211service.com
Laser na lodówkę, który wykrywa bakterie pełzające po całym jedzeniu
Zatrucie pokarmowe jest stanem potencjalnie śmiertelnym, a zatem poważnym problemem dla przemysłu spożywczego. Każdego roku około 50 milionów ludzi w samych Stanach Zjednoczonych cierpi na zatrucie pokarmowe, w tym ponad milion przypadków potencjalnie śmiertelnego zatrucia salmonellą.
Dlatego ważnym celem jest znalezienie sposobów na zapobieganie rozprzestrzenianiu się tego i innych rodzajów bakterii. Ale trudno jest wykryć bakterie w produktach spożywczych. Najczęstsze metody wykrywania obejmują takie techniki, jak hodowla mikrobiologiczna, reakcje łańcuchowe polimerazy, wysokosprawna chromatografia cieczowa i spektrometria mas, żeby wymienić tylko kilka.
Metody te są złożone, drogie i czasochłonne. A do ich wykonania wymagają wysoko wykwalifikowanych techników. W związku z tym niewiele firm spożywczych i punktów sprzedaży ma dostęp do tego rodzaju technologii, a konsumenci muszą ufać w higienę większości kupowanej żywności.
Teraz wygląda na to, że zmieni się to dzięki pracy Jonghee Yoon i kolegów z Korea Advanced Institutes of Science and Technology w Korei Południowej. Ci faceci znaleźli szybki i tani sposób na wykrycie bakterii na powierzchni żywności w zaledwie kilka sekund. Mówią, że ich technikę można z łatwością zastosować na liniach przetwarzania żywności, a nawet zamontować w standardowych lodówkach domowych.
Nowa technika jest w zasadzie prosta. Bakterie, takie jak salmonella, mają podobne do włosów wici, których używają do poruszania się po powierzchniach. Ten ruch zamienia powierzchnię skażonej żywności w ocean wijących się mikroorganizmów. To właśnie ten ruch Yoon i spółka opracowali, jak go rozpoznać.
Ich metoda jest prosta. Kiedy czerwona, spójna wiązka lasera uderza w tkankę biologiczną, jest rozpraszana w materiale. To rozpraszanie powoduje zakłócenia światła, tworząc losowy wzór zwany plamką laserową.
Ponieważ bakterie na powierzchni żywności również rozpraszają światło, wpływa to na plamkę. A gdy bakterie się poruszają, zmienia się wzór plamek. Wykrywając dekorelację we wzorcach intensywności plamek laserowych w tkankach, można wykryć żywą aktywność mikroorganizmów, mówią Yoon i spółka.
Wszystko, co jest potrzebne do monitorowania tej zmiany, to kamera, która może rejestrować zmianę przez kilka sekund. Yoon i wspólnie używamy takiego, który robi zdjęcia z szybkością 30 razy na sekundę, a następnie przetwarza je, odejmując jeden od drugiego, aby ujawnić jakąkolwiek różnicę.
Przetestowali swój sprzęt, wykonując zestaw eksperymentów na piersi z kurczaka. Zaczęli od zanieczyszczenia próbek piersi kurczaka powszechnymi bakteriami Escherichia coli i Bacillus cereus, które są częstymi przyczynami chorób przenoszonych przez żywność. Następnie uderzyli laserem każdą z próbek i kontrolę, jednocześnie rejestrując plamkę kamerą.
Wyniki wyraźnie pokazują użyteczność tej techniki. Technika odejmowania obrazu szybko ujawnia, które próbki są zanieczyszczone iw jakim stopniu. Technika wychwytuje oba rodzaje skażenia bakteryjnego, chociaż nie można ich rozróżnić. Pokazuje również, że nieskażone mięso wykazuje niewielkie lub żadne zmiany we wzorze plamek lasera w czasie.
To ciekawy wynik. Monitorowanie plamek laserowych jest szybkie i łatwe do wykonania przy użyciu taniego sprzętu, który można zamontować z mocą wsteczną na liniach przetwarzania żywności. I wymaga niewielkiej specjalistycznej wiedzy.
Co najważniejsze, technika ta nie wymaga kontaktu z mięsem, dzięki czemu można ją wykonywać na odległość. Może też widzieć przez przezroczyste plastikowe opakowanie, które nie wpływa na wzór cętek.
Mogłoby to mieć istotny wpływ w wielu częściach świata, zwłaszcza w krajach rozwijających się, które nie mają łatwego dostępu do laboratoriów mikrobiologicznych. A sprzęt jest tak tani i prosty, że bez problemu można by go zamontować w zwykłych lodówkach przeznaczonych do domu.
Oczywiście istnieją ograniczenia. Chociaż technika wykrywa różne rodzaje bakterii, nie można ich rozróżnić. I oczywiście nie może wykryć zanieczyszczeń, które z czasem nie zmieniają plamki lasera. Nie wychwytuje więc zanieczyszczeń wirusowych, takich jak norowirus, który jest odpowiedzialny za pięć milionów przyczyn chorób przenoszonych przez żywność rocznie w USA. Nie wykrywa też toksyn wytwarzanych przez bakterie, które mogą powodować choroby nawet po ich zabiciu wyłączony.
Niemniej jednak nowa technika może znacznie poprawić higienę żywności, a tym samym zmniejszyć liczbę przypadków zatruć pokarmowych każdego roku. A to nie może być złe.
Nr ref.: http://arxiv.org/abs/1603.07343 : Prosta i szybka metoda wykrywania żywych mikroorganizmów w żywności za pomocą laserowej dekorelacji plamek