基本信息
- 項目名稱：
- 基于ATP生物發(fā)光機理的致病菌微生物檢測系統(tǒng)
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本系統(tǒng)利用ATP生物發(fā)光法實現(xiàn)了致病菌微生物的檢測，是一種即時的檢測方法，檢測過程簡便、快速，幾分鐘內(nèi)即可完成。系統(tǒng)通過微處理器控制實現(xiàn)自動位移控制，光強的高速數(shù)據(jù)采集，計算機結(jié)合標準模型數(shù)據(jù)建立結(jié)果分析的數(shù)學(xué)模型。實現(xiàn)了ATP微生物檢測的實時智能化。檢測速度快，結(jié)果準確可靠。
- 詳細介紹：
- 生物熒光檢測是基于熒火蟲發(fā)光機理所設(shè)計。熒火蟲發(fā)光細胞內(nèi)具有特殊的發(fā)光物質(zhì)—熒光素及熒光素酶，熒光素易被氧化，它在熒光素酶催化下，由ATP激活，使之與氧結(jié)合，熒光素分子中的電子躍遷到高能級，處于不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)，當電子跳回到低能級時，即發(fā)出熒光光子（Hr）。由于ATP能不斷提供能量，因而熒光素分子不斷地被激活，即可連續(xù)地發(fā)出熒光，其熒光強度與ATP濃度在一定范圍內(nèi)成線性關(guān)系，通過用發(fā)光光度計，可以檢測出待測液中ATP含量。該法靈敏度極高，可檢測出10uL樣品中的10-13gATP含量。ATP是一種高能磷酸化合物，所有活細胞都含有ATP分子。例如，從大腸桿菌中提取的ATP含量為每毫克干菌體6X10-9—14X10-9mg。利用這一點，可從活細胞中提取ATP，通過熒光檢測，可以很快測出樣品中的微生物總量。自動ATP生物熒光技術(shù)在歐洲和北美廣泛應(yīng)用于乳品工業(yè)中，如生乳活菌數(shù)檢測、UHT乳活菌數(shù)檢測、設(shè)備清潔度的評估及成品架售期的推算等。與傳統(tǒng)和其它類型的微生物檢測方法相比，ATP生物發(fā)光法具有操作簡便、靈敏度高、檢測快速等優(yōu)點；任何人經(jīng)過簡單培訓(xùn)即可進行操作，檢測靈敏度與常規(guī)方法比較，靈敏度提高30~100倍，不需要微生物樣品的培養(yǎng)，整個檢測過程可控制在30分鐘內(nèi)，檢測時間縮短2/3，如檢測生乳樣本僅需5min，自動化設(shè)備每小時可檢測240個樣本?？裳杆侔l(fā)現(xiàn)可能存在的污染環(huán)節(jié)，及時采取措施，從而盡可能避免產(chǎn)品和資金的浪費。相信，隨著ATP生物發(fā)光檢測技術(shù)的不斷改進和完善，此方法必將廣泛應(yīng)用于人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€領(lǐng)域，從而極大地促進人們生活水平的提高。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 生乳等食品營養(yǎng)物質(zhì)豐富，細菌繁殖速度快。傳統(tǒng)的檢測方法操作繁瑣、耗時長，給企業(yè)的正常生產(chǎn)帶來不便，甚至造成經(jīng)濟損失。因此研究快速檢測細菌的方法是十分必要的。食物成分中微生物含有ATP，利用ATP生物發(fā)光檢測技術(shù)用細菌的ATP作為熒光素酶催化發(fā)光的必需底物，可以通過熒光素酶復(fù)合物進行檢測，試樣所釋放的光強和ATP含量呈線性關(guān)系這一原理，對微生物數(shù)量進行快速檢測。這種生物發(fā)光法是一種即時的檢測方法，其過程無需培養(yǎng)，操作簡便、靈敏度高，在短時間內(nèi)即可得到檢測結(jié)果，是目前檢測微生物最快的方法之一。本系統(tǒng)通過微處理器控制實現(xiàn)自動位移控制，光強的高速數(shù)據(jù)采集，計算機結(jié)合標準模型數(shù)據(jù)建立結(jié)果分析的數(shù)學(xué)模型。實現(xiàn)了ATP生物檢測的實時性，很好的把光機電結(jié)合，實現(xiàn)了光機電一體化的自動控制。檢測速度快，結(jié)果準確可靠。檢測靈敏度與常規(guī)方法比較，靈敏度提高30~100倍，整個檢測過程可控制在30分鐘內(nèi)，檢測時間縮短2/3，顯著提高了檢測效率。
科學(xué)性、先進性
- ATP是化學(xué)物質(zhì)三磷酸腺苷的簡稱。它是一種含有高能磷酸鍵的有機化合物，存在于所有生物體中，是各種生命活動能量的直接來源。鑒于ATP存在于所有生物體中，所以可以通過檢測ATP，可以間接地證明生物體的存在；利用ATP生物發(fā)光檢測技術(shù)，其發(fā)光強度與微生物的數(shù)量呈線性關(guān)系來檢測微生物的含量。 