工业实用效率

压缩空气微生物检测装置与生物气溶胶取样标准方法的比较

客观的

压缩空气在食品工业的许多过程中使用。它被用作如冰淇淋等发泡产品的原料,用于切片或切软产品,并在产品灌装前打开包装。目前,食品制造商面临着验证所有成分或工艺的安全性以符合监管要求的压力,但不幸的是,目前没有标准的方法来评估压缩空气中的微生物含量。

对压缩空气取样的挑战是在取样前必须先减压。Andersen一级可行颗粒大小采样器是与美国国家职业安全与健康研究所(NIOSH)合作开发的一种冲击器,是一种经美国环境保护署(EPA)批准的非压缩空气生物气溶胶采样方法。职业安全与健康协会(OSHA)和食品和药物管理局(FDA)。Andersen单级采样器有400个孔,切割直径为0.65μm,用于在大气压力下采集空气中的细菌气溶胶(图1)。CAMTU是由派克汉尼汾公司直接开发测试的压缩空气和收集细菌由于正压的压缩空气推动细菌在板(图2)。冲击应力水平可以影响微生物复苏琼脂和是依赖于细胞的速度压紧到琼脂以及设计和运行参数³。因此,与Andersen采样器等标准方法相比,确定CAMTU的回收率非常重要。

帕克图1

图1:Andersen单级可行粒子采样器。(A)带培养皿的开式装置(B)顶部带销点孔的封闭式装置。该装置连接到一个校准的真空泵,它通过针尖孔将空气以0.9994 CF/min (28.3 L/min)的速率拉到培养皿上。

帕克图2

图2:CAMTU设备。(A)封闭装置的箭头表示进口(B)打开装置的箭头表示进口空气流量。空气出口装置通过位于培养皿下方的通道(C) CAMTU取样器的侧视图示意图,显示了取样腔内拟议的空气流动(D) CAMTU从压缩空气中的气溶胶细菌中收集的黄体支原体菌落。在这项研究中,使用可调压力调节器和0.007英寸的孔板调整了40 psig的压力和1.6 CF/min的空气流量。

该项目的目的是比较新开发的压缩空气微生物测试单元(CAMTU)的压缩空气取样能力,以及用于回收高压雾化黄体微球菌细胞的参考安德森单级可行颗粒大小采样器。

材料和方法

细菌培养

克阳性,非纺织菌细菌微观菌丝酸乙黄4698用作本研究的模型生物体。其他人已经使用该生物以比较来自气溶胶的细菌的恢复,并且通常具有圆形到略微细长的圆形形状,其直径在0.5-1μm之间(图3a)。在肉汤中生长后,这种生物体的细胞可以作为单细胞,四组(图3B中的4个细胞,图3B中的箭头)或丛(图3A和3B)存在。将细菌库存储存在-80℃,在10%甘油中。每个月,胰蛋白酶琼脂(TSA)倾斜接种来自冷冻股,并在32℃孵育18小时。这些工作培养倾斜储存在4˚C。通过将活性培养物接种成50ml胰蛋白酶肉汤(TSB)并在32℃下以搅拌(200rpm)产生18小时来制备每个实验的肉汤培养物。过夜培养中的初始细胞数通过稀释和螺旋镀层(螺旋生物体1)在TSA琼脂上测定,并在32μC下孵育过夜。使用自动化板数(Q-Count,Biotech)确定细胞数。

帕克图3.

图3:黄体微球菌细胞革兰染色。A)黄体微球菌细胞扫描电镜图(放大12230倍来源:CDC公共卫生图像库图像#9757)B)革兰氏染色后的黄体微球菌细胞光镜图像。箭头表示该生物体典型的四分体结构(放大1000倍,来源:纳帕谷学院Scott K. Rose博士,经许可使用)

Andersen冲击取样与CAMTU取样的比较

仪器设置如图1所示。一个生物气溶胶生成使用高压喷雾器和45 psi (310 KPa)气压超过一个集装箱的移动DRIERITE石膏干燥剂(w . a .哈蒙德DRIERITE Co,种子直感哦)系统中以去除多余的水分,然后连接回到40 psi (275 KPa)的空气移动通过旁路。在采样盒内,使用两个Andersen单级可行粒径取样器,流速为0.9994 CF/min (28.3 L/min)¹,或使用CAMPTU直接取样,流速为16.1 CF/min (456 L/min)。

每个实验日,使用无菌雾化器,流速表和管道。无菌对照始终首先运行,然后向雾化器中加入单一浓度的细菌,并取样不同量的空气。根据实验,细菌在缓冲蛋白水(BD)中稀释,或者在TSB中直线使用。在对每个取样之前和之后,测量雾化器和接种物的重量,以跟踪在每个采样运行期间丢失的总体积。

从无菌对照到无菌程度最低的对照:

  1. 在没有真空的采样箱中的琼脂板(板间无菌控制)
  2. 采样盒内琼脂板,真空采样(最大采样量)(本底空气控制微生物负荷)
  3. 雾化器中的无菌缓冲蛋白胨水(或TSB),采样盒中的空气(稀释剂无菌控制)
  4. 在雾化器中(在TSG中稀释或在TSG中稀释),以及使用Andersen撞击器的采样箱中的减压空气对各种时间(32,64,128或256秒)的空气取样
  5. 使用CAMTU设备从压缩空气中直接取样不同时间(20,40,80,160秒)。

    双赢“食品制造商面临压力,需要验证所有成分或流程的安全性,以符合监管要求,但不幸的是,目前没有标准方法来评估压缩空气中的微生物含量。”
    - Lynne Landsborough Ph.D.

