食品表面微生物污染的快速檢測方法

2024-05-29 09:45:07 261閱讀次數

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2022年5月10日國際學術期刊《International Journal of Food Microbiology》在線發表了關于使用新的檢測方法實現對食品表面微生物的快速檢測的研究論文（Interational Journal of Food Microbiology,2022,373,109699)。開發出一種快速篩選抗菌劑以對表面干燥的植物性細菌病原體的方法。本研究方法在未來開發有效的抗菌化合物以改善衛生和全球食品安全方面發揮關鍵作用。

研究介紹

食品接觸的表面上存在細菌污染是食品加工業中一個長期存在的問題。乳制品和海產品加工裝置中存在單核細胞增生李斯特菌，肉類、乳制品和海產品加工裝置中存在金黃色葡萄球菌，堅果和堅果相關產品加工單元中存在腸沙門氏菌，牛肉加工表面存在大腸桿菌。法國的一項調查表明，大約 60% 的食源性疾病與加工過程中病原體從受污染的設備轉移到食品有關。消毒劑和消毒劑的傳統測試通常使用 AOAC 使用稀釋法來監測處理過的細菌的生長/不生長，或者通過計算細胞的微生物對數減少來計算，這涉及到計數后存活的細菌細胞治療。這兩種方法都是耗時且勞動密集型的，oCelloScope微生物動態監測系統是一種自動明場光學顯微鏡，已用于監測對多種細菌的抗菌敏感性。oCelloScope 的光軸與水平面成 6.25° 角傾斜，從而可以準確成像多孔板中液體培養基中高濃度和低濃度的細菌細胞。在每個讀取點以 z 堆棧的形式獲取多個圖像，其中包含聚焦圖像和逐漸失焦的圖像。盡管 oCelloScope 主要是明場，但傾斜技術的存在可以生成一些相位對比信息。oCelloScope 軟件具有多種算法，可用于分析收集的數據。細菌生長曲線由 oCelloScope 軟件通過測量隨時間從 z 堆棧收集的像素來生成。

本研究旨在開發一種快速篩選抗菌劑以對抗表面干燥的植物性細菌病原體的方法。被選為代表性抗菌化合物的消毒劑廣泛用于食品加工行業。使用 oCelloScope 數據來計算用 NaOCl 和 BAC（苯扎氯銨）作為消毒劑處理后微量滴定板中干燥細菌細胞的微生物對數減少 (MLR)。將該數據與在不銹鋼和幸存者上進行類似處理的細菌細胞的 MLR 進行比較通過電鍍回收。結果表明，oCelloScope 可用作快速確定溶解性抗菌化合物 MLR 的工具。

實驗過程

實驗過程中使用 oCelloScope 分析干燥細菌微生物的生長，將微生物細菌在 75% RH 的 96 孔板的孔內。20 小時后，將 200 μL TSB 添加到孔中，并使用 oCelloScope 隨時間監測細菌細胞。

使用 oCelloScope 分析非干燥微生物的生長，腸炎沙門氏菌的過夜培養物在TSB 中以 250 rpm 的速度在搖床上生長。隨后，將 104 –105 CFU/孔的接種物添加到 96 孔板的孔中，然后添加 TSB 并監測細菌數。用于分析抗菌藥物敏感性，對微量滴定板中的干燥細胞進行抗菌處理。

將每種濃度的 NaOCl 或 BAC 50 微升 (50 μL) 添加到孔中（每種濃度一式三份）并培育 30 秒、1 分鐘、3 分鐘或 5 分鐘。處理后，加入 200 μL TSB + 0.1% 硫代硫酸鈉或 TSB + 0.7% 卵磷脂在 oCelloScope 中監測細胞數量之前，分別加入孔中以中和 NaOCl 和 BAC。將每個多孔板 (96 孔) 置于 oCelloScope內進行分析。圖像通過重復獲取，每個時間點收集 10 幅圖像。照明時間為 2 m 秒，像距固定為 4.9 μm。每 2 小時采集一次圖像，持續 24 小時或每 30 分鐘采集一次，持續 4 小時。

選擇軟件UniExplorer上的背景校正吸收（BCA）算法和BCA歸一化算法進行分析。BCA 算法利用所有 z 堆棧圖像數據，校正背景光強度，然后將圖像分為背景和對象像素。BCA算法提供了基于光吸收的準確細胞數數據，尤其是在細菌密度低的情況下。BCA 歸一化值是通過從生長曲線上后續圖像的 BCA 值中減去第一張圖像的 BCA 值來計算的。分析了最佳焦點圖像以及 z-stack 視頻，以觀察細菌細胞因抗菌化合物而發生的任何形態變化。

研究結論

食品加工行業中食品接觸表面的微生物污染是一個重大的健康危害。評估食品加工過程中使用的消毒劑的功效對于確保公眾健康和安全至關重要。本研究描述了一種使用 oCelloScope 量化抗菌處理后存活細菌細胞數量的光學篩選方法，以微生物對數減少 (MLR) 表示。

研究人員測試了兩種消毒劑次氯酸鈉和苯扎氯銨對三種病原體（腸炎沙門氏菌、大腸桿菌O157: H7 和單核細胞增生李斯特氏菌）的干燥細菌的功效食品加工表面上令人擔憂的問題。不銹鋼載玻片用于模擬商業食品加工表面。在對不銹鋼表面進行抗菌處理之前，將細菌細胞在 75% 的相對濕度 (RH) 下干燥，并通過平板計數分析存活水平以計算 MLR。這些與使用 oCelloScope 生成的 MLR 值進行了比較，使用 oCelloScope 分析 MLR，將細胞在 75% RH 的聚苯乙烯微量滴定板上干燥，用抗菌劑處理，并分析存活的細胞數量。結果表明使用 oCelloScope 的 BCA 算法計算的處理過的干燥細胞的 MLR 值與使用傳統平板計數測定法生成的值相當，抗菌劑針對所有測試病原體的濃度和處理時間相同，這說明該方法可用于快速篩選溶解性抗菌化合物的MLR。oCelloScope 可用作量化抗菌劑功效的快速篩選方法。由于平板計數測定通常需要數天時間來量化抗菌化合物對病原體的影響，因此 oCelloScope 有可能節省寶貴的時間和精力。此外使用 oCelloScope 進行分析所需的一次性用品明顯少于用于標準平板計數的一次性用品。這有助于降低實驗室成本和產生的廢物量，使其更加環保。

A) 添加 TSB 后干燥腸炎沙門氏菌的生長，使用oCelloScope 測量并在 24 小時內量化（●）。使用背景校正吸收 (BCA) 算法分析生長。歸一化值是根據初始時間點 (0 h) 的 BCA 值計算的。不含腸炎沙門氏菌的TSB用作陰性對照（□）（B）oCelloScope 圖像顯示 TSB 中腸炎沙門氏菌的細菌數量隨時間增加。

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原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168160522001714

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