熒光微生物檢測的優(yōu)點：1、快速采用平皿培養(yǎng)法測定細菌總數(shù)需要48小時，測定霉菌、酵母菌等則需要7天，而采用ATP熒光法檢測，無需培養(yǎng)過程，最短可在幾十秒內(nèi)完成一個樣本的測定，快速提供污染程度的信息；2、靈敏度高其靈敏度可以達到10-12mol／L，如果能夠控制住某些環(huán)節(jié)，靈敏度可提高到10-18mol／L；3、常規(guī)檢測一般涉及培養(yǎng)基的制備及現(xiàn)場采樣器材的準備等，采用此方法操作簡單，可使工作量大幅度減輕，實現(xiàn)簡捷化、效率化；4、可擴展性ATP熒光法的檢測對象不僅限于微生物，還適合于對食品生產(chǎn)設(shè)備或與食品密切接觸設(shè)備等清潔度的檢測、醫(yī)院手術(shù)器械清潔程度的檢測等諸多方面。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 現(xiàn)場演示、圖片、樣品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 隨著對食品安全問題的不斷重視，國家對食品安全的規(guī)范化管理；這就對食品的質(zhì)量檢測提出了刻不容緩的要求?；谶@些就需要有準確、快速的檢驗方法和設(shè)備。生物發(fā)光法無需培養(yǎng)過程，操作簡便、靈敏度高，在短時間內(nèi)即可得到檢測結(jié)果，可使細菌檢查的工作量大幅度減輕，實現(xiàn)簡捷化、效率化；對直接改善衛(wèi)生環(huán)節(jié)的狀況，對現(xiàn)場確認污染狀況并使其數(shù)值化，對衛(wèi)生監(jiān)督員的現(xiàn)場應(yīng)急處理提供快捷可靠的依據(jù)，提出具有說服力的行政指導(dǎo)，具有其它微生物檢測方法無可比擬的優(yōu)勢。基于ATP生物發(fā)光法機理的致病菌微生物檢測系統(tǒng)利用ATP生物發(fā)光檢測技術(shù)來檢測微生物的含量，技術(shù)達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。無論何種微生物，只要選擇一種合適熒光素酶，都可檢測，完全可以滿足食品、藥品及化妝品企業(yè)進行生產(chǎn)質(zhì)量控制以及出入境檢驗檢疫、質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督和疾病控制等部門進行環(huán)境衛(wèi)生監(jiān)督和現(xiàn)場檢測的要求。其過程準確、省時省力和省成本、檢驗迅速；不但在目前具有較大的市場前景，而且是今后這一領(lǐng)域的發(fā)展方向，應(yīng)該進一步加強實際應(yīng)用中的影響因素評估與研究，以滿足市場要求。
同類課題研究水平概述
- 1測試片 以無毒的高分子材料作為培養(yǎng)基載體，將特定的培養(yǎng)基和顯色物質(zhì)附著在上面，通過微生物在上面的生長、顯色來測定食品中微生物的方法。 2即用膠測定法 該測定方法是將少量食物樣品傾入一盛有無菌液體培養(yǎng)基的試管中，混勻后再將混合物倒人一個裝有膠質(zhì)的特殊培養(yǎng)皿中?；旌衔锱c膠質(zhì)接觸后便形成瓊脂相似的復(fù)合物，經(jīng)培養(yǎng)后便可計數(shù)菌種及數(shù)量。 3螺旋板系統(tǒng) 涂布系統(tǒng)把已知體積液體樣品連續(xù)涂布在旋轉(zhuǎn)的瓊脂板表面，涂布針自旋轉(zhuǎn)瓊脂平板的中心部位向外周移動，螺旋式涂布，樣品涂布量遞減。在單一平板上可獲得1:1-1:10000的系列稀釋度。培養(yǎng)后，便可對菌落計數(shù)。 4濾膜法 將樣品溶液通過濾膜，樣品中的微生物被阻留在濾膜上，再將濾膜放在合適的培養(yǎng)基上培養(yǎng)一段時間，然后計數(shù)觀察的方法。 5阻抗法 原理是基于微生物在生長繁殖過程中，會使培養(yǎng)基的電阻發(fā)生變化，且這種變化與細菌生長曲線相似，不同細菌的阻抗曲線均不相同。 6免疫分析檢測 基本原理是基于抗原與抗體間的特異性反應(yīng)。免疫熒光技術(shù)免疫熒光技術(shù)是用熒光素標記的抗體檢測抗原或抗體的免疫學(xué)標記技術(shù)。 7酶聯(lián)免疫吸附法 它多采用夾心式設(shè)計，即用包被的抗體捕獲抗原，用另一個結(jié)合酶的抗體與抗原結(jié)合，再用一種生色酶底物與之反應(yīng)生色，通過肉眼觀察或比色法記錄結(jié)果。 8免疫磁珠分離法 將磁性微球與免疫化學(xué)技術(shù)結(jié)合起來的一種方法。該方法是先用抗體包被的磁珠與樣品棍合，再用一個磁場裝置收集磁珠。 9基因芯片 將各種基因寡核苷酸點樣于芯片表面，微生物樣品DNA經(jīng)PCR擴增后，制備熒光標記探針，然后再與芯片上的寡核苷酸點雜交，最后通過掃描儀定量和分析熒光分布模式來確定檢測樣品是否存在某些特定微生物。 10PCR技術(shù) 應(yīng)用該方法可使極微量的特定DNA片斷在幾小時內(nèi)迅速擴增至百萬倍。由于PCR技術(shù)具有特異性強、靈敏度高和快速準確的特點，因而發(fā)展迅速，應(yīng)用范圍越來越廣。 11ATP生物熒光技術(shù) 用細菌的ATP作為熒光素酶催化發(fā)光的必需底物，可以通過熒光素酶復(fù)合物進行檢測，試樣所釋放的光強和ATP含量呈線性關(guān)系這一原理，對微生物數(shù)量進行快速檢測與傳統(tǒng)和其它類型的微生物檢測方法相比，ATP生物發(fā)光法具有操作簡便、靈敏度高、檢測快速等其他方法不可比擬的優(yōu)點。
