CN109164092A - 一种样品中特定活菌的快速定量检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种样品中特定活菌的快速定量检测方法和装置，通过特异反应试剂，经过活菌的新陈代谢作用为活菌所吸收后，引起光学性质变化；利用最近发展起来的大数据及实时图像识别技术，可实时追踪记录光学性质变化，并通过移动互联网上传云端，实时进行对比计算。本发明通过活性菌选择性培养基及促生长因子，既能促进菌快速繁殖，从而快速获得检测结果，又能保障检测结果的特异性。采用了先进的图像识别与大数据联用技术，保证了检测结果的灵敏性、准确性。当样品中有特定活菌时，即会发生反应，设备即可检出信号的变化。

Description

一种样品中特定活菌的快速定量检测方法和装置

技术领域

本发明属于生物技术领域，特别是涉及一种样品中特定活菌的快速定量检测方法和装置。

背景技术

活性乳酸菌已越来越为百姓认可，而活性乳酸菌饮料的活菌数随产品生产工艺、保存等差异很大，产品参差不齐，测定方法有国标GB法、血球计数板计数法、特殊染色计数法、比浊计数法等。这些方法各有优缺点:传统乳酸菌检测采取MRS平板方法（国标GB），是经典的乳酸菌活菌计数法,但需要梯度稀释，操作过程繁琐，培养时间需要24-48小时，不能及时反映活性乳酸菌情况,在实际应用中受到一定限制；血球计数板计数法在使用后计数板不易清洗，易有残留物，影响观察和计数结果；甲苯胺蓝特殊染色计数法不能区分细胞死活；比浊计数法误差很大，其计数结果受培养基成分、代谢产物的影响很大。养殖行业中，乳酸菌应用也越来越广泛，而产品质量良莠不齐，活菌数难以估算。

基于以上原因，乳制品企业、养殖企业等均需要一种操作简易、成本低廉的活性乳酸菌快速检测产品，以帮助其实时监控活性乳酸菌质量风险，保障其产品质量与安全，维护其效益。因此，提供一种符合企业实际需求的简单快捷的活性乳酸菌检测产品，已迫在眉睫。

同样，活大肠杆菌、活副溶血弧菌、活金黄色葡萄球菌或活酵母菌的快速检测对乳制品企业、养殖企业均有重要的意义。

利用最近发展起来的图像传感技术及实时图像识别技术、特定活性菌特异培养与促生长因子技术，提供了一种可快速定量检测特定活菌含量的检测设备及方法。微生物促生长因子技术，人工合成的促生长因子快速刺激活细菌繁殖所产生的代谢产物浓度与特定活菌成正比。因此，通过简单、快捷、灵敏、准确的光学信号传感技术与图像识别技术，检测活细菌代谢产物浓度增加所引起的光学性质变化，可以方便的获得特定活菌含量。

本发明利用最新的合成生物学及微生物促生长酶技术研究成果，开发出一种特定活菌快速检测设备和方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决特定活菌含量快速测定的问题，提供了一种样品中特定活菌的快速定量检测方法和装置，通过一种特异反应试剂，经过活菌的新陈代谢作用为活菌所吸收后，引起光学性质变化；利用最近发展起来的大数据及实时图像识别技术，可实时追踪记录光学性质变化，并通过移动互联网上传云端，实时进行对比计算。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种样品中特定活菌的快速定量检测方法，包括以下步骤：

S1将样品与特定活菌检测试剂混合；所述特定活菌检测试剂包括根据特定活菌需求配制的特异培养基、显色剂和特定活菌的促生长复合因子；

S2、将样品和特定活菌检测试剂的混合物置于检测设备中的试剂瓶内，盖上瓶盖；所述检测设备设有数据处理系统，所述检测设备还包括用于加热试剂瓶的温控设备和光学信号检测装置；光学信号检测装置收集试剂瓶发出的光学信号，并将接收到的光学信号实时输出至数据处理系统；

