JP2007020528A - Method for inspecting microorganism in food by culture-combined fluorescent insitu hybridization method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、食品製造業、食品加工業などの産業分野で、インサイチューハイブリダイゼーション法を用いて、検査対象微生物を特異的に検出および計数するための方法に関する。 The present invention relates to a method for specifically detecting and counting a microorganism to be examined using an in situ hybridization method in industrial fields such as food manufacturing industry and food processing industry.
大腸菌、サルモネラ、リステリア、腸炎ビブリオ、腸内細菌など特定微生物の検出あるいは計数をする微生物検査は、食品や環境中の衛生評価のために必須のものである。一般に、これらの検査は培養法により行われ、試料を寒天培地に接種して培養し、疑わしいコロニーについて推定試験及び確認試験を行い、陽性確定に至るまで1日〜8日間の日数を要する。 Microbiological tests for detecting or counting specific microorganisms such as Escherichia coli, Salmonella, Listeria, Vibrio parahaemolyticus, enterobacteria, etc. are indispensable for sanitary evaluation in food and the environment. In general, these tests are performed by a culture method, and a sample is inoculated on an agar medium and cultured, and an estimation test and a confirmation test are performed on a suspicious colony, and it takes 1 to 8 days until positive determination is made.
近年、検出対象微生物のrRNAの標的塩基配列に相補的な塩基配列からなるオリゴヌクレオチドに蛍光物質を標識したプローブを用いる蛍光インサイチューハイブリダイゼーション法により、試料中の検出対象微生物を迅速に検出あるいは計数する方法が開発された(例えば、特許文献1、非特許文献1参照)。この方法は、次のように行う。
In recent years, a detection target microorganism in a sample is rapidly detected or counted by a fluorescence in situ hybridization method using a probe in which a fluorescent substance is labeled on an oligonucleotide having a base sequence complementary to the target base sequence of rRNA of the detection target microorganism. A method has been developed (see, for example,
試料懸濁液にパラホルムアルデヒド溶液等を添加して、固定化処理を行い(約2時間)、これをスライドガラス上に約5μl載せ、乾燥させる。これに、ハイブリダイゼーション溶液及びプローブを加え、特定温度に保温後(約3時間)、洗浄して乾燥させ、封入剤を加え、カバーガラスを被せて標本とする。この標本を蛍光顕微鏡で観察し、検出対象微生物をプローブ由来の蛍光シグナルにより検出し、計数する。 A paraformaldehyde solution or the like is added to the sample suspension to perform immobilization (about 2 hours), and this is placed on a slide glass and dried. To this, a hybridization solution and a probe are added, kept at a specific temperature (about 3 hours), washed and dried, added with an encapsulant, and covered with a cover glass to prepare a specimen. This specimen is observed with a fluorescence microscope, and detection target microorganisms are detected by a fluorescent signal derived from the probe and counted.
蛍光インサイチューハイブリダイゼーション法は、特定したい微生物の種類に応じて使用するプローブの種類を変えれば、様々な微生物に対して、それぞれ微生物を特定して検出および計数が可能で、培養が不要なので迅速(約5時間)に結果を得られ、主に微生物生態学の研究分野で用いられている。 The fluorescence in situ hybridization method can detect and count microorganisms for various microorganisms by changing the type of probe to be used according to the type of microorganism to be identified. The results are obtained in about 5 hours) and are mainly used in the field of microbial ecology research.
しかし、この方法では、検出可能限界値が105CFU/g程度であり(例えば、非特許文献2参照)、検出された微生物の生死を区別できない(例えば、非特許文献3参照)、という欠点がある。また、試料が採取されるまでに置かれた環境条件により、検出対象微生物細胞内のrRNAコピー数が少なくなった場合、検出対象微生物を検出できないなどの問題もあり(例えば、非特許文献2参照)、食品製造業、食品加工業などの産業分野での微生物検査への応用は困難であった。 However, this method has a drawback that the detectable limit value is about 10 5 CFU / g (see, for example, Non-Patent Document 2), and life and death of the detected microorganism cannot be distinguished (for example, see Non-Patent Document 3). There is. In addition, when the number of rRNA copies in the detection target microorganism cell decreases due to the environmental conditions placed before the sample is collected, there is a problem that the detection target microorganism cannot be detected (see, for example, Non-Patent Document 2). ), It was difficult to apply to microbial tests in industrial fields such as food manufacturing and food processing.
本発明者らは、これらの産業分野における微生物検査に、蛍光インサイチューハイブリダイゼーション法を適用するために、培養併用蛍光インサイチューハイブリダイゼーション法を開発し、上記の問題を解決した(例えば、特許文献2、非特許文献4参照)。この方法は、次の(1)〜(7)の工程により行う。
In order to apply the fluorescence in situ hybridization method to microorganism testing in these industrial fields, the present inventors have developed a fluorescence in situ hybridization method combined with culture and solved the above problems (for example,
(1)微生物懸濁液試料のろ過
試料懸濁液をメンブレンフィルター(ポアサイズ0.45μm以下)で濾過し、対象細菌をフィルター上に捕集する。
(2)固形培地上での培養
同フィルターを固形培地(例えば寒天培地)に置き、所定時間(例えば約6時間)保温する。
(3)固定処理
このフィルターを、エタノールを含む濾紙に5分程度置き、固定処理する。
(4)ハイブリダイゼーション
これにハイブリダイゼーション溶液とプローブを添加し、所定温度で保温する。
(5)洗浄
所定温度の洗浄液に、同フィルターを15分間浸し洗浄後、さらに蒸留水ですすぐ。
(6)標本作成
同フィルターをスライドガラス上に置き、その上に封入剤を加え、カバーガラスを被せ、これを標本とする。
(7)観察
蛍光顕微鏡で標本を観察する。
(1) Filtration of microorganism suspension sample The sample suspension is filtered with a membrane filter (pore size 0.45 μm or less), and target bacteria are collected on the filter.
(2) Culture on solid medium The filter is placed on a solid medium (for example, an agar medium) and kept warm for a predetermined time (for example, about 6 hours).
(3) Fixing treatment The filter is placed on a filter paper containing ethanol for about 5 minutes and fixed.
(4) Hybridization A hybridization solution and a probe are added thereto and kept at a predetermined temperature.
(5) Cleaning After immersing the filter in a cleaning solution at a specified temperature for 15 minutes, rinse with distilled water.
(6) Specimen preparation The filter is placed on a slide glass, an encapsulant is added to the filter, and a cover glass is placed thereon, which is used as a specimen.
(7) Observation The specimen is observed with a fluorescence microscope.
培養併用蛍光インサイチューハイブリダイゼーション法には、従来の蛍光インサイチューハイブリダイゼーション法にはない三つの利点がある。一つ目は、培養によりメンブレンフィルター上に微生物のマイクロコロニーが形成され、微生物が生きていることの証となること。二つ目は、試料中の微生物細胞内rRNAコピー数が少なくなった場合でも、培養により、微生物細胞内rRNAコピー数が増加し、検出対象微生物の強い蛍光シグナルが得られ、検出および計数が可能となること。そして三つ目は、微生物よりは大きいマイクロコロニーを観察すればよいので、通常は40倍以上が必要な蛍光顕微鏡の対物レンズ倍率を10倍まで下げることが可能となり、直径13mmのメンブレンフィルターを用いた場合には、約5分間で27視野の検鏡でフィルター全域を観察できることである。このとき、多くの固形食品ではメンブレンフィルターの濾過量は0.1gなので、検出可能限界値は100CFU/gであり、上述の従来型の蛍光インサイチューハイブリダイゼーション法の1000倍の検出感度を実現できることになる。 The combined fluorescence in situ hybridization method has three advantages over the conventional fluorescence in situ hybridization method. The first is that microbial microcolonies are formed on the membrane filter by culturing and that the microorganisms are alive. Second, even if the number of rRNA copies in the microbial cell in the sample decreases, the number of rRNA copies in the microbial cell increases due to the culture, and a strong fluorescence signal of the target microorganism can be obtained for detection and counting. To be. Thirdly, since it is only necessary to observe microcolonies larger than microorganisms, it is possible to reduce the objective lens magnification of a fluorescent microscope, which normally requires 40 times or more, to 10 times, and use a membrane filter having a diameter of 13 mm. In this case, the entire filter can be observed with a spectroscopic view of 27 fields in about 5 minutes. At this time, since the filtration amount of the membrane filter is 0.1 g in many solid foods, the detectable limit value is 100 CFU / g, and the detection sensitivity 1000 times that of the conventional fluorescence in situ hybridization method described above can be realized. Become.
