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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于ATP生物發(fā)光機(jī)理的致病菌微生物檢測(cè)系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 本系統(tǒng)利用ATP生物發(fā)光法實(shí)現(xiàn)了致病菌微生物的檢測(cè)，是一種即時(shí)的檢測(cè)方法，檢測(cè)過(guò)程簡(jiǎn)便、快速，幾分鐘內(nèi)即可完成。系統(tǒng)通過(guò)微處理器控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)位移控制，光強(qiáng)的高速數(shù)據(jù)采集，計(jì)算機(jī)結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模型數(shù)據(jù)建立結(jié)果分析的數(shù)學(xué)模型。實(shí)現(xiàn)了ATP微生物檢測(cè)的實(shí)時(shí)智能化。檢測(cè)速度快，結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
- 詳細(xì)介紹：
- 生物熒光檢測(cè)是基于熒火蟲發(fā)光機(jī)理所設(shè)計(jì)。熒火蟲發(fā)光細(xì)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(jí)，處于不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)，當(dāng)電子跳回到低能級(jí)時(shí)，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(qiáng)度與ATP濃度在一定范圍內(nèi)成線性關(guān)系，通過(guò)用發(fā)光光度計(jì)，可以檢測(cè)出待測(cè)液中ATP含量。該法靈敏度極高，可檢測(cè)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(xì)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(diǎn)，可從活細(xì)胞中提取ATP，通過(guò)熒光檢測(cè)，可以很快測(cè)出樣品中的微生物總量。自動(dòng)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(cè)、UHT乳活菌數(shù)檢測(cè)、設(shè)備清潔度的評(píng)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(cè)方法相比，ATP生物發(fā)光法具有操作簡(jiǎn)便、靈敏度高、檢測(cè)快速等優(yōu)點(diǎn)；任何人經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單培訓(xùn)即可進(jìn)行操作，檢測(cè)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(gè)檢測(cè)過(guò)程可控制在30分鐘內(nèi)，檢測(cè)時(shí)間縮短2/3，如檢測(cè)生乳樣本僅需5min，自動(dòng)化設(shè)備每小時(shí)可檢測(cè)240個(gè)樣本。可迅速發(fā)現(xiàn)可能存在的污染環(huán)節(jié)，及時(shí)采取措施，從而盡可能避免產(chǎn)品和資金的浪費(fèi)。相信，隨著ATP生物發(fā)光檢測(cè)技術(shù)的不斷改進(jìn)和完善，此方法必將廣泛應(yīng)用于人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)領(lǐng)域，從而極大地促進(jìn)人們生活水平的提高。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 生乳等食品營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，細(xì)菌繁殖速度快。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法操作繁瑣、耗時(shí)長(zhǎng)，給企業(yè)的正常生產(chǎn)帶來(lái)不便，甚至造成經(jīng)濟(jì)損失。因此研究快速檢測(cè)細(xì)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(cè)技術(shù)用細(xì)菌的ATP作為熒光素酶催化發(fā)光的必需底物，可以通過(guò)熒光素酶復(fù)合物進(jìn)行檢測(cè)，試樣所釋放的光強(qiáng)和ATP含量呈線性關(guān)系這一原理，對(duì)微生物數(shù)量進(jìn)行快速檢測(cè)。這種生物發(fā)光法是一種即時(shí)的檢測(cè)方法，其過(guò)程無(wú)需培養(yǎng)，操作簡(jiǎn)便、靈敏度高，在短時(shí)間內(nèi)即可得到檢測(cè)結(jié)果，是目前檢測(cè)微生物最快的方法之一。本系統(tǒng)通過(guò)微處理器控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)位移控制，光強(qiáng)的高速數(shù)據(jù)采集，計(jì)算機(jī)結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模型數(shù)據(jù)建立結(jié)果分析的數(shù)學(xué)模型。實(shí)現(xiàn)了ATP生物檢測(cè)的實(shí)時(shí)性，很好的把光機(jī)電結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了光機(jī)電一體化的自動(dòng)控制。檢測(cè)速度快，結(jié)果準(zhǔn)確可靠。檢測(cè)靈敏度與常規(guī)方法比較，靈敏度提高30~100倍，整個(gè)檢測(cè)過(guò)程可控制在30分鐘內(nèi)，檢測(cè)時(shí)間縮短2/3，顯著提高了檢測(cè)效率。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- ATP是化學(xué)物質(zhì)三磷酸腺苷的簡(jiǎn)稱。它是一種含有高能磷酸鍵的有機(jī)化合物，存在于所有生物體中，是各種生命活動(dòng)能量的直接來(lái)源。鑒于ATP存在于所有生物體中，所以可以通過(guò)檢測(cè)ATP，可以間接地證明生物體的存在；利用ATP生物發(fā)光檢測(cè)技術(shù)，其發(fā)光強(qiáng)度與微生物的數(shù)量呈線性關(guān)系來(lái)檢測(cè)微生物的含量。 熒光微生物檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)：1、快速采用平皿培養(yǎng)法測(cè)定細(xì)菌總數(shù)需要48小時(shí)，測(cè)定霉菌、酵母菌等則需要7天，而采用ATP熒光法檢測(cè)，無(wú)需培養(yǎng)過(guò)程，最短可在幾十秒內(nèi)完成一個(gè)樣本的測(cè)定，快速提供污染程度的信息；2、靈敏度高其靈敏度可以達(dá)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(cè)一般涉及培養(yǎng)基的制備及現(xiàn)場(chǎng)采樣器材的準(zhǔn)備等，采用此方法操作簡(jiǎn)單，可使工作量大幅度減輕，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)捷化、效率化；4、可擴(kuò)展性ATP熒光法的檢測(cè)對(duì)象不僅限于微生物，還適合于對(duì)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(cè)、醫(yī)院手術(shù)器械清潔程度的檢測(cè)等諸多方面。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 現(xiàn)場(chǎng)演示、圖片、樣品
