食品細菌檢測 日研發新法速度快48倍

美國華盛頓州今年8月6人因食用被李斯特菌汙染的奶昔而住院治療，其中3人醫治無效去世，由此可見食品衛生檢驗極為重要。日本科學家日前研發出快速測量食品活菌數的方法，檢測時間從原本2天縮短至1小時。

傳統的檢驗結果往往是在食品出廠後才能獲得，可能會導致嚴重後果，因此迫切需要新的細菌測試方法，以便加快識別細菌汙染的過程。

日本大阪公立大學（Osaka Metropolitan University）研究團隊利用水溶性分子四唑鹽（MTT），以電化學方法，可快速、精準檢測出食品含菌量。研究成果已發表在《分析化學》期刊。

食品檢驗中，無論細菌種類如何，活菌數量是確保食品不受汙染的最重要評估指標之一，但傳統細菌檢測法主要通過培養細菌，才能準確計算出細菌的活力反應，通常至少需要2天時間。

因為細菌培養法需要讓細菌繁殖到一定程度才能進行檢測，而大多數細菌分裂一次需要一個小時，有些甚至需要20個小時。多數細菌至少需要48小時的分裂才能確定數目，有些可能需要花費三百多小時。

大阪公立大學開發新的細菌檢測方法，是通過溶解氧、酶催化和電子載體方法進行細菌檢測。這種方法簡單快速，在產品出廠前就能輕鬆測出活菌數量，而且只需花費一個小時，同時也可避開複雜的操作和使用昂貴設備。

實驗人員通過使用克拉克（薄膜氧）電極去測量細菌呼吸時消耗的氧氣量，從而評估細菌活力，他們用細菌作為工作電極去評估細菌溶氧量的消耗。

這種做法只用於細菌，且需要在精準控制的實驗條件下進行，因為溶氧量很大程度取決於溫度、溶液成分和溶解物質等環境條件。

研究人員先把一塊雞肉放在常溫下50個小時，確保雞肉長滿細菌後，將其打成汁放入含有四唑鹽類（MTT）的溶液中。MTT溶液經常被用來測試活菌的細胞數。

MTT會滲入細菌的細胞內，與細胞內的輔酶（NADH）結合出現氧化還原反應，形成甲䐶（formazan）。過程中，溶液從黃色逐漸變成紫色，這種變色過程只需要10~30分鐘。另外，MTT溶液具有良好的電流反應和電化學活性，可用於薄膜氧電極。

觀察到該結果後，研究團隊將含有MTT的細菌懸浮液與低濃度氯化鉀（KCl）混合，並放入薄膜氧電極通電，觀察電流反應時間對於電位的相關性。結果顯示，含大腸桿菌的MTT溶液與不含大腸桿菌的溶液在電位和電流上出現差異。

不同的細菌和細菌量，會造成MTT的氧化還原反應程度不同，導致通電時的電位和電流出現差異。這種差異主要源自MTT還原物質甲䐶會覆蓋在電極上，最終可能讓電擊無法運作。整個測試過程大約需要60分鐘。

研究顯示，細菌細胞內累積的MTT還原物質的多寡，直接產生電流和電壓變化，因為細菌吸收的MTT多少，會隨著活細胞數量的增加而增加。

研究人員這次選用的菌種包括大腸桿菌、鼠傷寒沙門氏菌、螢光假單胞菌和葡萄球菌。雖然不同菌種在電流上有差異，但依然能夠被有效檢驗出它們繁殖的數量。

大阪公立大學教授椎木浩（Hiroshi Shiigi）說，「通過這種新方法，可以快速檢測出活菌數量，食品出廠前就能確認安全性，而這種新方法不需要複雜的操作或昂貴的設備。我們也將繼續優化測量條件，期待未來可以看到攜帶式細菌檢測儀被用於日常生活。」◇