以上のように、培養併用蛍光インサイチューハイブリダイゼーション法は、従来の蛍光インサイチューハイブリダイゼーション法の持つ欠点を克服し、食品製造業、食品加工業などの産業分野での微生物検査への応用の道を拓いたが、実際に産業の現場で食品の微生物検査に応用しようとした場合には、さらに以下の技術課題を克服しなければならない。 As described above, the combined fluorescence in situ hybridization method overcomes the drawbacks of the conventional fluorescence in situ hybridization method and opens up the path of application to microbial testing in industrial fields such as the food manufacturing industry and food processing industry. However, the following technical issues must be overcome when actually trying to apply to microbiological testing of foods at industrial sites.
食品製造業等の産業分野で、従来から広く行われている培養法による微生物の検査では、一定量の食品試料中に含まれる生きた特定微生物の検出あるいは計数を行っている。従って、培養併用蛍光インサイチューハイブリダイゼーション法を適用するためには、特定微生物判定の迅速さのみならず、特定微生物数の検出可能限界値が、少なくとも従来から行われている培養法と同等である必要がある。広く行われている混釈平板培養法においては、通常、食品試料0.1g当たり1個単位、即ち、1g当たりでは10個相当(10CFU/g)の微生物数の検出が可能であることが必要とされており、培養併用蛍光インサイチューハイブリダイゼーション法を適用するに際しても、これと同等の検出可能限界値を実現する必要がある。 In the inspection of microorganisms by a culture method that has been widely used in the industrial field such as the food manufacturing industry, detection or counting of specific living microorganisms contained in a certain amount of food sample is performed. Therefore, in order to apply the fluorescence in situ hybridization method combined with culture, not only the rapid determination of specific microorganisms but also the detectable limit value of the number of specific microorganisms must be at least equivalent to the conventional culture methods. There is. In the widely used pour plate culture method, it is usually necessary to be able to detect the number of microorganisms per unit of 0.1 g of food sample, that is, 10 microorganisms per gram (10 CFU / g). Therefore, when applying the culture combined fluorescence in situ hybridization method, it is necessary to realize a detectable limit value equivalent to this.
このためには、培養併用蛍光インサイチューハイブリダイゼーション法を適用する場合にも、1枚のメンブレンフィルター(ポアサイズ0.45μm以下)を用いて、食品試料を少なくとも0.1g以上含んだ懸濁液の濾過を行い、対象微生物をフィルター上にもれなく捕集し、フィルター上の対象微生物を1個単位で正確に計数し、検出可能限界値が10CFU/g以下になるようにする必要がある。しかしながら、食品によってはメンブレンフィルターが目詰まりを起こし、食品試料を0.1g含んだ懸濁液を濾過できない場合が多い。このような場合、メンブレンフィルターのサイズを大きくして、濾過面積を増やすことで目詰まりを防ぐのが妥当である。しかしながら、培養併用蛍光インサイチューハイブリダイゼーション法では、メンブレンフィルター上の検出対象微生物の蛍光シグナルを蛍光顕微鏡により観察することが必須であるため、濾過面積の拡大は、直ちに観察視野数の二乗比例的な増加に結びつく。 For this purpose, even when the fluorescence in situ hybridization method combined with culture is applied, filtration of a suspension containing at least 0.1 g of a food sample is performed using a single membrane filter (pore size: 0.45 μm or less). It is necessary to collect all target microorganisms on the filter and accurately count each target microorganism on the filter so that the detectable limit value is 10 CFU / g or less. However, depending on the food, the membrane filter is clogged, and in many cases, a suspension containing 0.1 g of a food sample cannot be filtered. In such a case, it is appropriate to prevent clogging by increasing the size of the membrane filter and increasing the filtration area. However, in the fluorescence in situ hybridization method combined with culture, it is essential to observe the fluorescence signal of the microorganism to be detected on the membrane filter with a fluorescence microscope, so the expansion of the filtration area immediately increases the number of observation fields in proportion to the square. Tied to
例えば、直径13mmのメンブレンフィルターを用いた場合に、10倍の対物レンズを使用してこの全領域を観察するとすれば、検出対象微生物の蛍光シグナルを1個たりとも見逃さないように細心の注意をはらいながら、1検体当たり27視野観察する必要があり、これに必要となる時間と検査員の疲労を考えれば、これだけでも産業現場での食品微生物検査に応用するのは困難といえる。これをほぼ倍の直径25mmのメンブレンフィルターにすれば、約20分間の時間を要して110視野以上観察しなければならなくなり、到底現実的な方法とはいえないものとなる。 For example, if a membrane filter having a diameter of 13 mm is used and if this entire region is observed using a 10 × objective lens, careful attention should be paid so as not to miss any fluorescence signal of the detection target microorganism. In spite of this, it is necessary to observe 27 visual fields per specimen. Considering the time required for this and the fatigue of the inspector, it can be said that this alone is difficult to apply to food microbiological examinations at industrial sites. If this is made into a membrane filter having a diameter of 25 mm, which is almost doubled, it takes about 20 minutes to observe more than 110 fields of view, which cannot be said to be a practical method.
このため、従来は懸濁液の濾過量は少なくなるがメンブレンフィルターの面積を小さくするか、面積の大きなメンブレンフィルターを使用して規定量を濾過し、そのメンブレンフィルターの一部分について観察せざるを得なかった。しかしこうした方法では、従来から行われている培養法と同等の検出可能限界値を実現していることにはならず、食品製造業、食品加工業などの産業分野での微生物検査への応用は難しかった。 For this reason, conventionally, the amount of suspension filtered is reduced, but the area of the membrane filter must be reduced, or a specified amount can be filtered using a membrane filter with a large area, and a part of the membrane filter must be observed. There wasn't. However, these methods do not achieve the same detectable limits as the conventional culture methods, and are not applicable to microbial testing in industrial fields such as food manufacturing and food processing. was difficult.
本発明は、このように十分な検出可能限界値を実現しようとすれば、メンブレンフィルター面積の増大に伴い膨大な観察時間と労力が必要となり、この労力を軽減しようとすれば十分な検出可能限界値を確保できなくなるというジレンマを解消し、培養併用蛍光インサイチューハイブリダイゼーション法の特長を十分生かし、食品製造業、食品加工業などの産業分野で利用可能な、生きている特定微生物について迅速な検出・計数が可能で、検出感度の高い微生物検査を実現することを目的とする。 The present invention requires enormous observation time and labor as the membrane filter area increases in order to achieve such a sufficient detectable limit value. If this effort is to be reduced, a sufficient detectable limit is achieved. Eliminate the dilemma that the value cannot be secured, make full use of the features of fluorescence in situ hybridization combined with culture, and quickly detect and detect specific living microorganisms that can be used in industrial fields such as the food manufacturing industry and food processing industry The purpose is to realize a microbiological test that can be counted and has high detection sensitivity.