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 隨著對(duì)食品安全問(wèn)題的不斷重視，國(guó)家對(duì)食品安全的規(guī)范化管理；這就對(duì)食品的質(zhì)量檢測(cè)提出了刻不容緩的要求?；谶@些就需要有準(zhǔn)確、快速的檢驗(yàn)方法和設(shè)備。生物發(fā)光法無(wú)需培養(yǎng)過(guò)程，操作簡(jiǎn)便、靈敏度高，在短時(shí)間內(nèi)即可得到檢測(cè)結(jié)果，可使細(xì)菌檢查的工作量大幅度減輕，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)捷化、效率化；對(duì)直接改善衛(wèi)生環(huán)節(jié)的狀況，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)污染狀況并使其數(shù)值化，對(duì)衛(wèi)生監(jiān)督員的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處理提供快捷可靠的依據(jù)，提出具有說(shuō)服力的行政指導(dǎo)，具有其它微生物檢測(cè)方法無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)?；贏TP生物發(fā)光法機(jī)理的致病菌微生物檢測(cè)系統(tǒng)利用ATP生物發(fā)光檢測(cè)技術(shù)來(lái)檢測(cè)微生物的含量，技術(shù)達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。無(wú)論何種微生物，只要選擇一種合適熒光素酶，都可檢測(cè)，完全可以滿足食品、藥品及化妝品企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)質(zhì)量控制以及出入境檢驗(yàn)檢疫、質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督和疾病控制等部門進(jìn)行環(huán)境衛(wèi)生監(jiān)督和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的要求。其過(guò)程準(zhǔn)確、省時(shí)省力和省成本、檢驗(yàn)迅速；不但在目前具有較大的市場(chǎng)前景，而且是今后這一領(lǐng)域的發(fā)展方向，應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)際應(yīng)用中的影響因素評(píng)估與研究，以滿足市場(chǎng)要求。
同類課題研究水平概述
- 1測(cè)試片 以無(wú)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(guò)微生物在上面的生長(zhǎng)、顯色來(lái)測(cè)定食品中微生物的方法。 2即用膠測(cè)定法 該測(cè)定方法是將少量食物樣品傾入一盛有無(wú)菌液體培養(yǎng)基的試管中，混勻后再將混合物倒人一個(gè)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(jì)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(dòng)，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(duì)菌落計(jì)數(shù)。 4濾膜法 將樣品溶液通過(guò)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(shí)間，然后計(jì)數(shù)觀察的方法。 5阻抗法 原理是基于微生物在生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中，會(huì)使培養(yǎng)基的電阻發(fā)生變化，且這種變化與細(xì)菌生長(zhǎng)曲線相似，不同細(xì)菌的阻抗曲線均不相同。 6免疫分析檢測(cè) 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(biāo)記的抗體檢測(cè)抗原或抗體的免疫學(xué)標(biāo)記技術(shù)。 7酶聯(lián)免疫吸附法 它多采用夾心式設(shè)計(jì)，即用包被的抗體捕獲抗原，用另一個(gè)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(guò)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(lái)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(gè)磁場(chǎng)裝置收集磁珠。 9基因芯片 將各種基因寡核苷酸點(diǎn)樣于芯片表面，微生物樣品DNA經(jīng)PCR擴(kuò)增后，制備熒光標(biāo)記探針，然后再與芯片上的寡核苷酸點(diǎn)雜交，最后通過(guò)掃描儀定量和分析熒光分布模式來(lái)確定檢測(cè)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(shí)內(nèi)迅速擴(kuò)增至百萬(wàn)倍。由于PCR技術(shù)具有特異性強(qiáng)、靈敏度高和快速準(zhǔn)確的特點(diǎn)，因而發(fā)展迅速，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。 11ATP生物熒光技術(shù) 用細(xì)菌的ATP作為熒光素酶催化發(fā)光的必需底物，可以通過(guò)熒光素酶復(fù)合物進(jìn)行檢測(cè)，試樣所釋放的光強(qiáng)和ATP含量呈線性關(guān)系這一原理，對(duì)微生物數(shù)量進(jìn)行快速檢測(cè)與傳統(tǒng)和其它類型的微生物檢測(cè)方法相比，ATP生物發(fā)光法具有操作簡(jiǎn)便、靈敏度高、檢測(cè)快速等其他方法不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。
