活菌數(shù)怎么檢測？看看這5大方法

2021-04-29 10:42　　　來源：中嬰網(wǎng)

　　活菌數(shù)是益生菌產(chǎn)品的重要屬性之一，因為活菌數(shù)可能會影響益生菌產(chǎn)品的效果?；罹鷶?shù)不僅對于益生菌企業(yè)和消費者具有重要的意義，對于監(jiān)管部門而言也十分重要。

　　那么活菌數(shù)要怎么檢測呢？除了平板培養(yǎng)以外，還有什么其他方法嗎？

　　今天，我們共同關注活菌數(shù)的檢測，希望本文能夠為相關的產(chǎn)業(yè)人士和諸位讀者帶來一些啟發(fā)和幫助。

　　活菌檢測

　　目前，益生菌行業(yè)公認的益生菌定義，是 2001 年聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織/世界衛(wèi)生組織聯(lián)合工作組提出的：益生菌是指當攝入足夠數(shù)量時，會對宿主產(chǎn)生健康益處的活性微生物1。因此，根據(jù)定義，“活性”是益生菌的一個重要特性。

　　此外，我國 2005 年發(fā)布的《益生菌類保健食品申報與審評規(guī)定（試行）》中第十二條也明確規(guī)定了，活菌類益生菌保健食品在其保質(zhì)期內(nèi)活菌數(shù)目不得少于106CFU/mL(g)。

　　因此，準確測定益生菌產(chǎn)品中的活菌數(shù)量，對生產(chǎn)商和消費者，以及監(jiān)管部門來說，都意義重大。

　　目前，我國益生菌行業(yè)主要依據(jù)《食品安全國家標準-食品微生物學檢驗-乳酸菌檢驗 GB4789.35—2016》對活菌數(shù)進行檢測。該標準采用了培養(yǎng)法來檢測食品中的活菌數(shù)。

　　不過隨著技術的不斷發(fā)展，當前出現(xiàn)了一些檢測活菌數(shù)量的新方法，其中一些方法具有一定的應用前景，有機會在未來廣泛應用于益生菌產(chǎn)品的活菌檢測。今天，我們將介紹幾種用于活菌檢測方法，并探討不同方法的優(yōu)劣之處。

　　基于分離培養(yǎng)

　　平板計數(shù)

　　平板菌落計數(shù)法是指將樣本進行適當?shù)倪B續(xù)稀釋后，取一定量的稀釋樣液涂布到平板上進行培養(yǎng)，對菌落形成單位（CFU）進行計數(shù)，得到現(xiàn)存活菌數(shù)量的估計值，并表示為每克或毫升原始樣本的菌落形成單位的方法3。

　　該方法的關鍵在于恰當?shù)脑紭悠返南♂尡稊?shù)——將培養(yǎng)后的細菌菌落控制在 30-300 個為宜。

　　這種活菌檢測的方法，是當前應用廣泛、經(jīng)典的微生物學檢測技術之一，除了被應用于檢測食品中的活菌數(shù)，它還常常被用于水質(zhì)的檢測4。該方法具有成本低、易操作的巨大優(yōu)勢，但同時也有一定的局限性。

　　平板菌落計數(shù)法存在耗時長，難以應付生長緩慢、活的“不可培養(yǎng)的”微生物的缺點。不僅如此，隨著益生菌相關研究的不斷深入，未來將出現(xiàn)越來越多樣的微生物菌種（菌株），對于這些沒有培養(yǎng)過的菌株，試驗條件都需要摸索與嘗試。

　　除此之外，該方法測定的結果是總活菌數(shù)量，無法準確區(qū)分益生菌產(chǎn)品中不同菌株細菌的活菌數(shù)目，而當前越來越多的益生菌產(chǎn)品采用多菌株，因此急需其他活菌檢測方法來彌補上述缺陷。

　　基于基因表達活性

　　qPCR

　　轉錄組可以反映出微生物的活力狀態(tài)，因此，當前有一些研究人員開始嘗試利用細菌的信使 RNA（mRNA），來測定活菌數(shù)目。

　　定量逆轉錄 PCR（RT-qPCR）是一種用于檢測基因轉錄情況的常見研究方法。在該方法中，信使 RNA（mRNA）先通過逆轉錄酶轉錄成互補 DNA（cDNA）。隨后，以 cDNA 為模板進行 qPCR 反應。因此，我們可以選取微生物特定基因的 mRNA 作為檢測靶標，利用該方法對樣品中的活菌數(shù)目進行測定。