発明者らは、非常な多数の試行錯誤の後、有効濾過面積が、少なくとも直径24mm以上の円の面積と同等か、それ以上の面積を有するメンブレンフィルターを用いることにより、1枚のメンブレンフィルターで食品試料を少なくとも0.1g以上含んだ懸濁液を濾過することができることを見出した。更に、培養時間を適切に調整することで、フィルター上のマイクロコロニーの大きさが20μm乃至150μmになるように設定することにより、蛍光インサイチューハイブリダイゼーション操作を行い、上記メンブレンフィルター上の検出対象微生物のマイクロコロニーが発する蛍光シグナルを、低倍率の対物レンズを使用する蛍光検出光学系で観察できることを見出した。更に、蛍光シグナル像を固体撮像素子の撮像面上に結像し、蛍光画像化するとともに、上記メンブレンフィルターを搭載したステージを、メンブレンフィルター全域をカバー可能な作動範囲で、二次元的に高速走査可能なように構成し、メンブレンフィルター全域に渡って取得した蛍光画像を画像処理手段により画像処理して、メンブレンフィルター上の検出対象微生物の個数を数分で自動的に計数するように構成した。 After a great number of trials and errors, the inventors have used a membrane filter having an effective filtration area equal to or larger than that of a circle having a diameter of at least 24 mm. It has been found that a suspension containing at least 0.1 g of a food sample can be filtered. Furthermore, by adjusting the culture time appropriately, the size of the microcolonies on the filter is set to 20 μm to 150 μm, so that the fluorescence in situ hybridization operation is performed, and the microorganisms to be detected on the membrane filter are detected. It has been found that the fluorescence signal emitted by the microcolony can be observed with a fluorescence detection optical system using a low-magnification objective lens. In addition, a fluorescent signal image is formed on the imaging surface of the solid-state imaging device, converted into a fluorescent image, and the stage equipped with the membrane filter is scanned two-dimensionally at high speed within the operating range that can cover the entire membrane filter. The fluorescence image acquired over the whole membrane filter was image-processed by the image processing means, and the number of microorganisms to be detected on the membrane filter was automatically counted in a few minutes.
従来の培養法である混釈平板法で使用する食品試料の10倍希釈懸濁液の液量は1mlで、この中に含まれている食品試料の重量は0.1g相当となる。従って、この0.1gの食品試料中に含まれている1個の検出対象微生物を計数するのが、この方法での検出可能限界であり、食品試料1g当たりの単位量に換算すると、10個相当(10CFU/g)の微生物数の検出が可能ということになる。従って、培養併用蛍光インサイチューハイブリダイゼーション法においても、少なくとも0.1gの食品試料を含んだ懸濁液を、先ずは濾過する必要がある。本発明者らが様々な食品試料で実験を繰り返したところ、これを濾過するには、有効濾過面積が少なくとも直径24mm以上の円の面積と同等以上の大きさのメンブレンフィルターが必要であることがわかった。また、より確実に、多くの食品試料において、少なくても0.1gの試料を含んだ懸濁液を濾過するには、直径47mmのメンブレンフィルターを用いる必要があることもわかった(表1を参照。表1の実験においては、メンブレンの直径が25mm、ポアサイズが0.4μmであるメンブレンフィルターを有するトランスウェルインサート、又は直径が47mm、ポアサイズが0.4μmであるメンブレンフィルターで吸引濾過した。)。 The amount of a 10-fold diluted suspension of a food sample used in the pour plate method that is a conventional culture method is 1 ml, and the weight of the food sample contained therein is equivalent to 0.1 g. Therefore, the detection limit of this method is to count one detection target microorganism contained in this 0.1 g food sample. When converted to a unit amount per 1 g food sample, 10 microorganisms are counted. This means that a considerable (10 CFU / g) number of microorganisms can be detected. Therefore, also in the fluorescence in situ hybridization method combined with culture, it is necessary to first filter a suspension containing at least 0.1 g of a food sample. When the present inventors repeated experiments with various food samples, in order to filter this, a membrane filter having an effective filtration area at least equal to or larger than the area of a circle having a diameter of 24 mm or more is required. all right. It was also found that to filter a suspension containing at least 0.1 g of a sample in many food samples more reliably, it is necessary to use a membrane filter having a diameter of 47 mm (see Table 1). (See Table 1. In the experiment of Table 1, suction filtration was performed with a transwell insert having a membrane filter with a membrane diameter of 25 mm and a pore size of 0.4 μm, or a membrane filter with a diameter of 47 mm and a pore size of 0.4 μm.) .
直径47mmのメンブレンフィルターを用いた場合の有効濾過面積は、減圧濾過用フィルターホルダー(アドバンテック社製)を用いた場合、ほぼ直径40mmの円の面積となるが、この全域を仮に10倍の対物レンズを使用して検査しようとすると、顕微鏡視野の関係から単純に計算しても250視野以上の検鏡が必要となる。そこで発明者らは、培養併用蛍光インサイチューハイブリダイゼーション法の特徴である、培養時間を制御することで、メンブレンフィルター上に形成されるマイクロコロニーの大きさを制御することが可能という特徴を利用し、検出対象細菌の至適温度下にて、培養時間を5時間から6時間の間で調整することで、マイクロコロニーの大きさを20μm乃至150μmの間に調整した。これにより蛍光シグナルの強度と発光面積が非常に大きくなり、通常、蛍光顕微鏡光学系を使用しなければ観察不能な蛍光シグナルを、簡易な低倍率蛍光検出光学系と安価な固体撮像素子の組み合わせで観察可能とした。なお、上記の光学倍率としては、3倍乃至6倍程度を使用すれば十分なことを見出したため、メンブレンフィルター全域の自動検査に適した広視野で、かつ検鏡途中の焦点調節が不要な程度に焦点深度の大きな光学系が利用可能となった。 When a membrane filter with a diameter of 47 mm is used, the effective filtration area is approximately a circle with a diameter of 40 mm when a filter holder for vacuum filtration (manufactured by Advantech) is used. If it is going to inspect using a microscope, even if it calculates simply from the relationship of a microscope visual field, the speculum of 250 visual fields or more is needed. Therefore, the inventors utilize the feature that it is possible to control the size of the microcolony formed on the membrane filter by controlling the culture time, which is a feature of the fluorescence in situ hybridization method combined with culture, The size of the microcolony was adjusted between 20 μm and 150 μm by adjusting the culture time between 5 hours and 6 hours at the optimum temperature of the detection target bacteria. This greatly increases the intensity and emission area of the fluorescence signal. Normally, a fluorescence signal that cannot be observed without using a fluorescence microscope optical system can be combined with a simple low-magnification fluorescence detection optical system and an inexpensive solid-state image sensor. Observable. In addition, since it has been found that it is sufficient to use about 3 to 6 times as the above optical magnification, it has a wide field of view suitable for automatic inspection of the entire membrane filter and does not require focus adjustment during the speculum. An optical system with a large depth of focus is now available.
こうして低倍率蛍光検出光学系で固体撮像素子の撮像面上に蛍光シグナル像を結像し、蛍光画像化するとともに、上記メンブレンフィルターを搭載したステージを、メンブレンフィルター全域をカバー可能な作動範囲で二次元的に高速走査可能なように構成し、メンブレンフィルター全域に渡って蛍光画像を取得可能なように構成したことで、検査員は蛍光画像を表示する画像モニター上でマイクロコロニーの蛍光像を確認可能となり、通常の検鏡作業よりは大幅に疲労を軽減することが可能となった。単に特定の検出対象微生物の有無を確認するのみなら、こうした構成でも食品製造業、食品加工業などの産業分野で、微生物検査方法として利用可能である。 In this way, a low-magnification fluorescence detection optical system forms a fluorescent signal image on the imaging surface of the solid-state imaging device to form a fluorescence image, and the stage equipped with the membrane filter can be operated in an operating range that can cover the entire membrane filter. By configuring it so that it can be scanned in a high-dimensional manner and acquiring a fluorescence image across the entire membrane filter, the inspector checks the fluorescence image of the microcolony on the image monitor that displays the fluorescence image. It became possible, and it became possible to relieve fatigue much more than normal speculum work. If the presence or absence of a specific microorganism to be detected is simply confirmed, this configuration can be used as a microorganism testing method in industrial fields such as the food manufacturing industry and the food processing industry.