S3、开始测试，样品与特定活菌检测试剂作用，光信号变化,光学信号检测装置每5分钟记录一次信号，持续进行检测；数据处理系统输出检测结果。

进一步的改进，所述特定活菌为活乳酸菌、活大肠杆菌、活副溶血弧菌、活金黄色葡萄球菌或活酵母菌中的一种。

进一步的改进，所述数据处理系统包括用于直接显示检测数据的显示屏，用于存储检测数据的存储器，以及用于向云端存储器发送数据的有线或无线传输设备。

进一步的改进，所述光学信号检测装置包括光源和摄像头，所述光源发出的光照射检测试剂瓶，摄像头同时启动，对试剂瓶进行拍照记录，并将收集到的光学信号给数据处理系统。

进一步的改进，所述特定活菌为乳酸菌，所述特定活菌检测试剂中的特异培养基包括如下质量分数的组分：蛋白胨0.5-3%、牛肉膏0.5-3%、葡萄糖3%、乙酸钠0.1-1%、酵母膏0.1-1%、柠檬酸二铵0.1-0.5%、K2HPO4 0.1-0.5%、MgSO4 0.01-0.05%、Tween 80 0.05-0.5%；

显色剂为溴甲酚紫、溴甲酚绿、溴二甲苯酚蓝、溴百里酚蓝、百里酚绿中的一种；

促生长复合因子为乳酸菌素、腐殖酸、硫酸锌中的一种或几种的混合物。

进一步的改进，所述S1中，先将样品在适宜特定活菌生长的温度培养一段时间后再将样品与特定活菌检测试剂混合。

一种样品中特定活菌的快速定量检测装置，包括试剂瓶，所述试剂瓶的周围设有用于加热试剂瓶的温控设备；所述样品中特定活菌的快速定量检测装置还包括光学信号检测装置和数据处理系统；

所述光检测装置包括光源和摄像头，所述光源发出的光照射试剂瓶，摄像头对试剂瓶进行拍照记录，并收将集到的光学信号传递给数据处理系统，数据处理系统处理信号并输出检测结果。

进一步的改进，所述数据处理系统包括用于直接显示检测数据的显示屏，用于存储检测数据的存储器，以及用于向云端存储器发送数据的有线或无线传输设备。

进一步的改进，所述样品中特定活菌的快速定量检测装置还包括用于对样品进行恒温预处理的前处理试剂袋。

进一步的改进，所述试剂瓶内预装有特定活菌检测试剂，构成特定活检测试剂盒，所述特定活菌检测试剂包括根据特定活菌需求配制的特异培养基、显色剂和特定活菌的促生长复合因子。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.本发明通过特定活菌选择性培养基及促生长因子，既能促进特定活菌快速繁殖，从而快速获得检测结果，又能保障检测结果的特异性。

2.本发明采用了先进的图像识别与大数据联用技术，保证了检测结果的灵敏性、准确性。当样品中有特定活菌时，即会发生反应，设备即可检出信号的变化。

3.检测设备内置的数据处理系统实时采集检测到的数据，并进行数据分析处理，结果可通过设备自带的显示屏直接显示，即可快速得到准确的检测结果。此外，设备自动存储数据，并可通过USB接口随时将数据导出，或WIFI上传至云端服务器。

4.本发明运用一种内置的自动温控装置，可以精确控制反应体系在恒定温度下进行，以避免温度不一致对反应体系的影响。

附图说明

图1为特定活菌快速定量检测结构示意图；

图2为特定活菌检测试剂盒结构示意图；

图3为快速定量检测装置结构示意图；

图4为光学信息检测流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、目的及优点更加清晰易懂，现结合实施例对本发明做进一步解释说明，应当指出的是，在此列出的所有实施例仅仅是说明性的，并不意味着对本发明范围进行限定。

参见附图1－4，该特定活菌快速定量检测装置，包括前处理试剂袋1，特定活菌检测试剂盒2（包括试剂瓶6和其中预装的特定活菌检测试剂5），所述试剂瓶6的周围设有用于加热试剂瓶6的温控设备；所述样品中特定活菌的快速定量检测装置还包括光学信号检测装置3和数据处理系统4；

所述光检测装置包括光源7和摄像头8，所述光源7发出的光照射试剂瓶6，摄像头8对试剂瓶6进行拍照记录，并收将集到的光学信号传递给数据处理系统4，数据处理系统4处理信号并输出检测结果。

所述数据处理系统4包括用于直接显示检测数据的显示屏，用于存储检测数据的存储器，以及用于向云端存储器发送数据的有线或无线传输设备。

待测样品置于样品前处理试剂袋孔槽内，37摄氏度恒温培育5分钟，对待测样品进行恒温预处理，启动特定活菌快速定量检测装置，将特定活菌检测试剂盒放入检测装置，进行预热，用进样器吸取样品液，将样品注入到特定活菌检测试剂盒中。当样品中不含目标微生物时，检测试剂不显色，光信号不发生变化。当样品中的目标微生物与检测试剂作用时，试剂颜色发生变化，引起信号变化，试剂颜色开始变化的时间与菌落的数量相关。光学信号检测装置进行监控，比较信号变化，并将检测数据发送至数据处理系统，数据处理系统分析并计算信号变化数据，在显示屏显示样品的特定活菌含量。

