Forskere udvikler nye, lavprisværktøj til påvisning af bakterier i mad og vand

Fødevareforsker Lili He og kolleger ved University of Massachusetts Amherst rapporterer, at de har udviklet en ny, hurtig og billig metode til påvisning af bakterier i vand eller en fødevareprøve. Når først kommercielt tilgængelig, det bør være nyttigt for kokke, der bruger frisk frugt og grøntsager, for eksempel, og hjælpearbejdere i felten, der reagerer på naturkatastrofer, Han siger.

En analytisk kemiker og ekspert i detektionsmetoder til fødevareforurening, Han siger, "De fleste mennesker rundt om i verden laver deres grøntsager, før de spiser, men her i USA kan flere og flere mennesker lide at spise disse fødevarer rå. Dette gav os ideen om, at en hurtig test, der kan laves derhjemme, ville være en god idé."

Hun tilføjer, "Mikrobiel kontaminering er et vigtigt forskningsemne lige nu.  "Det har været et problem i lang tid, men det er nu den største bekymring for fødevaresikkerhed i USA."

Han, med andre fødevareforsker Lynne McLandsborough og deres studerende, især førsteforfatter Brooke Pearson, rapporterede om deres nye to-trins metode - en optisk, et kemikalie - i to aviser i år, en i et nyligt tidligt onlinenummer af Fødevaremikrobiologi planlagt til udgivelse i 2018, og en tidligere i Royal Society of Chemistrys tidsskrift, Analytiske metoder .

Til dette arbejde, de designede en følsom og pålidelig bakteriedetekterende chip, der kan teste om frisk spinat eller æblejuice, for eksempel, bære en bakteriel belastning. Chippen, bruges sammen med et lysmikroskop til optisk detektion, er afhængig af, hvad han kalder et "indfangningsmolekyle, " 3-mercaptophenylboronsyre (3-MBPA), der tiltrækker og binder til alle bakterier. Den kemiske detektionsmetode, "overfladeforstærket Raman-spektroskopi" (SERS), er afhængig af sølv nanopartikler. Teknikkerne er nu i patenteringsprocessen.

I løbet af den seneste sommer, den optiske detektionsmetode blev tilpasset til mulig hjemmebrug med en smartphone mikroskopadapter, der er bredt tilgængelig online for omkring $30. Det første trin i den nye test til bakteriedetektion er at indsamle en prøve af vand, juice eller mosede grøntsagsblade og placer den kemikaliebaserede detektionschip i prøven. En sommergymnasieelev i He's Food Science Laboratory udviklede en simpel smartphone-app, der visuelt registrerer bakterier i prøver, der indeholder chippen. "Dette er kun begyndelsen på arbejdet, " siger He. Hun håber at modtage flere midler til at fortsætte denne praktiske anvendelse.

Standardmetoden til dyrkning af bakterier fra fødevareprøver, kendt som et aerobt pladetal (APC) tager to dage, Han forklarer. "Der er nogle andre, der er hurtigere, men de er ikke særlig følsomme eller pålidelige, fordi ingredienser i maden kan forstyrre dem. Vi viser i vores seneste papir, at vores metode er både følsom og pålidelig, og den kan give dig resultater på mindre end to timer."

For at løse problemet med fødevareinterferens, forskerne designet UMass Amherst-chippen til kun at tiltrække bakterier, men ikke sukkerarter, fedtstoffer og proteiner i mad eller snavs. Fødevareforbindelserne kan vaskes væk med en høj pH-buffer, fødevarekemikeren siger, efterlader kun bakterier til visuel tælling med smarttelefonens mikroskop og app. Denne metode kan detektere så få som 100 bakterieceller pr. 1 milliliter opløsning, sammenlignet med en følsomhed på 10, 000 celler til andre hurtige metoder.

I deres nylige undersøgelse, Han og hans kolleger undersøgte "fordelene og begrænsningerne ved denne analyse i forhold til den konventionelle APC-metode og videreudviklede metoder til detektion i ægte miljø- og fødevarematricer, " forklarer forfatterne. "Denne undersøgelse avancerede SERS-teknikken til rigtige anvendelser i miljø- og fødevarematricer, " påpeger de.