しかしながら、数多くの画像を観察して検出対象微生物の正確な計数を行うには、検査員の労力に頼るのでは限界があり、検査試料数が多い食品製造業、食品加工業などの産業分野では、この部分の自動化も必要になる。そこで発明者らは、メンブレンフィルター全域に渡って取得した蛍光画像を画像処理手段に入力して画像処理し、メンブレンフィルター上の検出対象微生物の個数を自動的に計数可能なように構成した。画像処理方法は、多くの生鮮食品の場合には、マイクロコロニーの蛍光像がノイズとなる介在物等の蛍光像よりも光量や発光面積の点で大きく勝り、簡単に弁別可能なため、安価な画像処理機器でもリアルタイムに実現可能な一般的な粒子計数プロセスで計数可能である。 However, in order to accurately count microorganisms to be detected by observing a large number of images, there is a limit to relying on the labor of the inspector, and in the industrial fields such as the food manufacturing industry and food processing industry where the number of test samples is large This part needs to be automated. Therefore, the inventors input a fluorescence image acquired over the entire membrane filter to the image processing means and performs image processing, and the number of microorganisms to be detected on the membrane filter can be automatically counted. In many fresh foods, the image processing method is cheaper because the fluorescence image of the microcolony is much better in terms of light quantity and light emission area than the fluorescence image of inclusions and the like that cause noise, and can be easily distinguished. Counting can be performed by a general particle counting process that can be realized in real time even by an image processing device.
また本発明では、蛍光強度が十分強いため、メンブレンフィルター面までの作動距離を長く取れる低倍率蛍光検出光学系を適用したことで、通常の蛍光顕微鏡光学系で必要とされる高価な同軸落射蛍光照明は不要となった。同軸落射蛍光照明を不要にしたことで、蛍光励起用照明光学系は蛍光観察光学系とは完全に独立させた自由な構成とすることが可能になり、通常の蛍光顕微鏡光学系で必要なダイクロイックミラーが不要となるとともに、発熱処理が問題となる蛍光励起用照明ランプの自由な配置が可能となった。さらに、マイクロコロニーの蛍光強度が十分強いので、蛍光励起用照明光源としては、通常使用されるキセノンランプや水銀ランプを必ずしも必要とせず、メタルハライドランプやハロゲンランプ、高輝度LEDでも十分観察可能となった。このとき蛍光励起用照明光学系は自由な配置が可能なので、必要に応じて多方向から蛍光励起用照明を照射することも可能である。 Further, in the present invention, since the fluorescence intensity is sufficiently strong, by applying a low magnification fluorescence detection optical system that can take a long working distance to the membrane filter surface, an expensive coaxial epifluorescence fluorescence required in a normal fluorescence microscope optical system is applied. Lighting is no longer necessary. By eliminating the need for coaxial epifluorescence illumination, the illumination optical system for fluorescence excitation can be freely configured independently of the fluorescence observation optical system, and the dichroic required for ordinary fluorescence microscope optical systems. A mirror is not required, and a fluorescent excitation illumination lamp can be freely arranged, which causes a problem with heat generation. Furthermore, since the fluorescence intensity of the microcolonies is sufficiently strong, a normally used xenon lamp or mercury lamp is not necessarily required as a fluorescent excitation illumination light source, and a metal halide lamp, a halogen lamp, or a high-intensity LED can be sufficiently observed. It was. At this time, since the illumination optical system for fluorescence excitation can be freely arranged, it is possible to irradiate illumination for fluorescence excitation from multiple directions as necessary.
上述したように本発明の微生物検査方法は、生きている特定微生物について、従来の培養法と同等の高い検出感度で、従来にはない迅速な定性・定量を可能とし、検査の自動化を実現したので、食品製造業、食品加工業などの産業分野での、製造工程中での検査への利用や、製品出荷前の検査など、正確性と迅速性を要求される産業上の多くの工程で利用可能で、産業上きわめて有益なものである。また、本発明は、高価な蛍光顕微鏡を使用せずに、自動測定を可能としたので、企業規模を問わずに利用可能である。 As described above, the microorganism testing method of the present invention enables rapid qualitative and quantitative detection of living specific microorganisms with high detection sensitivity equivalent to that of the conventional culture method, and realizes automation of testing. Therefore, in many industrial processes where accuracy and speed are required, such as inspection in the manufacturing process and inspection before product shipment in industrial fields such as food manufacturing industry and food processing industry. It is available and very useful for industry. In addition, since the present invention enables automatic measurement without using an expensive fluorescent microscope, it can be used regardless of the company scale.
1.本願発明の概要
本願発明には、培養併用蛍光インサイチューハイブリダイゼーション法を用いる食品等の微生物検査方法において、有効濾過面積が直径24mmの円の面積と同等又は、それ以上の面積を有するメンブレンフィルター、例えば、メンブレンの直径が25mm、ポアサイズが0.4μmであるメンブレンフィルターを有するトランスウェルインサート、好適には、直径47mm、ポアサイズが0.4μmであるのメンブレンフィルターにより濾過する工程を含むことを特徴とする、食品等の微生物検査方法を包含する。
1. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention includes a membrane filter having an effective filtration area equal to or greater than the area of a circle having a diameter of 24 mm in a microorganism testing method such as food using a culture combined fluorescence in situ hybridization method, for example, A transwell insert having a membrane filter with a membrane diameter of 25 mm and a pore size of 0.4 μm, preferably comprising a filtration step with a membrane filter having a diameter of 47 mm and a pore size of 0.4 μm And microbiological testing methods for foods and the like.
更に本願発明には、培養併用蛍光インサイチューハイブリダイゼーション法を用いる食品等の微生物検査方法において、有効濾過面積が直径24mmの円の面積と同等又はそれ以上の面積を有するメンブレンフィルターを用いることにより、低倍率蛍光検出光学系を用いて蛍光シグナルを観察することを特徴とする、食品等の微生物検査方法を包含する。 Further, in the present invention, in a microorganism testing method for foods using the culture combined fluorescence in situ hybridization method, a membrane filter having an effective filtration area equal to or larger than the area of a circle having a diameter of 24 mm is used. It includes a method for examining microorganisms such as food, characterized by observing a fluorescence signal using a magnification fluorescence detection optical system.
更に、本願発明には、培養併用蛍光インサイチューハイブリダイゼーション法を用いる食品等の微生物検査方法において、有効濾過面積が直径24mmの円の面積と同等又はそれ以上の面積を有するメンブレンフィルターを用いることにより、低倍率蛍光検出光学系を用いて、メンブレンフィルターの蛍光シグナルを固体撮像素子により観察し、好適には更に観察部位をメンブレンフィルター全範囲に渡って自動的に走査可能とし、更に好適には、観察領域に含まれる特定微生物の計数を自動化することを特徴とする、食品等の微生物検査方法を包含する。 Furthermore, the present invention uses a membrane filter having an effective filtration area equal to or greater than the area of a circle with a diameter of 24 mm in a microorganism testing method for foods and the like using the combined fluorescence in situ hybridization method. Using a low-magnification fluorescence detection optical system, the fluorescence signal of the membrane filter is observed with a solid-state imaging device, preferably the observation site can be automatically scanned over the entire membrane filter range, more preferably It includes a method for testing microorganisms such as foods, characterized by automating the counting of specific microorganisms contained in a region.
(1)培養併用蛍光インサイチューハイブリダイゼーション法
本願発明において、培養併用蛍光インサイチューハイブリダイゼーション法には、微生物を含有する試料を培地で培養して増殖させた後に、微生物検出用の蛍光プローブを用いて検出する方法を包含する。
(1) Fluorescence in situ hybridization method combined with culture In the present invention, the fluorescence in situ hybridization method combined with culture is detected using a fluorescent probe for detecting microorganisms after culturing a sample containing microorganisms in a medium and growing them. To include a method.
