微生物快速检测仪器_Soleris系统在乳制品微生物快速检测领域的应用

随着科技的发展和人们生活水平的不断提高，食品安全日益受到人们的关注。微生物污染作为影响食品安全的主要原因，一直是食品生产企业和食品安全监管机构预防和监控的主要指标之一。然而，由于传统的微生物检测方法检测时间长、操作复杂，严重影响了对微生物污染控制的时效性，从而在很大程度上制约了企业放货速度和运转效率。因此，开发和应用灵敏准确、操作简便的微生物快速检测技术，已成为微生物检测领域发展的主要方向之一。

作为专业从事食品及环境安全检测技术研究与推广的高新技术企业，北京安普生化科技有限公司（以下简称安普生化）积极为企业和政府部门提供先进的检测技术、仪器设备及技术应用方案。为了适应目前食品微生物快速检测的需求，安普生化最新引进了美国Neogen公司的Soleris微生物实时光电微生物快速检测系统。

Soleris系统基本介绍

Soleris实时光电微生物快速检测系统由微生物实时光电检测仪、基于Windows系统的Soleris分析软件和各种特异性的Soleris微生物检测试剂瓶3个部分组成。其原理是基于传统的培养基理论和染色技术，并结合了光电检测技术和计算机控制的模块化分析系统，对产品中的微生物进行检测。该系统具有操作简便省时、实时快速、准确灵敏、检测量大等诸多优势：一般1分钟内即可完成单个样品从加样到上机检测所需的全部操作，而且单台仪器可同时对128个样品进行检测；对菌落总数、大肠菌群等常规项目在6～24小时内即可得到定量的检测结果，而且可自动完成对检测数据的接收与分析，并形成检测报告。

Soleris系统现已获得AOAC（美国官方分析化学师协会）认证、NSF（美国国家卫生基金会）认证，并被UPS（美国药典）推荐为替代传统平板的有效方法之一。

Soleris系统技术原理

Soleris试剂基于传统的微生物培养理论与染色技术研发而成：在预制的Soleris试剂瓶中放置特异性的培养基和专用指示剂，当微生物在培养瓶中生长时，会发生代谢产物改变培养基pH值或释放CO2等生化反应，从而引起指示剂的颜色变化。Soleris系统利用光电检测仪器，每隔6分钟监测试剂瓶底部琼脂栓的颜色变化，Soleris软件将监测到的数据收集并传输到计算机中进行分析统计，然后即可得到准确的检测结果(检测原理见图1)。此外，Soleris系统还具有另一个特点：试剂瓶中的培养基在底部以胶体栓的形式存在，其半固体的形态可防止样品基质中某些物质的干扰。

Soleris系统可对细菌总数、大肠菌群、大肠杆菌、乳酸菌、酵母菌、霉菌、李斯特菌、肠杆菌科、葡萄球菌、假单孢菌、腐败菌、革兰氏阴性菌等多种微生物进行检测。广泛适用于食品饮料、乳制品、保健品等生产加工企业的环境检测、卫生监控及无菌检测、挑战实验和保质期实验。该系统因其适用范围广、检测项目多、快速高效，已被包括中国在内的全球40多个国家的600多家客户所使用。

目前，安普生化作为Soleris系统在中国的设备与技术服务提供商，为众多客户提供了有效的Soleris系统应用解决方案，包括定量检测标准曲线的建立、放货截点时间分析等，据此对产品进行定量检测，并为快速放货提供依据。

图1 Soleris微生物实时光电检系统检测原理

Soleris系统在乳制品质量监控中的应用

此案例为Soleris系统对巴氏灭菌乳、冰淇淋、酸奶中大肠菌群的定量检测解决方案，包含标准曲线、不同菌含量水平下对应的检出时间对比，以及由标准曲线和产品的限量标准分析出的放货截点时间等。

标准曲线方程及相关系数如表1所示，图2～4为相应产品的大肠菌群标准曲线图。

根据标准曲线，表2列出了巴氏灭菌奶、冰激淋和酸奶中不同菌落形成单位（CFU）水平下的大肠菌群所对应的检出时间。

由表2中数据可以看出，当大肠菌群含量水平为10CFU/g（mL）时，3种产品仅需8.0h、10.5h、11.5h即可检出，与传统的 MPN计数法和平板计数法相比，检测时间显著缩短。

此外，根据表2中数据和产品的限量标准，还可以确定快速放货的截点时间，如表3所示。

产品放货截点时间：用于定性判定所检产品大肠菌群含量高于或低于产品限量标准的时间。当所检产品的检出时间大于截点时间时为合格品，产品可以放行；当所检产品的检出时间小于截点时间时为不合格品，禁止放行。

表1 标准曲线方程及相关系数（注：DT为检出时间）

图2 巴氏灭菌乳大肠菌群标准曲线

图3 冰淇淋大肠菌群标准曲线

图4 酸奶大肠菌群标准曲线

表2 不同菌落单位的检出时间

表3 产品放货截点时间（注：表中冰淇淋产品标准为美国标准）

综合上述案例，Soleris微生物快速检测系统不仅可以为企业提供快速放货依据，而且可以同时得到定量的检测结果。因此，Soleris系统既可以适应国内食品检测的特定要求，又能为企业的快速放货提供信心保证，从而满足消费者对食品安全与生命健康的迫切需求。

