Laboratorium: Skrócić czas analiz
Metody instrumentalne pośrednie
Metody pośrednie polegają na wykrywaniu obecności mikroorganizmów poprzez badanie ich aktywności metabolicznej (testy metaboliczne) i instrumentalnym jej pomiarze (pomiar stopnia zmętnienia podłoży, zmiana barwy, pomiar impedancji lub przewodności).
Wiele lat temu te metody zapoczątkowało pojawienie się testów do szybkiej manualnej identyfikacji mikroorganizmów, m.in. w postaci pasków API (firmy bioMérieux). Paski API składają się z mikroprobówek zawierających wyselekcjonowane substraty, do których dodaje się zawiesinę mikroorganizmów w podłożu hodowlanym. Procesy metaboliczne zachodzące podczas inkubacji prób powodują zmianę barwy podłoża hodowlanego. Sprawdzanie właściwości biochemicznych mikroorganizmów jest jednym z etapów diagnostyki mikrobiologicznej. Po odczytaniu wyniku reakcji dokonuje się identyfikacji obecnych mikroorganizmów przez porównanie uzyskanych wyników z Książką Kodów lub opracowanym programem komputerowym.
Inną z technik jest pomiar impedancji lub przewodności elektrycznej w pożywce mikrobiologicznej, w której dokonuje się hodowli próby (np. BacTrac firmy Sy-Lab). Rozwój komórek mikroorganizmów powoduje zmianę tych parametrów na skutek pojawienia się ich metabolitów i zmiany chemicznego składu podłoża. Czas wystąpienia tych zmian (czyli tzw. czas detekcji) zależy od początkowej liczby komórek mikroorganizmów. Im wyższa początkowa liczba komórek mikroorganizmów, tym krótszy czas detekcji. Stosując selektywne podłoża hodowlane oraz kalibrując metodę na liczbę komórek mikroorganizmów w oparciu o klasyczną technikę oznaczania wzrostu liczebności hodowanych, można szybko i automatycznie określać wyjściowy poziom mikroorganizmów w badanej próbce.
Metody manualnych testów są wzmacniane również w oparciu o nowe systemy pozwalające na automatyczny system analiz wyników wsparty metodami kolorymetrycznymi, jak na przykład system VITEK2 (bioMérieux). Wyniki pomiarów aktywności metabolicznej można kalibrować na liczbę komórek mikroorganizmów w oparciu o klasyczną technikę oznaczania wzrostu liczebności hodowanych mikroorganizmów. Istnieją dostępne na rynku coraz bardziej innowacyjne i zaawansowane metody identyfikacji oraz genotypowania mikroorganizmów. Czułe na tyle, że dają możliwość dokładnej identyfikacji mikroorganizmów z różnych materiałów i środowisk. Obecne rozwiązania technologiczne, opierając się na sensorach kolorymetrycznych, zapewniają wykrywanie mikroorganizmów w czasie od 24 do 72 godzin, są zatem szybszymi technikami wykrywania zakażeń mikrobiologicznych prób żywności niż klasyczne podłoża hodowlane pomimo, że wykorzystują podłoża hodowlane (płynne) i zasadę inkubacji prób w zadanej temperaturze do badania tempa rozwoju mikroorganizmów (np. BacT/ALERT bioMérieux).
Do technik pośrednich wykrywania obecności mikroorganizmów zalicza się również techniki oparte na luminometrii. Najprostszą metodą jest w tym przypadku pomiar obecności ATP (adenozynotrifosforanu). ATP jest obecny w każdej żywej komórce, a w obecności lucyferyny i lucyferazy ulega rozkładowi do AMP (adenozynomonofosforanu) z wydzieleniem pewnej ilości energii swobodnej, którą można zmierzyć jako emisję kwantów światła. Liczba kwantów światła jest proporcjonalna do liczby cząsteczek ATP. Wynik pomiaru wyraża się w tzw. umownych jednostkach luminescencyjnych (RLU). Techniki luminometryczne mają wiele zalet. Jednymi z najważniejszych są: szybkość pomiaru (od kilku do kilkudziesięciu sekund), wykonanie analizy poza laboratorium (niewielkie wymiary i mobilność aparatów pomiarowych) oraz dostępność gotowych zestawów. W materiałach pochodzenia biologicznego, gdzie obecne są komórki żywe obecny jest także adenozynotrifosforan (ATP), którego ilość zależy głównie od rodzaju mikroorganizmu i jego stanu fizjologicznego. Porównując tę technikę z klasycznymi metodami oceny metabolicznej aktywności komórek bakterii (np. poprzez określenie aktywności enzymatycznej), można stwierdzić że luminometria jest kilkukrotnie czulsza i pozwala na szybsze uzyskanie wyników. Techniki luminometryczne znajdują zastosowanie przede wszystkim do mikrobiologicznej oceny procesów mycia i dezynfekcji, badania czystości wody pitnej, soków i napojów, a także skażenia powierzchni żywności, lub czystości opakowań do żywności.
Marcin Iszkuło
Dyrektor ds. Sprzedaży w bioMérieux Polska
Badania mikrobiologiczne w przemyśle spożywczym i oczywiście mleczarskim mają za zadanie zapewnienie bezpieczeństwa konsumentom, ale spełniają również mniej oczywiste zadania. Jest to zapewnienie optymalizacji kosztów zakładu produkcyjnego, poprzez szybsze zwalnianie produktów do obrotu. Metody takie skracają czas analiz od kilku lub kilkudziesięciu godzin, aż do kilku dni. Dzięki temu dedykowana powierzchnia magazynowa w zakładzie może być mniejsza, co zawsze idzie w parze z kosztami, a produkty z dłuższym terminem przydatności do spożycia trafiają do odbiorców. W przypadku firmy bioMérieux możemy tu wspomnieć o doskonale funkcjonujących na rynku systemach do wykrywania patogenów bakteryjnych metodą immunologiczną (analizatory Vidas) lub metodami biologii molekularnej (nowoczesny analizator GeneUp z unikalnymi cechami użytkowymi). Ilościowa ocena wskaźników jakości może być zautomatyzowana, dzięki szeroko stosowanemu systemowi Tempo, a szybkie wykrywanie zakażeń mikrobiologicznych umożliwia zastosowanie analizatorów BacT/ALERT 3D lub cytometrów przepływowych. W ostatnim roku bioMérieux wprowadziła na rynek nowe analizatory tego typu: D-Count 25 i D-Count 50. Szybkie metody mikrobiologiczne to nowoczesne rozwiązania zapewniające zachowanie jakości wyników, ale także umożliwiające na zmniejszenie kosztów zakładu.
Podsumowanie
Szybkie analizy wykonywane w przyzakładowych laboratoriach działu kontroli jakości przyczyniają się do skrócenia czasu kwarantanny, niezbędnego do zweryfikowania bezpieczeństwa produktu i jego jakości mikrobiologicznej. Dlatego firmy wspomagające producentów żywności w zakresie badania żywności, nieustająco pracują nad opracowywaniem szybkich metod mikrobiologicznych, skracających czas trwania analiz wedle klucza: im krócej, tym lepiej. Należy jednak pamiętać, że w tym przypadku sprawdza się również inne powiedzenie: „czas to pieniądz”, gdyż szybkie metody mikrobiologiczne są najczęściej technikami droższymi niż metody klasyczne.
