电微生物生长分析仪助力食品安全新突破

研究背景

蚝油作为一种广受欢迎的调味品，其安全性一直是消费者和制造商关注的焦点。食品中的致病菌，如金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和副溶血性弧菌（Vibrio parahaemolyticus），可能对健康造成威胁。传统的平板计数法虽然可靠，但操作繁琐、耗时且成本较高。因此，开发一种高效、准确且经济的检测方法显得尤为重要。本文介绍了一种基于电微生物生长分析仪（EMGA）的新方法，用于快速定量蚝油中的活菌。

试验流程

试验流程包括9个手动步骤，包括取样、多次转移、一系列10倍稀释、电镀、将琼脂板放入培养箱、目视菌落计数和计算初始细菌浓度（图1）。

图1：使用电微生物生长分析仪（EMGA）方法和传统平板计数法检测蚝油中活菌的步骤示意图

细菌生长曲线与生长速率曲线

通过电微生物生长分析仪（EMGA）测定S. aureus和V. parahaemolyticus在蚝油样本中的生长曲线和生长速率曲线。结果显示，两种菌株的生长曲线均呈现出典型的“S”形（图2a、2c），表明在实验条件下细菌经历了明显的生长过程，包括滞后期、对数生长期和稳定期。生长速率曲线进一步揭示了细菌达到最大生长速率的时间（Tmgr），随着初始浓度的降低，Tmgr值逐渐增加（图2b、2d）。这表明Tmgr与细菌初始浓度之间存在良好的线性关系，可用于定量分析。

图2：蚝油样本中金黄色葡萄球菌（a、b）和副溶血性弧菌（c、d）的生长曲线和生长速率曲线

线性范围与相关系数

图3展示了S. aureus和V. parahaemolyticus的初始浓度对数与Tmgr之间的线性关系。对于S. aureus，线性范围为10¹–10⁷ CFU/mL，相关系数为0.9876（图3a）；对于V. parahaemolyticus，线性范围为10¹–10⁶ CFU/mL，相关系数为0.9975（图3b）。这表明在该浓度范围内，EMGA方法能够准确地通过Tmgr值定量检测两种菌株的浓度。

图3：蚝油样本中金黄色葡萄球菌（a）和副溶血性弧菌（b）初始浓度对数与达到最大生长速率时间（Tmgr）的线性关系

效率与成本

图4对比了EMGA方法和传统平板计数法在检测V. parahaemolyticus（约10⁴ CFU/mL）时的操作步骤、时间和成本。EMGA方法仅需4步操作，总耗时380分钟，成本约为0.5美元/样本；而平板计数法需要9步操作，耗时1262分钟，成本为3.1美元/样本。这表明EMGA方法在效率和成本效益方面具有显著优势。

图4：EMGA方法与平板计数法在检测蚝油中副溶血性弧菌（约10⁴ CFU/mL）时的操作步骤、时间消耗和成本对比

实际应用

在对9种商业蚝油产品的检测中，EMGA方法成功筛查出一种样本中存在活菌（V. parahaemolyticus），浓度为23 CFU/mL，低于食品安全法规的限量标准（图5）。这表明EMGA方法能够有效应用于实际产品的质量检测。

图5：使用EMGA方法在LB肉汤（a）和TCBS肉汤（b）中测定的细菌生长曲线

讨论

本研究开发了一种基于电微生物生长分析仪（EMGA）的定量方法，用于检测蚝油中的活菌。该方法通过测定细菌生长曲线和最大生长速率时间（Tmgr）来定量分析目标菌株。实验结果表明，EMGA方法具有以下优势：

高效性：EMGA方法仅需4步操作，检测时间显著短于传统平板计数法（约380分钟对比1262分钟），适合快速筛查细菌污染。

准确性：EMGA方法的回收率在97.84%–113.12%（金黄色葡萄球菌）和87.53%–104.90%（副溶血性弧菌）之间，变异系数较低（7.53%–30.82%和8.17%–23.52%），优于传统平板计数法。

经济性：EMGA方法的检测成本约为0.5美元/样本，远低于传统平板计数法（3.1美元/样本），具有显著的成本效益。

稳健性：在不同品牌蚝油样本中，EMGA方法表现出良好的适应性和稳定性，回收率在合理范围内，表明该方法适用于复杂基质的检测。

实际应用：EMGA方法成功应用于商业蚝油产品的检测，能够快速筛查细菌污染并提供定量结果，符合食品安全检测的实际需求。

DOI: 10.1007/s12161-025-02767-1