Wissenschaftler entwickeln neues, kostengünstiges Werkzeug zum Nachweis von Bakterien in Lebensmitteln und Wasser

Anonim

Lebensmittelwissenschaftlerin Lili He und Kollegen von der University of Massachusetts Amherst berichten, dass sie eine neue, schnelle und kostengünstige Methode zum Nachweis von Bakterien in Wasser oder einer Lebensmittelprobe entwickelt haben. Sobald es im Handel erhältlich ist, sollte es nützlich sein, zum Beispiel mit frischem Obst und Gemüse zu kochen und den Arbeitern vor Ort bei Naturkatastrophen zu helfen, sagt er.

Ein analytischer Chemiker und Experte für Nachweismethoden für Lebensmittelverunreinigungen, sagt er: "Die meisten Menschen auf der ganzen Welt kochen ihr Gemüse vor dem Essen, aber hier in den USA essen immer mehr Menschen diese Lebensmittel roh. Dies gab uns die Idee, dass a Ein schneller Test, der zu Hause durchgeführt werden kann, wäre eine gute Idee. "

Sie fügt hinzu: "Mikrobielle Kontamination ist momentan ein wichtiges Forschungsthema." Es war schon lange ein Problem, aber es ist jetzt das größte Problem für die Lebensmittelsicherheit in den USA. "

Er, zusammen mit Forscherkollegin Lynne McLandsborough und ihren Studenten, insbesondere der Erstautorin Brooke Pearson, berichtete in diesem Jahr in zwei Artikeln über ihre neue zweistufige Methode - eine optische, eine chemische -, eine in einer kürzlich erschienenen Online-Ausgabe von Food Die Mikrobiologie soll im Jahr 2018 veröffentlicht werden, und eine frühere in der Zeitschrift " Analytical Methods" der Royal Society of Chemistry.

Für diese Arbeit entwickelten sie einen empfindlichen und zuverlässigen Bakterien-erkennenden Chip, der testen kann, ob beispielsweise frischer Spinat oder Apfelsaft eine bakterielle Belastung tragen. Der Chip, der mit einem Lichtmikroskop für die optische Detektion verwendet wird, beruht auf dem, was er als "Fängermolekül" bezeichnet, 3-Mercaptophenylboronsäure (3-MBPA), die jedes Bakterium anzieht und bindet. Die chemische Detektionsmethode "Surface Enhanced Raman Spectroscopy" (SERS) beruht auf Silbernanopartikeln. Die Techniken sind jetzt im Patentierungsprozess.

Im vergangenen Sommer wurde die optische Erkennungsmethode für einen möglichen Heimgebrauch mit einem Smartphone-Mikroskopadapter angepasst, der online für etwa 30 US-Dollar erhältlich ist. Der erste Schritt im neuen Test für den Nachweis von Bakterien besteht darin, eine Probe von Wasser, Saft oder zerquetschtem Pflanzenblatt zu sammeln und den chemischen Nachweischip in die Probe zu legen. Ein Sommergymnasiast in He's Labor für Lebensmittelwissenschaften entwickelte eine einfache Smartphone-App, die Bakterien in Proben, die den Chip enthalten, visuell erkennt. "Das ist erst der Anfang der Arbeit", sagt He. Sie hofft, mehr Mittel zu erhalten, um diese praktische Anwendung fortzusetzen.

Die Standardmethode zur Kultivierung von Bakterien aus Lebensmittelproben, bekannt als aerobe Plattenzählung (APC), dauert zwei Tage, erklärt er. "Es gibt einige andere, die schneller sind, aber sie sind nicht sehr empfindlich oder zuverlässig, weil Inhaltsstoffe in den Lebensmitteln sie stören können. Wir zeigen in unserer jüngsten Arbeit, dass unsere Methode sowohl empfindlich als auch zuverlässig ist und Ergebnisse in weniger liefern kann als zwei Stunden. "

Um das Problem der Lebensmittelinterferenz anzugehen, entwickelten die Forscher den UMass Amherst-Chip, um nur Bakterien, aber nicht Zucker, Fette und Proteine ​​in Lebensmitteln oder Schmutz anzulocken. Die Lebensmittelverbindungen können mit einem Puffer mit hohem pH-Wert weggewaschen werden, sagt der Lebensmittelchemiker und lässt nur Bakterien zur visuellen Zählung mit dem Smartphone-Mikroskop und der App zurück. Dieses Verfahren kann nur 100 Bakterienzellen pro 1 Milliliter Lösung nachweisen, verglichen mit einer Empfindlichkeit von 10.000 Zellen für andere schnelle Verfahren.

In ihrer jüngsten Studie untersuchten He und Kollegen "die Vorteile und Einschränkungen dieses Tests gegenüber der herkömmlichen APC-Methode und weiterentwickelte Methoden zum Nachweis in realen Umwelt- und Lebensmittelmatrizen", erklären die Autoren. "Diese Studie hat die SERS-Technik für reale Anwendungen in Umwelt- und Lebensmittelmatrizen weiterentwickelt", betonen sie.

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