法。
(1)直接阻抗測量法直接阻抗法是將培養基裝入特製的測量管,接種微生物後在培養基中插入電極,直接測量培養基的電特性變化。直接法使用的培養基需要根據待測菌的特性來設計,它既要有利於被測菌的繁殖,又要在檢測過程中產生顯著的阻抗變化。因此,培養基的選擇是決定檢測成敗的關鍵因素之一。例如,金黃色葡萄球菌在營養肉湯中能生長,但不能產生明顯電反應,而在惠特利阻抗肉湯(由惠特利科技有限公司製造)中不僅能夠很好地生長,而且能產生強烈的阻抗信號。
(2)間接阻抗檢測法某些特殊微生物的培養需要NaCl、KCl等高濃度鹽,這些鹽離子使培養基本身帶有很強的導電性,掩蓋了微生物代謝產生的阻抗變化,因此不能用直接阻抗法分析,必須用間接阻抗法進行分析。間接阻抗檢測法是通過檢測微生物生長代謝產生的CO2來反映微生物的代謝活性。測試時在阻抗測試管中加入KOH(沒過電極),裝有培養基的小管與測試管相通,接種後培養產生的CO2進入測試管與KOH反應生成碳酸鹽,其導電性比原始溶液低,記錄測試管中溶液的導電性變化即可得到微生物的數量變化。
與直接檢測方法相比,間接阻抗法具有如下優點:①能使用傳統培養基,而不需要為了獲得電阻抗變化專門設計培養基;②對於含有高濃度鹽的培養基,用直接法無法檢測,而間接法可檢測;③在直接法中某些微生物產生非常小或根本不產生可測的導電性變化,若這些微生物能產生CO2(例如酵母),就能用間接法測定;④直接法中有些食品樣品本身會幹擾阻抗測量,甚至損害電極,用間接法就能克服這一缺陷。
(二)特點
BACTOMETER是一種微生物快速測定儀器。其特點在於同時對培養基阻抗和電極阻抗進行測量,與傳統的阻抗法相比,通過對電極阻抗的測量,大大縮短了測量時間,擴大了樣品和培養基的選擇範圍。有些不適用於傳統阻抗法的培養基(如高鹽培養基)也可用Bactometer。該儀器包括測量管和由微機控製的培養箱及隨機配置的軟件。測量管底部為4個不鏽鋼製電極插頭,可重複使用。使用時將樣品置於測量管中,測量管置於培養箱中培養。測定M值和E值的變化,通常在6~8h內可得出結果。理論上測量範圍可達1~108個cfumL,由於Bactometer也經過微生物的培養增殖過程,因此得到的也是半定量的結果。