不断发展的快速微生物检测

作者：Lori Valigra    来源：Food Quality杂志

欢迎访问e展厅 展厅 10 通用食品机械展厅 组合称, 过滤器, 乳化罐, 混料缸, 冷热缸, ... 在“星际迷航”这部科幻系列中，科学官Spock只需将他的三录仪（tricorder）对着一颗新星表面，就能立即确定其组成以及是否适合人类居住。医疗方面，类似的玩意儿能迅速诊断星际舰队军官的疾病。虽然人们梦寐以求的实时检测在如今的食品和药品行业中仍未实现，但是新的经过改进的技术正在朝着这一目标迈进。 DuPont Qualicon公司的资深微生物学家Morgan Wallace博士说：“目前我们处于PCR（聚合酶链式反应）检测的前沿。不过就即时响应而言还未达到三录仪的程度。” DuPont公司和其他企业正在争相改进检测的响应性，不仅是周转速度，还包括灵敏度。一部分原因在于人人皆知的病菌污染事件让公众对食品安全更为关注，其中一些涉及花生酱和绞细牛肉，这些事件使人患病并夺取了许多人的生命。企业不仅对其声誉非常小心，而且还要考虑到召回产品会涉及不菲的费用，或者等待缓慢的培养结果时产品储存在仓库中也所费不赀。 美国食品药品监督管理局食品安全及应用营养中心的资深科学顾问Donald Zink博士指出 ：“目前，公众健康事件对食品微生物学提出了更高的要求。快速方法的进展比预期的缓慢，因为样本的制备和扩增依然限制了快速获得结果。” 他指出：“关键在于获得足够量的病菌并确定其活力。我们仍然还在使用某些类型的扩增方法。” Donald Zink博士估计培养方法（液体或琼脂）的使用在检测中依然占到了50%以上，主要是因为成本低廉。 Purnendu Vasavada博士是威斯康星大学河瀑分校的食品安全及微生物学专家，他对此更为乐观：“我们很快就能实现实时检测。有了生物传感器和其他新技术，两到五年就能实现这一目标。” Philippe Gadal博士是AES Chemunex公司的CEO ，该企业在食品检测方面的产品包括Scan RDI、 BactiFlow ALS及D-Count。他认为培养皿虽然是常规检测中广泛使用的基本工具，但是将来生物芯片能够检测多种病菌。 乔治亚大学食品安全中心的负责人Mike Doyle博士认为新的技术将为这个领域带来变革。他提及复制量高于DNA的核糖体RNA，并指出“分子检测的目标很多，这样无需经过繁琐的富集过程。” 更快更简便 因为富集的步骤非常耗时，所以各家企业正在设法减少这部分时间。例如DuPont公司基于PCR的BAX产品，能够将大肠杆菌（E. coli）的扩增和检测时间大幅减少至一小时以内，而以前的设备需要3.5小时。该企业采用的方式是富集大肠杆菌约8小时之后，在每一个PCR循环结束时进行测定，而不是在每个批次末进行测定，借此节约了时间。Wallace博士指出，该系统使用闭管替代凝胶，简化了操作，因此经过较少培训的人员也可以进行检测，并且结果也更为出色。该企业拥有13个针对9种微生物的PCR检测。BAX在一个PCR反应中可以同时检测多个菌种。 “目前，公众健康事件对食品微生物学提出了更高的要求。快速方法的进展比预期的缓慢，因为样本的制备和扩增依然限制了快速获得结果。” 增加样品通量在污染事件中非常重要。DuPont公司以一家大型的家禽加工企业为例，该企业使用快速检验方法对胴体中的沙门氏菌进行常规检测，发现阳性结果呈上升趋势并且与季节性无关。该企业对其操作进行检查，以了解是否存在污染问题或检测方法是否有误。该加工企业最初使用培养方法监控其干预措施，但是花费5到7天等待结果并不可行。 借助BAX的基于DNA的检测，该企业能在次日就得到结果，并且每周的样品通量增加了25%。在两个月之内，沙门氏菌阳性率从18%降低至5%，随后很快降低至0。DuPont公司认为检测结果的快速周转时间，帮助该企业更为迅速地确认加工中每一项变动所带来的效果。 简化步骤 Life Technologies公司下属的Applied Biosystems公司检测步骤进行了简化，从而使得检测中人为误差的可能性更小，并确保能更快得到结果。