培養併用蛍光インサイチューハイブリダイゼーションは、例えば、次のようにして行うことができる。
(イ)試料の濾過
メンブレンフィルターを吸引濾過フィルターユニットに組み込み、試料液を濾過する。高さのある外枠つきメンブレンフィルターを用いる場合は、吸引濾過用フィルターベースに置き、試料液を濾過する。
(ロ)培養
ベース上のメンブレンフィルターを固形の培地(ゲル状培地、あるいは液体培地を含む繊維状パット)の上に置き、フィルターの他方の面(裏側面)と培地を接触させる。所定条件で培養し、マイクロコロニーをフィルターの表側の面上に形成させる。例えば、高さのある外枠つきメンブレンフィルターを寒天培地上に置く、検出対象細菌の至適温度下にて、約5〜6時間程度培養することにより、マイクロコロニーをメンブレンフィルターの表側に形成させることができる。
(ハ)固定
メンブレンフィルターを適切な固定液(エタノールなど)に浸し、その後乾燥させる。高さのある外枠つきフィルターを用いる場合は、例えば、メンブレンフィルターをエタノールを含んだろ紙の上におくことにより固定することもできる。
(ニ)ハイブリダイゼーション
例えば、ハイブリダイゼーション緩衝液と特定細菌検出用蛍光標識プローブを入れた専用の容器に、フィルターを移しハイブリダイゼーションさせることができる。高さのある外枠つきフィルターを用いる場合は、フィルター上に特定細菌検出用蛍光標識プローブとハイブリダイゼーション緩衝液を添加し、所定の温度で反応させる。
(ホ)洗浄
例えば、メンブレンフィルターを、ピンセットを用いて、専用の容器に移し、その中でフィルターを洗浄液に浸して洗浄できる。また、高さのある外枠つきメンブレンフィルターを用いる場合は、フィルター上に洗浄液を添加し、所定の温度で反応させることもできる。
(ヘ)標本作成
例えば、メンブレンフィルターをスライドガラス上に置き、その上に封入剤を加え、次いでカバーガラスを被せこれを標本とする。しかし、高さのある外枠つきメンブレンフィルターを用いる場合は、その作業は不要となる。
(ト)蛍光顕微鏡による観察
作成した標本もしくは外枠付きメンブレンフィルターを取り出し、これを蛍光観察装置(蛍光顕微鏡など)に供し特定細菌の検出・計数をする。
The culture combined fluorescence in situ hybridization can be performed, for example, as follows.
(B) Sample filtration
A membrane filter is incorporated into the suction filtration filter unit, and the sample solution is filtered. When using a membrane filter with a high outer frame, place it on the filter base for suction filtration and filter the sample solution.
(B) Culture The membrane filter on the base is placed on a solid medium (gel medium or fibrous pad containing liquid medium), and the other side (back side) of the filter is brought into contact with the medium. Culture is performed under predetermined conditions, and microcolony is formed on the surface on the front side of the filter. For example, by placing a membrane filter with a high outer frame on an agar medium and culturing for about 5 to 6 hours at the optimum temperature of the bacteria to be detected, a microcolony is formed on the front side of the membrane filter. be able to.
(C) Fixation Immerse the membrane filter in an appropriate fixative (such as ethanol) and then dry it. When using a filter with a high outer frame, for example, the membrane filter can be fixed by placing it on a filter paper containing ethanol.
(D) Hybridization For example, the filter can be transferred to a dedicated container containing a hybridization buffer and a fluorescently labeled probe for detecting a specific bacterium for hybridization. When using a filter with a high outer frame, a fluorescent labeling probe for detecting a specific bacterium and a hybridization buffer are added to the filter and reacted at a predetermined temperature.
(E) Cleaning For example, the membrane filter can be transferred to a dedicated container using tweezers, and the filter can be cleaned by immersing it in a cleaning solution. When a membrane filter with a high outer frame is used, a washing solution can be added on the filter and reacted at a predetermined temperature.
(F) Specimen preparation For example, a membrane filter is placed on a slide glass, an encapsulant is added thereto, and then a cover glass is put on to form a specimen. However, when a membrane filter with a high outer frame is used, the work is not necessary.
(G) Observation with a fluorescence microscope Take out the prepared specimen or the membrane filter with an outer frame, and use this for a fluorescence observation apparatus (fluorescence microscope etc.) to detect and count specific bacteria.
なお、この際、蛍光顕微鏡観察に低倍率の対物レンズを使用でき、広い観察視野が得られ観察時間の短縮がはかられる他、低倍率レンズの使用により標本とレンズとの距離が大きくなるので、対物レンズにぶつからない高さの外枠つきメンブレンフィルターが観察に用いることができるようになる。これにより、外枠付きメンブレンフィルターに接触せずにフィルターの全面積にわたりスポットを計測できる。 At this time, a low-magnification objective lens can be used for fluorescence microscope observation, a wide observation field can be obtained and the observation time can be shortened, and the use of the low-magnification lens increases the distance between the specimen and the lens. The membrane filter with an outer frame having a height that does not hit the objective lens can be used for observation. Thereby, a spot can be measured over the whole area of a filter, without contacting a membrane filter with an outer frame.
(2)高感度培養併用蛍光インサイチューハイブリダイゼーション法の実施条件
本願発明では、特定微生物数の検出可能限界値が、少なくとも食品等の試料1g中10個相当(10CFU/g)以下となるように、培養併用蛍光インサイチューハイブリダイゼーション法の実施条件を調整する。
(2) Conditions for performing fluorescence in situ hybridization combined with high-sensitivity culture In the present invention, the detectable limit value of the number of specific microorganisms is at least equivalent to 10 (10 CFU / g) in 1 g of a sample such as food. The conditions for performing the fluorescence in situ hybridization method combined with culture are adjusted.
[メンブレンフィルター]
具体的には、食品等の試料0.1gを一時に検査できるようにすればよく、そのためには、例えば、メンブレンフィルターとして、有効濾過面積が直径24mmの円の面積と同等又はそれ以上の面積を有するメンブレンフィルター、例えば、直径47mmのメンブレンフィルターを用いることができる。
[Membrane filter]
Specifically, a 0.1 g sample of food or the like may be inspected at a time. For this purpose, for example, as a membrane filter, an effective filtration area having an area equal to or larger than the area of a circle having a diameter of 24 mm is required. For example, a membrane filter having a diameter of 47 mm can be used.
メンブレンフィルターの素材は、通常市販されているいずれのものでよく、例えば、ポリカーボネート又はセルロースアセテートを用いることができる。平均ポアサイズは、細菌を捕集できるように、0.2μm〜0.5μmが望ましい。またメンブレンフィルターの底面は、吸引濾過フィルターベースに設置でき、固体培養時に固体培地に密接でき、顕微鏡の操作台に設置できる形状であればよい。 The material of the membrane filter may be any commercially available material, and for example, polycarbonate or cellulose acetate can be used. The average pore size is preferably 0.2 μm to 0.5 μm so that bacteria can be collected. The bottom surface of the membrane filter may be any shape that can be placed on the suction filtration filter base, can be in close contact with the solid medium during solid culture, and can be placed on the operation console of the microscope.
必要に応じて、メンブレンフィルターの表側の面に、その外部に高さのある外枠(以下外枠と言う。)を設けることもできる。 If necessary, an outer frame having a height (hereinafter referred to as an outer frame) can be provided on the outer surface of the membrane filter.