　　為提高基于 mRNA 檢測方法的準確性，RT-qPCR 可與疊氮碘化丙錠染色（PMA，可選擇性標記死細胞）和 16S rRNA 測序等技術聯(lián)用5，設置死菌陽性對照組，區(qū)分出活菌。

　　目前已有一些文獻采用這種方法來檢測產(chǎn)品中的活菌數(shù)量，比如廣泛應用于畜禽養(yǎng)殖中的糞腸球菌6。

　　此種基于基因表達活性的檢測方法，具有靈敏度高、特異性強、快速的優(yōu)勢；但樣品制備過程中的微小變化，都會影響終的測定結果，對實驗環(huán)境和操作人員的要求較高。同時，還需要根據(jù)不同的微生物，制定不同的檢測靶標和對應標準。

　　圖.流式細胞儀

　　流式細胞分選技術

　　隨著技術的發(fā)展，流式細胞分選技術已經(jīng)成為生命科學領域的常見實驗手段之一。在染色或熒光標記的基礎上，可以使用流式細胞分選技術對細菌進行計數(shù)。

　　流式細胞分選技術是一種利用高能量激光照射高速流動狀態(tài)下被熒光色素染色的單細胞或微粒，測量其產(chǎn)生的散射光和發(fā)射熒光的強度，從而對細胞（或微粒）的物理、生理、生化、免疫、遺傳、分子生物學性狀及功能狀態(tài)等進行定性或定量檢測的現(xiàn)代細胞分析技術，它可根據(jù)發(fā)射光的熒光強度和波長將發(fā)光顆粒亞群分開，并可實現(xiàn)單克隆分選，從而對復雜樣本中的細胞進行分類、定量和分離。

　　流式細胞分選技術具有精確度高，速度快，允許一次檢測大量細菌，可對不同的細菌進行分選，檢測活菌不同的生理活性和細菌大小的優(yōu)勢7。

　　但由于流式細胞分選技術復雜昂貴，目前主要應用于科學研究，尚未普遍用于益生菌產(chǎn)品的活菌數(shù)檢驗，不過國外已有以此作為出廠檢測標準的先例。

　　圖.拉曼光譜結合人工智能快速鑒定微生物

　　拉曼光譜檢測方法

　　1928 年，在研究單色光穿過透明液體介質(zhì)時，印度物理學家 C.V. Raman 次發(fā)現(xiàn)，入射光中很少一部分光子，與介質(zhì)產(chǎn)生了非彈性碰撞，即入射光照射在介質(zhì)上時，與介質(zhì)的分子或原子發(fā)生了能量交換，散射出來的光與入射光的振動頻率不同——這就是著名的拉曼光譜效應。

　　在這一理論基礎上，發(fā)展起來的分析技術被稱為拉曼光譜技術，可廣泛應用于液體、氣體和固體的檢測，且可獲得振動頻率為 50-4000cm-1的分子指紋信息8。因此，它已被廣泛用于多個領域的化學及生物分子的鑒定與研究中，如食品檢測、生物醫(yī)藥、環(huán)境衛(wèi)生和石油化工等。

　　拉曼光譜技術也可用于活菌計數(shù)。有研究人員曾利用活菌與死菌表面電荷的不同，在活菌表面吸附銀離子后進行還原，測試其拉曼增強信號，結果顯示經(jīng)完全滅活的細菌，幾乎沒有拉曼增強信號，而活菌表面的拉曼增強信號，則非常豐富，以此來辨別活菌9。

　　還有研究人員將分離培養(yǎng)與拉曼光譜技術相結合，以重水制備的營養(yǎng)肉湯培養(yǎng)沙門氏菌，進行氘元素標記，并與共聚焦顯微拉曼光譜聯(lián)用，以氘元素特征拉曼光譜峰，監(jiān)測區(qū)分沙門氏菌為死菌還是活菌10。

　　該技術可從分子水平上，精確反映樣品的化學成分組成和分子結構差異，并且表面增強拉曼光譜技術、共聚焦顯微拉曼光譜技術的出現(xiàn)，使得其在分析鑒定過程中，更加直觀、易于觀察和控制，并且結果更加顯著，這些優(yōu)勢極大地促進了拉曼光譜技術的發(fā)展。

　　不過由于該技術還在研究之中，所以仍有一些問題需要克服。比如該技術難以區(qū)分不同組分拉曼峰的疊加，易出現(xiàn)某些待測物質(zhì)峰被掩蓋，造成某些組分信息不能完全展現(xiàn)，從而影響終結果的準確性。

　　目前，有許多研究人員正在積極克服這些局限性，推動拉曼光譜技術的應用，并認為該方法有望成為替代培養(yǎng)法的新一代活菌數(shù)檢測方法。