本发明当样品中有很微量的目标微生物，即会发生反应，从而引起试剂光学信号的变化；有限范围区域（如3mm直径范围）的光学信号变化即可被检出，通过对采集到光学信号的实时处理，可快速得到准确的检测结果。

设备检测对象：

可以直接用于准确测量饮用水以及存在许多干扰物质的天然地表水或地下水样品，也可用于分析复杂的基体、海水、污水以及固体样品如岩石、土样、生物等样品。

本检测装置的技术性能如下：

1、检测下限：1cfu /ml.

2、测特定活菌量程：0-10亿cfu/ml, 对于更高浓度的样品可适当稀释。

3、样品量：0.1-5ml样品

4、防水性能：防水性能良好

下面以乳酸菌的定量检测为例，说明本发明的检测效果：

以下实施例中用到了乳酸菌检测试剂盒，其中的乳酸菌检测试剂的组成为：特异培养基包括如下质量分数的组分：蛋白胨0.5-3%、牛肉膏0.5-3%、葡萄糖3%、乙酸钠0.1-1%、酵母膏0.1-1%、柠檬酸二铵0.1-0.5%、K2HPO4 0.1-0.5%、MgSO4 0.01-0.05%、Tween 80 0.05-0.5%，其余为水。

显色剂为溴甲酚紫、溴甲酚绿、溴二甲苯酚蓝、溴百里酚蓝、百里酚绿中的一种；

促生长复合因子为乳酸菌素、腐殖酸、硫酸锌中的一种或几种的混合物。

实施例1: 检测某活性乳酸菌饮料活性乳酸菌含量

样品前处理：

取25毫升液体样品，调节pH约为6.5-7。

测定步骤：

启动特定活菌活快速定量检测装置，将乳酸菌检测试剂盒插入到仪器中，进行预热。用进样器吸取1毫升样品液，注射到乳酸菌检测试剂盒中，快速移开进样器，并盖上样品室的盖子，按下开始键开始测试，样品开始检测后，每5分钟会记录信号变化，约3小时实时报告检测结果。测试完成后，将乳酸菌检测试剂盒拿开。

结果：通过特定活菌活快速定量检测装置和方法检出该样品中活性乳酸菌含量为8.2亿cfu/ml，MRS平板检测结果为6.8亿cfu/ml。本发明实时定量特定活菌快速检测方法与MRS平板检测结果基本一致。

实施例2:现场检测某水产养殖乳酸菌扩培产品活性乳酸菌含量

测定步骤：

样品前处理：

取25毫升液体样品，调节pH约为6.5-7。

测定步骤：

启动特定活菌活快速定量检测装置，将乳酸菌检测试剂盒插入到仪器中，进行预热。用进样器吸取1毫升样品液，注射到乳酸菌检测试剂盒中，快速移开进样器，并盖上样品室的盖子，按下开始键开始测试，样品开始检测后，每5分钟会记录信号变化，2小时实时报告检测结果。测试完成后，将乳酸菌检测试剂盒拿开。

结果：通过特定活菌活快速定量检测装置和方法检出该样品中活性乳酸菌含量为3.5亿cfu/ml，MRS平板48小时检测结果为5.2亿cfu/ml。本发明活性乳酸菌快速定量检测方法与MRS平板检测结果基本一致。

实施例3:现场检测某水产养殖乳酸菌扩培产品活性乳酸菌含量

测定步骤：

样品前处理：

称取25g固体样品，溶解于225ml纯净水，调节pH约为6.5-7。

测定步骤：

启动特定活菌活快速定量检测装置，将乳酸菌检测试剂盒插入到仪器中，进行预热。用进样器吸取1毫升样品液，注射到乳酸菌检测试剂盒中，快速移开进样器，并盖上样品室的盖子，按下开始键开始测试，样品开始检测后，每5分钟会记录信号变化，2.5小时实时报告检测结果。测试完成后，将乳酸菌检测试剂盒拿开。

结果：通过特定活菌活快速定量检测装置和方法检出该样品中活性乳酸菌含量为11亿cfu/g，MRS平板48小时检测结果为14亿cfu/g。本发明特定活菌快速定量检测方法与MRS平板检测结果基本一致。