外枠をメンブレンフィルターに付けることにより、一定量の液体をメンブレン上に収容可能となり、メンブレンフィルター上にハイブリダイゼーション用及び洗浄用の溶液が保持できるようになる。また、この外枠により、メンブレンフィルターはたるみのない状態で保持できる。外枠は、例えば、メンブレンフィルターに隙間なく直接に接着することもできるが、メンブレンフィルターの周囲にメンブレンフィルターをたるまないように保持する保持枠を設けその上に高さを持った外枠を設けることもできる。外枠の素材は、プラスチック、金属、セルロースなど、一定の硬さとフィルターをたるみなく張らせるための一定のテンションに耐えられる素材で液体が透過しない素材であればよい。外枠の高さは、対物レンズ(2倍〜10倍)を用いて外枠付フィルター面に焦点を合わせたとき、対物レンズが該外枠に接触しない高さで、通常の蛍光顕微鏡用であれば、例えば、3mm〜30mmとすることができる。外枠の形状は、例えば、円柱状、四角などに形成でき任意であるが、円柱状の外枠とすることが望ましい。円柱状の外枠は、メンブレンフィルターの面積よりも開口部の面積が大きくなるように、例えば、ファンネル状、漏斗状に形成することもできる。外枠付きメンブレンフィルターとしては、メンブレンフィルターに外壁を設けた市販品、例えば、パーミアブルサポートトランスウェルを用いることもできる。 By attaching the outer frame to the membrane filter, a certain amount of liquid can be accommodated on the membrane, and the solution for hybridization and washing can be held on the membrane filter. Further, the outer frame allows the membrane filter to be held without sagging. For example, the outer frame can be directly bonded to the membrane filter without any gaps, but a holding frame is provided around the membrane filter to hold the membrane filter so that it does not sag. You can also. The material of the outer frame may be a material that can withstand a certain tension and a certain tension for stretching the filter without slack, such as plastic, metal, and cellulose, and that does not allow liquid to permeate. The height of the outer frame is the height at which the objective lens does not come into contact with the outer frame when focusing on the filter surface with the outer frame using an objective lens (2 to 10 times). If it exists, it can be set to 3 mm-30 mm, for example. The shape of the outer frame can be arbitrarily formed, for example, in a cylindrical shape, a square, or the like, but is preferably a cylindrical outer frame. The columnar outer frame can be formed, for example, in a funnel shape or a funnel shape so that the area of the opening is larger than the area of the membrane filter. As the membrane filter with an outer frame, a commercially available product in which an outer wall is provided on the membrane filter, for example, a permeable support transwell can also be used.
また、場合によってはメンブレンフィルターの裏面にも、培地を含む容器を装着できる高さのある外枠を設けてもよい。 Moreover, you may provide the outer frame with the height which can mount | wear with the container containing a culture medium also on the back surface of a membrane filter depending on the case.
[蛍光プローブ]
蛍光プローブとしては、種々の蛍光プローブを用いることができるが、好適には、オリゴヌクレオチドを蛍光標識したプローブを用いることができる。具体的には、蛍光標識したrRNAに対するオリゴヌクレオチドプローブが挙げられ、蛍光標識としては、TAMRA(N,N,N',N'-Tetramethyl-6-6carboxyrhodamine)、フローレッセン、ローダミンなどが挙げられる。更に具体的には、TAMRA(N,N,N',N'-Tetramethyl-6-6carboxyrhodamine)で蛍光標識をしたオリゴDNAヌクレオチドからなる腸内細菌科細菌検出用プローブ[5'-TGCTCTCGCGAGGTCGCTTCTCTT-3'](特開2001−136969))やTAMRA(N,N,N',N'-Tetramethyl-6-6carboxyrhodamine)で蛍光標識をしたCl. perfringens検出用プローブCLP-180[5'-AATGATGATGCCATCTTTCAACA-3'](特願2004−336584)などを用いることができる。
[Fluorescent probe]
As the fluorescent probe, various fluorescent probes can be used, and preferably, a fluorescently labeled probe can be used. Specific examples include oligonucleotide probes for fluorescently labeled rRNA, and examples of fluorescent labels include TAMRA (N, N, N ′, N′-Tetramethyl-6-6carboxyrhodamine), florescene, and rhodamine. More specifically, an enterobacteriaceae bacterial detection probe [5'-TGCTCTCGCGAGGTCGCTTCTCTT-3 'comprising an oligo DNA nucleotide fluorescently labeled with TAMRA (N, N, N', N'-Tetramethyl-6-6carboxyrhodamine) (JP 2001-136969)) or CLP-180 [5'-AATGATGATGCCATCTTTCAACA-3 'for detection of Cl. Perfringens fluorescently labeled with TAMRA (N, N, N', N'-Tetramethyl-6-6carboxyrhodamine) ] (Japanese Patent Application No. 2004-336584) can be used.
(2) 蛍光顕微鏡、低倍率蛍光検出光学系
本願発明では、試料中の検出目的とする微生物(特定微生物とも言う)を培養併用蛍光インサイチューハイブリダイゼーション法により増殖させるため、上述したように通常の蛍光顕微鏡を用いることもできるが、蛍光顕微鏡と機能的には同等で簡便な低倍率蛍光検出光学系によることもできる。
(2) Fluorescence microscope, low-magnification fluorescence detection optical system In the present invention, a microorganism for detection (also referred to as a specific microorganism) in a sample is propagated by a fluorescence in situ hybridization method combined with culture. A microscope can be used, but a low-magnification fluorescence detection optical system that is functionally equivalent and simple to a fluorescence microscope can also be used.
具体的には、倍率が、2〜10倍、好適には、3〜6倍の倍率の低倍率蛍光検出光学系を用いることができる。また、照明方法を簡易化するために、作動距離が10mm以上の対物レンズを用いることが好ましい。このように対物レンズの作動距離を大きくすることで、照明光が対物レンズ枠体に遮られず、同軸落射照明を用いることなくとも、斜め上方から照明する、単なる落射照明が可能になり、低倍率蛍光検出光学系を単純化することができ、コストを下げることができる。 Specifically, a low magnification fluorescence detection optical system having a magnification of 2 to 10 times, preferably 3 to 6 times can be used. In order to simplify the illumination method, it is preferable to use an objective lens having a working distance of 10 mm or more. By increasing the working distance of the objective lens in this way, the illumination light is not blocked by the objective lens frame, and it is possible to perform simple epi-illumination that illuminates obliquely from above without using coaxial epi-illumination. The magnification fluorescence detection optical system can be simplified and the cost can be reduced.
本発明で蛍光観察に用いる簡便な低倍率蛍光検出光学系の蛍光励起用照明光源としては、通常使用されるキセノンランプ、水銀ランプに加え、メタルハライドランプやハロゲンランプ、高輝度LEDを用いることが可能であり、このとき蛍光励起用照明光学系は対物レンズの作動距離が大きいので、空間的に自由な配置が可能で、観察光軸外から蛍光励起照明光を照射することが好ましく、必要に応じて多方向から蛍光励起用照明を照射することも可能である。 As an illumination light source for fluorescence excitation of a simple low-magnification fluorescence detection optical system used for fluorescence observation in the present invention, a metal halide lamp, a halogen lamp, and a high-intensity LED can be used in addition to the xenon lamp and mercury lamp that are usually used. In this case, since the fluorescent excitation illumination optical system has a large working distance of the objective lens, it can be arranged spatially freely, and it is preferable to irradiate the fluorescence excitation illumination light from the outside of the observation optical axis. It is also possible to irradiate illumination for fluorescence excitation from multiple directions.
(3) 計測手段 自動化手段
本願発明では、低倍率蛍光検出光学系で固体撮像素子の撮像面上に蛍光シグナル像を結像し、蛍光画像として画像モニター等で観察することもできる。更に上記のメンブレンフィルターを搭載したステージを、メンブレンフィルター全域に渡って二次元的に高速走査可能なように構成して、メンブレンフィルター全体の蛍光画像を観察することもできる。
(3) Measuring means Automation means In the present invention, a fluorescent signal image can be formed on the imaging surface of the solid-state imaging device with a low-magnification fluorescence detection optical system, and the fluorescence image can be observed on an image monitor or the like. Furthermore, the stage on which the membrane filter is mounted can be configured so as to be capable of two-dimensional high-speed scanning over the entire membrane filter, and the fluorescence image of the entire membrane filter can be observed.
また、この蛍光画像信号を画像処理装置に入力し、簡単にメンブレンフィルター全体の特定微生物数を計数することもできる。 It is also possible to input the fluorescence image signal to the image processing apparatus and easily count the number of specific microorganisms in the entire membrane filter.