Life Technologies公司负责食品及环境检测的资深主管Brooke Schwartz指出 ：“我们正在寻找富集之后处理样品的方法，以更快地得到结果。” 虽然她对即将面世的产品没有提供相关的信息，但是她透露：“一些令人惊叹的技术正处于酝酿之中。我们正在针对整个工作流程进行努力，以减少获得结果的时间，并增加使用的简便性。” 该企业用于Applied Biosystems 7500病菌检测系统的MicroSEQ检测试剂盒中也使用了基于PCR的技术。该企业认为PCR的特异性优于免疫测定，后者也用于检测病菌。Life Technologies公司负责研发的副总裁Manohar Furtado博士说：“PCR（与免疫测定相比）更具特异性，能更快得到结果。” 该企业的关键之处在于PCR中使用了冻干磁珠。例如，MicroSEQ 单核细胞增生李斯特菌检测试剂盒中使用的试剂经冻干置入预分装的测试磁珠中，其中含有活性酶、靶向特异性的引物、探针组以及其他用于“快速”PCR的试剂。在琼脂培养基中单核细胞增生李斯特菌生长缓慢，难以与其他李斯特菌种分离。Furtado博士指出，磁珠减少了一些人为误差或污染的可能性，并且自动化的样品预处理能够更快地得到结果。 检测过程处于封闭状态，意味着直到检测结束之前试管都不开启，这减少了污染的可能性。Furtado博士指出，用传统的基于培养基的方法检测李斯特菌耗时高达5天。通过应用自动化的工作流程和磁珠，原有耗费2.5小时的PCR方法减少至45分钟。该企业同时还在寻找多种形式的扩增介质，以减少得到结果的时间。 追踪污染源头 BioMérieux公司负责科学事务的主管J. Stan Bailey博士认为，如今食品污染事件频发，看似食品供应中存在不安全之处，但是并非如此。他说 ：“现在我们在确认病菌来源方面更加出色，患病的人数也更少。”例如，Peter Pan花生酱事件被追溯至特定工厂的特定品牌。2008年夏季美国花生酱公司的沙门氏菌事件则花费较长的时间，因为该起事件并非局限于一个特定的品牌。事实上，这是一个次要成分混入其他众多的产品中，包括休闲食品trail mix以及其他加工食品。猫粮中发现的三聚氰胺亦是如此。如今，政府的监测台网以及检测能够更快地追查犯罪者。BioMérieux公司拥有一个名为Vidas的自动病菌检测系统，以及一个名为Tempo的针对质量指标的自动计数系统。 Life Technologies公司目前将目光投向菌株分型，该企业认为这能够在污染源追查中发挥作用。日前，污染事件爆发时使用脉冲场凝胶电泳进行分型。Life Technologies公司正在对现有的大约20个已经确定序列的沙门氏菌株进行研究，同时利用其solid 测序技术在公司内部对另外40个菌株进行测序。 Furtado博士说：“这一理念是利用所有的信息，形成以单核苷酸多态性（SNP）为基础的或以序列为基础的的基因型分型模式，能够比现有的脉冲场凝胶电泳更为迅速、准确。基本前提是收集足够的信息，形成基因集合或SNP集合，从而能够代表一种菌株类型。”他补充说，再有6到8个月时间该企业就能够得到确定的SNP标签序列模式，“随后我们将用它检测大量的菌株，以确定其可行性。” 更高的标准 美国官方分析化学家协会（AOAC）研究所对MicroSEQ单核细胞增多性李斯特菌检测试剂盒进行了认证，Life Technologies计划递交其他的重要产品进行认证，该企业认为这些产品将有助于食品制造商确信自己使用的方法有效。Schwartz说：“今年我们将推出用于高通量病菌检测的整个产品系列，并努力通过AOAC的认证。” 议会目前正在酝酿《食品安全加强法案》，为促进食品安全进行努力。Schwartz说 ：“我们希望这部法案的诞生，能够为工厂中更多的检测、生产以及食品安全设立标准。这对食品安全很有利。”(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (12/30/2010)