本发明运用合成生物学技术、微生物促生长因子技术，结合实时图像识别与大数据、光电检测技术及自动控制模块化分析系统，实时定量检测特定活菌含量，保证了体系的实时性、灵敏性与特异性，实现了准确检测。可应用于乳酸菌、大肠杆菌、酵母菌、致病微生物耐药性筛查等快速检测。还可以帮助企业实时监控原材料、环境、成品的理微生物污染状况，及时发现潜在污染情况，降低风险，可提高企业资金运转率，促进生产量的扩大，特别是对于短效期宜腐烂的产品，快速放货可加速整个物流链，控制并降低企业质量安全风险。

Claims (10)

1.一种样品中特定活菌的快速定量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将样品与特定活菌检测试剂混合；所述特定活菌检测试剂包括根据特定活菌需求配制的特异培养基、显色剂和特定活菌的促生长复合因子；

S2、将样品和特定活菌检测试剂的混合物置于检测设备中的试剂瓶内，盖上瓶盖；所述检测设备设有数据处理系统，所述检测设备还包括用于加热试剂瓶的温控设备和光学信号检测装置；光学信号检测装置收集试剂瓶发出的光学信号，并将接收到的光学信号实时输出至数据处理系统；

S3、开始测试，样品与特定活菌检测试剂作用，光信号变化,光学信号检测装置每5分钟记录一次信号，持续进行检测；数据处理系统输出检测结果。

2.如权利要求1所述的一种样品中特定活菌的快速定量检测方法，其特征在于，所述特定活菌为活乳酸菌、活大肠杆菌、活副溶血弧菌、活金黄色葡萄球菌或活酵母菌中的一种。

3.如权利要求1所述的一种样品中特定活菌的快速定量检测方法，其特征在于，所述数据处理系统包括用于直接显示检测数据的显示屏，用于存储检测数据的存储器，以及用于向云端存储器发送数据的有线或无线传输设备。

4.如权利要求1所述的一种样品中特定活菌的快速定量检测方法，其特征在于，所述光学信号检测装置包括光源和摄像头，所述光源发出的光照射检测试剂瓶，摄像头同时启动，对试剂瓶进行拍照记录，并将收集到的光学信号给数据处理系统。

5.如权利要求1所述的一种样品中特定活菌的快速定量检测方法，其特征在于，所述特定活菌为乳酸菌，所述特定活菌检测试剂中的特异培养基包括如下质量分数的组分：蛋白胨0.5-3%、牛肉膏0.5-3%、葡萄糖3%、乙酸钠0.1-1%、酵母膏0.1-1%、柠檬酸二铵0.1-0.5%、K2HPO4 0.1-0.5%、MgSO4 0.01-0.05%、Tween 80 0.05-0.5%；

显色剂为溴甲酚紫、溴甲酚绿、溴二甲苯酚蓝、溴百里酚蓝、百里酚绿中的一种；

促生长复合因子为乳酸菌素、腐殖酸、硫酸锌中的一种或几种的混合物。

6.如权利要求1所述的一种样品中特定活菌的快速定量检测方法，其特征在于，所述S1中，先将样品在适宜特定活菌生长的温度培养一段时间后再将样品与特定活菌检测试剂混合。

7.一种样品中特定活菌的快速定量检测装置，包括试剂瓶，其特征在于，所述试剂瓶的周围设有用于加热试剂瓶的温控设备；所述样品中特定活菌的快速定量检测装置还包括光学信号检测装置和数据处理系统；

所述光检测装置包括光源和摄像头，所述光源发出的光照射试剂瓶，摄像头对试剂瓶进行拍照记录，并收将集到的光学信号传递给数据处理系统，数据处理系统处理信号并输出检测结果。

8.如权利要求7所述的一种样品中特定活菌的快速定量检测装置，其特征在于，所述数据处理系统包括用于直接显示检测数据的显示屏，用于存储检测数据的存储器，以及用于向云端存储器发送数据的有线或无线传输设备。

9.如权利要求7所述的一种样品中特定活菌的快速定量检测装置，其特征在于，所述样品中特定活菌的快速定量检测装置还包括用于对样品进行恒温预处理的前处理试剂袋。

10.如权利要求7所述的一种样品中特定活菌的快速定量检测装置，其特征在于，所述试剂瓶内预装有特定活菌检测试剂，构成特定活检测试剂盒，所述特定活菌检测试剂包括根据特定活菌需求配制的特异培养基、显色剂和特定活菌的促生长复合因子。