2.本発明の具体的態様
以下、本発明の実施の形態を、図に基づいて説明する。
図1において、1はトランスウェルインサート(直径25mm)、1aはトランスウェルインサートに固着されたメンブレンフィルター、2は試料台、3は紙面に垂直な方向(5を付した)に駆動可能な直進ステージ、4は5に直交する矢印6方向に駆動可能な直進ステージで、7は対物レンズ、8は蛍光検出用フィルター、9は結像レンズ、10は撮像面11を内蔵する固体撮像カメラ、12は蛍光励起用光源、13はライトガイド、14はコリメータレンズ、15は蛍光励起用フィルター、16は照明光収束用レンズ、17は画像モニターである。
2. Specific Embodiments of the Present Invention Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1, 1 is a transwell insert (diameter 25 mm), 1a is a membrane filter fixed to the transwell insert, 2 is a sample stage, 3 is a linear stage that can be driven in a direction perpendicular to the paper surface (5). 4 is a rectilinear stage that can be driven in the direction of an
試料台2に搭載されたトランスウェルインサート1のメンブレンフィルター1aには、蛍光励起用光源12からライトガイド13により導光され、コリメータレンズ14、蛍光励起用フィルター15を経て、照明光収束用レンズ16で集光された蛍光励起用照明光が斜め上方より照射される。標識蛍光色素としてTAMRAを用いる場合には、蛍光励起用フィルター15としては、550nm近傍の透過特性を持つ干渉フィルターを使用するのが一般的である。また、蛍光励起用光源12としては、通常蛍光励起用に使用されるキセノンランプや高圧水銀ランプの使用を妨げるものではないが、安価なメタルハライドランプやハロゲンランプを使用した方が、光源の寿命も長く経済的にも効果が大きい。標識蛍光色素の種類によっては、蛍光励起用光源として高輝度発光ダイオードを使用して高効率に蛍光を励起可能な場合があり、その場合には図2のように、発光ダイオードランプ18の出力光を、蛍光励起用フィルター15を経ずに、照明光収束用レンズ16で蛍光励起用照明光として直接メンブレンフィルター1aに照射してもよい。また、この例ではライトガイド13により導光する場合を記載しているが、ライトガイドを使用せずにコリメータレンズ14に直接蛍光励起用光源12からの照明光を入射しても何ら効果は変わらない。
The
メンブレンフィルター1a上の蛍光励起用照明光照射部分1bの像は、対物レンズ7及び、結像レンズ9の作用により、固体撮像カメラ10内の撮像面11に結像される。このとき該光路中に、例えば、標識蛍光色素TAMRAの発光波長に対応した干渉フィルター等の蛍光検出用フィルター8を挿入すれば、固体撮像カメラ10により得られる画像は、このプローブ特有の赤色蛍光に由来するマイクロコロニーの画像となり、必要に応じて画像モニター17に表示される。
The image of the fluorescence excitation illumination
このとき対物レンズ7及び結像レンズ9により撮像面11上に結像される蛍光励起用照明光照射部分1bの像の光学倍率は、マイクロコロニーの大きさが20μm乃至150μmに調整されているので、3倍乃至6倍の低倍率で十分であり、作動距離を10mm以上確保しても十分観察可能である。また低倍率であるため、広い観察視野の確保も可能で、通常の蛍光顕微鏡を使用した場合に比べて、直径比で10倍、面積比で100倍以上の広視野を得られ、検鏡回数の大幅な低減にも寄与する。
At this time, the optical magnification of the image of the fluorescence excitation illumination light irradiated
ここで、3及び4の直進ステージを観察視野に相当するステップずつ自動的に順次駆動して、メンブレンフィルター1aの全面を走査すれば、画像モニター17上にはメンブレンフィルター1a全面のマイクロコロニーの画像が表示され、検査員は蛍光顕微鏡による検鏡をすることなく、該当マイクロコロニーの有無を観察可能である。このとき、対物レンズ7及び結像レンズ9による光学倍率が低いので、焦点調節操作を一度行えば、メンブレンフィルター1a全面に渡って、良好な結像が得られ、高価な自動焦点装置は必要ない。なお、この例では光学系を固定してトランスウェルインサート1側を移動しているが、相対的に両者が移動してメンブレンフィルター1aの全面を観察できればよいので、トランスウェルインサート1を固定して、光学系を移動しても上述の例と同じ効果が得られるのは言うまでもなく、光学系を移動する場合においても、本発明の光学系は小型軽量化が容易なため、安価に実現可能である。
Here, if the 3 and 4 rectilinear stages are automatically and sequentially driven step by step corresponding to the observation field, and the entire surface of the
次に、図3に基づき、自動的にメンブレンフィルター全面に渡って計数する例を示す。図3において、19は画像処理手段、20は直進ステージ制御手段であり、図1と同一の要素に関しては、図1と同じ番号を付してある。固体撮像カメラ10により得られる画像は、図1において画像モニター17に表示される他、画像処理手段19へも入力される。多くの生鮮食品の場合には、マイクロコロニーの蛍光像がノイズとなる原料由来の自家蛍光物質等の蛍光像よりも光量や発光面積の点で大きく勝り、簡単に弁別可能なため、画像処理手段19では、一般的な画像処理手順である画像補正、ノイズ除去、二値化、ラベリング、計数という安価な画像処理機器でもリアルタイムに実現可能な一般的な粒子計数手順に従うことで、容易に計数可能である。画像処理手段19での計数処理は、直進ステージ3及び4を統括的に制御する直進ステージ制御手段20との通信により、メンブレンフィルター1aの全面に渡って1観察視野ごとに順次行われるので、最終的には、メンブレンフィルター1aの全面でのマイクロコロニー数を計数可能である。
Next, an example of automatically counting over the entire membrane filter will be shown based on FIG. In FIG. 3, 19 is an image processing means, 20 is a straight stage control means, and the same elements as in FIG. 1 are given the same numbers as in FIG. In addition to being displayed on the image monitor 17 in FIG. 1, the image obtained by the solid-
次に、図1と同一の要素に関しては、図1と同じ番号を付して、図4に基づき、蛍光励起用照明光を照射する別の例を示す。蛍光励起用光源12から2分岐したライトガイド13a、13bにより導光され、それぞれコリメータレンズ14a、14b、蛍光励起用フィルター15a、15bを経て、照明光収束用レンズ16a、16bで集光された蛍光励起用照明光は、試料台2に搭載されたトランスウェルインサート1のメンブレンフィルター1aに、異なる斜め上方2方向より照射される。蛍光励起用光源12の出力光は、通常その一部分のみがライトガイドに入射され利用されるだけなので、このように2分岐することで蛍光励起用光源12の出力光の有効利用が図られるとともに、同時に複数の蛍光励起用照明光を照射することで、マイクロコロニーの蛍光強度をより高くすることが可能である。さらにトランスウェルインサート1のように、メンブレンフィルター外周部に光を遮蔽する可能性がある部材が固着されている場合においても、蛍光励起用照明光を確実にメンブレンフィルター1aに照射可能という効果が得られる。図4においては、ライトガイドを2分岐した場合のみを記載したが、必要に応じて3分岐、4分岐と分岐数を増やしてもむろん構わない。
Next, the same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1, and another example in which the illumination light for fluorescence excitation is irradiated based on FIG. 4 is shown. Fluorescent light guided by the light guides 13a and 13b branched from the fluorescence
また複数の蛍光励起用照明光を同時に照射可能なので、検出したい特定微生物の種類ごとに、吸収波長帯域は異なるが、蛍光発光波長帯域が近傍にあるような標識蛍光色素を選択し、蛍光励起用フィルター15a、15bをそれらの標識蛍光色素の吸収波長に対応した狭帯域の透過特性を持たせることで、異なる種類のプローブにより複数種類の特定微生物を同時に検出することも可能である。また21a、21bで示したような光路中に挿抜可能なシャッターを設けることにより、交互に蛍光励起用照明光を照射するように構成することも容易に可能となり、蛍光励起用フィルター15a、15bと蛍光検出用フィルター8の組み合わせを適切に調整することで、きわめて簡単な構成で多波長励起によるマルチバンドの蛍光画像の観察が可能となる利点もある。
In addition, since multiple fluorescent excitation illumination lights can be irradiated at the same time, select a labeled fluorescent dye that has an absorption wavelength band different for each type of specific microorganism to be detected but has a fluorescence emission wavelength band in the vicinity. By providing the
以上の例はメンブレンフィルター1aの直径が25mmの場合を記したが、47mmの場合も走査面積は拡大するものの基本的動作は同様である。
The above example describes the case where the
まず、以下の(1)から(3)の手順で、培養併用蛍光インサイチューハイブリダイゼーション法を適用する。
(1)供試菌株 腸内細菌科細菌としてEscherichia coli ATCC11775を用いる。
(2)供試食品試料として、野菜(キャベツ、レタス)、飲料水(ビール、オレンジジュース、サイダー)を用いる。飲料水を除く各食品試料の場合、試料10gに滅菌生理食塩水90ml加え(10倍希釈)、ストマッカーで懸濁後、これに供試菌株Escherichia coli ATCC11775を添加し、食品試料調製液として調製する。飲料水の場合は、試料を希釈せず、供試菌株Escherichia coli ATCC11775を直接添加して食品試料調製液として調製する。
First, the combined fluorescence in situ hybridization method is applied according to the following procedures (1) to (3).
