Недавние вспышки заболеваний пищевого происхождения и новые оценки заболеваний пищевого происхождения, предоставленные Центром по контролю и профилактике заболеваний (CDC), возможно, послужили толчком, который спровоцировал недавнее принятие законопроекта о безопасности пищевых продуктов S.510. В рамках этого законодательства FDA будет обязано создать новые правила безопасности продукции для производителей фруктов и овощей с самым высоким риском. Повышенная потребность в безопасных продуктах питания заставляет производителей и переработчиков продуктов питания переоценивать свои возможности тестирования продуктов питания у источника или в полевых условиях.
СУЩЕСТВУЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИСПЫТАНИЙ
Производители и переработчики исторически использовали один из трех методов проверки на наличие бактерий: системы мониторинга чистоты аденозинтрифосфата (АТФ), культуральное тестирование и тестирование полимеразной цепной реакции (ПЦР).
Системы контроля чистоты аденозинтрифосфата проверяют молекулу АТФ, которая содержится во всех органических материалах. Анализы АТФ измеряют содержание АТФ в животных и растительных клетках, а также в живых или мертвых бактериях, дрожжах или плесени. Этот анализ можно использовать на неорганических поверхностях для определения чистоты, и он требует присутствия от 10,000 100,000 до XNUMX XNUMX бактерий для производства достаточного количества АТФ для положительного обнаружения бактерий.
Культуральный анализ — это лабораторный тест, который определяет, какие бактерии или дрожжи могут присутствовать в данном образце. Культуральные анализы требуют инкубации образца в течение установленного времени, обычно от 24 до 48 часов, чтобы дать бактериям возможность вырасти и определить их присутствие. Для этого необходимо отправить образец в лабораторию.
ПЦР — это анализ, в котором ДНК используется для проверки на наличие различных бактерий и патогенов. Этот процесс усиливает фрагмент ДНК, создавая тысячи и миллионы копий. Это очень точный метод, который занимает от 12 до 26 часов.
СОБСТВЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ
Существующие технологии имеют недостатки, которые делают их неэффективными для целей производителей продуктов питания, а неэффективные тесты могут привести к загрязнению пищевых продуктов, болезням, потере доходов и многому другому.
Анализы АТФ проверяют наличие молекулы АТФ, которая присутствует во всех органических материалах. Это означает, что положительный тест на АТФ лишь подтверждает наличие органических веществ, а не обязательно бактерий. Этот анализ на самом деле является проверкой чистоты или отсутствия на поверхности каких-либо живых или мертвых органических материалов. Поскольку он проверяет наличие органических материалов, его нельзя использовать для пищевых продуктов, поскольку продукты питания являются органическими. Кроме того, анализ АТФ не может обнаружить биопленку, которая является липким побочным продуктом жизнедеятельности организмов, способным скрывать живые бактерии. Еще одна проблема с тестированием АТФ заключается в том, чтобы произвести достаточное количество АТФ для получения положительного результата теста. Бактерии должны насчитывать не менее 10,000 XNUMX бактерий.
Культуральные анализы в целом достаточно точны, но этот метод требует инкубации бактерий в течение 24–48 часов для проверки присутствия бактерий. Это означает, что образец отправляется в лабораторию на это время инкубации, и обученный техник читает тест. Необходимость лабораторной работы увеличивает затраты для конечного пользователя, а дополнительное время увеличивает вероятность того, что загрязненная пища не попадет в процесс.
ПЦР-анализы, хотя и обладают высокой точностью, требуют от производителя отправки образца в лабораторию, где обученный техник использует дорогостоящее оборудование для обработки теста. Сам тест состоит из нескольких сложных этапов, что увеличивает затраты, возлагаемые на производителя продуктов питания. Для ПЦР-анализа требуется фаза обогащения, которая занимает от 8 до 20 часов плюс от 1 до 4 часов на сам тест. Дополнительные шаги и время увеличивают затраты и вероятность того, что загрязнение пищевых продуктов останется незамеченным.
ФЕРМЕНТАТНОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ
Микробиологи изучают и используют ферменты для обнаружения бактерий с начала 1950-х годов. Многие перестали использовать ферментные методы и перешли на технологии тестирования антигенов/антител или амплификации нуклеиновых кислот (NAAT) в 1970-х и 1980-х годах. Однако с тех пор продолжающиеся исследования ферментов привели к открытию специфических бактериальных ферментов, связанных со многими различными микроорганизмами. Эта информация привела к разработке запатентованных субстратов, которые могут идентифицировать определенные ферменты, выделяемые конкретными бактериями, и связываться с ними. Благодаря этой новой информации были разработаны тесты с использованием запатентованных субстратов, которые при гидролизе ферментом производят флуоресценцию, которую можно считывать либо с помощью флуорометра, либо путем добавления реагента для получения колориметрического результата реакции.
Другие диагностические системы должны находить саму бактериальную клетку путем выращивания образца в культурах или репликации ДНК с использованием системы ПЦР/МАНК. Для получения результатов с момента отбора проб эти методы в большинстве случаев занимают более суток, а также требуют обученных лаборантов и дорогостоящего оборудования. Используя методологию обнаружения ферментов, бактерии могут производить тысячи молекул фермента, что увеличивает шансы и время обнаружения гораздо быстрее, чем любые другие методы обнаружения.
НАБОРЫ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ФЕРМЕНТОВ
Используя эту методологию, наборы для обнаружения бактериальных ферментов, которые поставляются либо в наборах для ручных мазков, либо в наборах для цифровых портативных флуорометров, можно использовать в полевых условиях для проверки поверхностей и пищевых продуктов на наличие общих организмов, грамотрицательных бактерий (энтеробактерий). Тесты подтверждают наличие или отсутствие бактерий, превышающих нормальный фоновый уровень, и дают результаты на месте через 20 минут. Тесты просты в проведении, не требуют дополнительного оборудования и позволяют обнаружить бактерии, спрятанные в биопленке. Точность превышает 98 процентов, если на тест-полоске присутствует более 1,000 микроорганизмов по сравнению с традиционными методами. Наборы предназначены для использования в качестве инструмента скрининга для поиска «горячих точек», которые содержат неприемлемый уровень бактериального загрязнения. Поскольку они недороги, быстры и просты в использовании, можно проводить более частый мониторинг и тестирование.
ПРЕИМУЩЕСТВА
Ферментные анализы обнаружения бактерий имеют много преимуществ по сравнению со стандартными культуральными анализами, анализами АТФ и ПЦР, включая более высокую скорость, простоту использования, более высокую точность, меньшую стоимость и способность обнаруживать биопленки. Ферментные анализы дают результаты всего за 20 минут от образца до результата, и результаты доступны в полевых условиях или на месте, поскольку они не требуют отправки образцов в лабораторию. В отличие от анализов, для культурального или ПЦР-анализа используется специализированное оборудование и обученные специалисты, что делает их эффективным и недорогим инструментом скрининга для производителей и переработчиков продуктов питания.
Заключение
Современные культуры, АТФ и ПЦР-анализы дороги, медленны и громоздки. Использование ферментного обнаружения для идентификации бактерий в полевых условиях обеспечивает точный, быстрый и недорогой способ выявления опасных уровней бактериального загрязнения. Наличие недорогого инструмента скрининга означает, что пользователи могут проводить тестирование чаще, тем самым значительно повышая вероятность успешного выявления бактериального заражения до того, как оно попадет к потребителю.