目前，常见的生物发酵尾气检测仪器有两种，一种为基于质谱原理的发酵尾气质谱仪，一种是基于不分光红外（CO2）和顺磁/电化学方法（O2）的发酵尾气分析仪。下面，我们就对两者的不同点进行分析。

1、 工作原理

发酵尾气质谱仪采用的为质谱原理，当发酵尾气进入进样系统后被送入电子轰击型离子源（EI）内，EI可产生一定能量的电子，并在电离室中将待发酵尾气电离形成分子离子碎片及碎片离子，由质量分析器筛选所需离子后按质荷比大小依次抵达检测器，信号经过放大、记录得到发酵尾气浓度变化趋势图。

发酵尾气分析仪则仅可测定发酵尾气中的CO2和O2，且测定两者的原理不同，测定CO2的原理为不分光红外线的方法，而O2则采用顺磁的方法。不分光红外线CO2气体分析原理是：CO2的红外吸收峰在2.6-2.9μm和4.1-4.5μm之间有两个吸收峰，根据吸收峰值可以计算出CO2所含的浓度。采用顺磁的方法测定O2的原理为：O2具有高顺磁性，将发酵尾气通入磁场后，磁场由于O2的浓度不同而产生不同的磁场变化，从而计算出O2的含量。采用电化学的方法测定O2的原理为：不同O2含量的发酵气体进入电极后产生的电流不同从而推算出O2的含量。

2、 检测组分

从以上原理可知，基于质谱原理的发酵尾气质谱仪，其测定的组分无限制，可对发酵气体进行全组分的分析，如O2、CO2、N2、H2、乙醇、CO、Ar等气体及其它可挥发分子组分。结合生物过程多参数在线监测，可得到DO、OUR、CER、RQ、Kla等细胞生理代谢状态参数，用于微生物细胞培养过程宏观生理代谢特性参数的采集与分析；还可得到13CO2、13C/12C用于13C同位素胞内代谢途径通量的分析。

而基于不分光红外线和顺磁等方法的发酵尾气分析仪则仅可测定发酵尾气中的O2和CO2，由于测定组分的限制，结合生物过程多参数在线监测软件，只能得到OUR、CER和RQ三个代谢参数，对于全面了解发酵过程具有一定的限制性。

3、 检测范围

基于质谱原理的发酵尾气质谱仪其线性范围广、测量精度高，可对发酵尾气中0～100%浓度范围内的气体进行分析，且连续30天RSD≤0.5%。而发酵尾气分析仪由于其原理的限制，导致测量的O2和CO2需在一定的量程范围内，例如CO2需在0～10%范围内，O2需在0～30%范围内。

4、 进样系统

发酵尾气质谱仪采用进口的16通道旋转阀，可同时测定16路气体，其中一路接压缩空气作为对比，另外15路可同时接15个发酵罐，一台质谱仪可同时检测多路发酵尾气，最大限度地节省仪器采购成本。

发酵尾气分析仪通常则采用的是1-4通路进样，仅可接1-4个发酵罐。

5、 数据稳定时间

发酵尾气质谱仪无需稳定时间，样品进入仪器后即可测定到正确的数据，而发酵尾气分析仪则不同，它每个通道需要稳定5-10min左右，如需测定4路发酵气体，则需20-40min的稳定时间。

6、 气体前处理装置

发酵尾气含有大量的水分，并含有泡沫颗粒等杂质，随着反应的进行，温度和压力也有较大的变动，这样的尾气直接进入检测仪器会造成仪器的损害并且测量误差也会很大。针对此情况，舜宇恒平结合大量的客户现场情况开发了气体前处理系统，创新的多通道样气处理技术，具备除尘、除湿、除泡沫及样气压力调节等功能，经过在线气体前处理系统的处理，能使样气在进入分析器时，达到近于标准气的品质，确保在线分析仪器系统长期连续运行的可靠性和安全性。而发酵尾气分析仪则仅仅采用装满活性炭的缓冲瓶，这一方法即可能改变气体组分，也不能很好的净化发酵尾气，会影响检测数据。

7、 流量需求

发酵尾气质谱仪对流量要求不大，只需大于100ml/min即可。而发酵尾气分析仪对发酵气体的流量要求较高，虽不同品牌尾气分析仪要求不同，但基本都是需要1-3L/min较恒定的流量。而很多发酵客户在实验过程中，发酵罐中产生不了这么多的气体的，为了解决这个问题，发酵尾气分析仪厂家一般会采取进样口加泵的方法，这样很有可能会对影响发酵的正常进程。

以上为对发酵尾气分析仪与质谱仪在工作原理、检测组分、范围、进样系统、稳定时间、前处理及流量需求上的对比，综合以上不难发现，发酵尾气质谱仪由于其优点突出，对发酵客户而言诱惑力更强。