(1) Test strain Escherichia coli ATCC 11775 is used as an enterobacteriaceae bacterium.
(2) Vegetables (cabbage, lettuce) and drinking water (beer, orange juice, cider) are used as test food samples. In the case of each food sample excluding drinking water, 90 ml of sterilized physiological saline is added to 10 g of sample (diluted 10 times), suspended in a stomacher, and then the test strain Escherichia coli ATCC11775 is added to prepare a food sample preparation solution. . In the case of drinking water, the sample is not diluted, and the test strain Escherichia coli ATCC 11775 is directly added to prepare a food sample preparation solution.
(3)メンブレンフィルターとして、トランスウェル(corning社)を用いた。食品試料調製液は、野菜、オレンジジュースの場合は試料の0.1g相当(検出限界10CFU/g)用い、炭酸飲料およびビールの場合は試料の1g相当(検出限界1CFU/g)を、メンブレンの直径が25mm、ポアサイズが0.4μmであるメンブレンフィルターを有するトランスウェルインサートで吸引濾過後、トランスウェルインサートをトリプトソーヤ寒天培地(日水製薬社)上に置き、37℃,6時間、培養し、フィルター表面上にコロニーを形成させた。培養後、トランスウェルインサートを100%エタノールを含む濾紙上に置き、室温で細胞固定を5分間行う。次にトランスウェルインサートをマルチプルウェルに装着し,トランスウェルインサート内にハイブリダイゼーションバッファー(0.9M NaCl、20% formamide、200mM Tris-HCl (pH7.4)、0.01% SDS)900μlを静かに注入し、60℃でプレハイブリダイゼーションを10分間行う。
(3) Transwell (corning) was used as a membrane filter. The food sample preparation solution is 0.1 g of sample (
その後さらにTAMRA(N,N,N',N'-Tetramethyl-6-6carboxyrhodamine)で標識したオリゴDNAヌクレオチドからなる腸内細菌科細菌検出用プローブ(特開2001−136969)を50pmol添加し,60℃でハイブリダイゼーションを45分間行う。トランスウェルインサートに洗浄用バッファー((20mM Tris HCl (pH7.4)、180mM NaCl、0.01% SDS))5mlを加え60℃、15分間静置する。トランスウェルインサートを傾け洗浄用バッファーを除き、蒸留水5mlを添加後、直ちに除去して洗浄後、トランスウェルインサートを図1の検査装置の試料台に載せ、プローブ特有の赤色蛍光を発するコロニーを自動的に計数する蛍光シグナルの観察をおこなった。 Thereafter, 50 pmol of a probe for detecting Enterobacteriaceae (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-136969) consisting of an oligo DNA nucleotide labeled with TAMRA (N, N, N ′, N′-Tetramethyl-6-6carboxyrhodamine) was added, and 60 ° C. Hybridize for 45 minutes. Add 5 ml of washing buffer ((20 mM Tris HCl (pH 7.4), 180 mM NaCl, 0.01% SDS)) to the transwell insert and leave it at 60 ° C. for 15 minutes. The transwell insert is tilted, the washing buffer is removed, 5 ml of distilled water is added, immediately removed and washed, and then the transwell insert is placed on the sample stage of the inspection apparatus shown in FIG. 1, and colonies that emit probe-specific red fluorescence are automatically detected. Fluorescent signals were counted for automatic counting.
(4)培養併用蛍光インサイチューハイブリダイゼーション法による計数結果の比較対照として、前記の食品試料調製液について培養法による大腸菌の計測を行った。すなわち、食品試料調製液を滅菌生理食塩水で適宜希釈後、クロモカルトコリフォーム寒天培地(メルク社)を用い、37℃24時間、混釈平板培養を行った。培養後、大腸菌を計数した。 (4) As a comparative control of the counting results by the combined fluorescence in situ hybridization method, E. coli was measured by the culture method for the food sample preparation solution. That is, the food sample preparation solution was appropriately diluted with sterilized physiological saline, and then subjected to pour plate culture at 37 ° C. for 24 hours using a chromocartoliform agar medium (Merck). After incubation, E. coli was counted.
結果1
上記の試験を5回繰り返して実施した結果を表2に示した。直径25mmのメンブレンフィルターを用いた培養併用蛍光インサイチューハイブリダイゼーション法は、いずれの試料においても、培養法と有意な差はなく(P>0.05)、ほぼ正確に特定細菌を計数した。結果を表2に示す。
The results of repeating the
上記実施例1の試験のうち、トランスウェルインサートを、直径47mm、ポアサイズ0.4μmのセルロース製メンブレンフィルター(アドバンテック社)に変え、また、食品試料として、豚肉、いか、サバ、チキンカツ、豆腐をそれぞれ0.1g相当量について、後の工程を上記同様に5回繰り返して行った(検出限界10CFU/g)。結果を表3に示した。培養併用蛍光インサイチューハイブリダイゼーション法は、直径47mmのメンブレンフィルターを用いた場合でも、いずれの試料においても、培養法と有意な差はなく(P>0.05)、ほぼ正確に特定細菌を計数した。
Among the tests of Example 1 above, the transwell insert was changed to a cellulose membrane filter (Advantech) having a diameter of 47 mm and a pore size of 0.4 μm, and pork, squid, mackerel, chicken cutlet, and tofu were used as food samples, respectively. For the equivalent amount of g, the subsequent steps were repeated 5 times in the same manner as described above (
こうして高価な蛍光顕微鏡装置を使用しないきわめて簡単な構成で、生きている特定微生物について、従来の培養法と同等の高い検出感度で、微生物検査の自動化を実現できるので、食品製造業、食品加工業などの産業分野で利用可能な自動微生物検査装置をきわめて安価に提供可能となり、食品の安全・安心な供給にも大きな貢献が可能である。 In this way, it is possible to automate microbial testing of living specific microorganisms with high detection sensitivity equivalent to that of conventional culture methods, with a very simple configuration that does not use an expensive fluorescence microscope device. Automatic microbiological testing equipment that can be used in industrial fields such as these can be provided at a very low cost, and can greatly contribute to the safe and reliable supply of food.
1トランスウェルインサート
1aメンブレンフィルター
2試料台
3、4直進ステージ
7対物レンズ
8蛍光検出用フィルター
9結像レンズ
10固体撮像カメラ
11撮像面
12蛍光励起用光源
13ライトガイド
14コリメータレンズ
15蛍光励起用フィルター
16照明光収束用レンズ
17画像モニター
18発光ダイオードランプ
19画像処理手段
20直進ステージ制御手段
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