    使用Andersen Impactor进行采样

    将无菌TSA平板置于乙醇消毒和氏种抗冲击器单元中。对于每个测试,压缩空气接通,系统(空气,雾化器)在1.8L / min的测量流速下运行1分钟,之后将手动启动连接到Andersen撞击器的真空泵,然后在32,64,128或256秒之后使用定时开关关闭所需时间。两个单位同时运行,为每个采样时间提供重复。每次运行记录空气压力和流速。取样后,除去琼脂平板,用70%乙醇擦拭Andersen撞击仪和样品盒,加入新的板材。在每次采样运​​行之前和之后,称量雾化器以计算每次运行中雾化的近似体积的液体体积。每次运行后,将使用的液体除去并用新的细菌溶液替换,用于下一个采样运行。将板在32℃温育24小时。使用自动化板计数系统(Q-Count,Biotech)确定殖民地数量。

    用Camtu采样

    将无菌TSA板置于乙醇消毒CAMTU中。CAMTU设置与Andersen撞击器单元相同,除了而不是在盒子中的空气中解压缩空气,压缩空气直接连接到CAMTU。进入CAMTU的流量:1.6 CF / min和定时在空气中开始进入雾化器。调整CAMTU上的采样时间,以获得与Andersen撞击器采样的那些类似的空气量,并进行20,40,80或160秒。取样后,除去琼脂平板,用70%乙醇擦拭CamTU,加入新的板材。在每次采样运​​行之前和之后,称量雾化器以计算每次运行中雾化的近似体积的液体体积。每次运行后,将使用的液体除去并用新的细菌溶液替换,用于下一个采样运行。使用单一的CAMTU单元,每个采样时间一式三份进行,每次运行都有雾化器中的新细菌溶液。以与Andersen撞击器单元描述的方式温育并计数。

    双赢

    “为了取样压缩空气,最初它
    必须减压到大气条件。”

    - Lynne Landsborough Ph.D.

    结果和讨论

    压缩空气是食品加工的重要组成部分;然而,目前还没有确定压缩空气微生物负荷的标准方法。理想情况下,任何在食品加工环境中取样压缩空气的标准方法都应该准确、可重复、快速和廉价,只需要最少的操作员培训即可完成。CAMTU是一种琼脂撞击式采样器,设计用于在食品加工环境中快速、方便地对压缩空气进行采样,该研究将其与Andersen单级采样器单元进行了比较。

    为了采样压缩空气,最初必须将其解压缩至大气条件。有几个可商购的空气采样装置,其中许多具有腔室减压空气然后利用泵来对压缩空气进行采样。这些单位通常是大型实验室台式型号,这限制了它们在食品加工厂环境中的用途。Camtu设计成在悬浮在开放的培养皿(图2c)上方的盘上方具有空气,并且压缩空气减压将微生物推动到琼脂的表面上,最终通过培养皿下的通道离开单元。从琼脂表面回收的菌落似乎分布在整个琼脂表面上而不是在边缘(图2D)上,表明在微生物采样过程中可能随机湍流气流。

    值得注意的是,在CAMTU的初步测试中,我们观察到如果水分在我们的流量计中积累(气溶胶中水分的指示),而不是琼脂表面的离散菌落,则在培养后观察到涂片。为了解决这个问题,气溶胶用干燥剂干燥以除去多余的水分,尽管在这个步骤中可能已经除去了一些细菌。基于这一观察,我们认为CAMTU不适合对含有高浓度水或其他液体的压缩空气进行采样。

    CAMTU与Andersen单相采样器在气溶胶中采样细菌的效率比较使用黄毛杆菌(M. luteus),如图4所示。本试验两次重复的结果见表1。在第一次复制中,CAMTU比Andersen撞击器多回收了大约17-50个CFU。在第二个复制中,两个恢复系统的执行情况类似。

    帕克图4.

    图4:细菌雾化和采样系统的设置

    采样器采样

    CAMTU的一个担忧是琼脂的高压空气影响可能会破坏和减少所恢复的细菌数量,但表1中提出的结果表明CAMTU与Andersen撞击者的M. Luteus相似恢复。

    帕克表1

    这项研究表明,用两种方法从压缩空气中提取黄体支原体的回收率相似。由于细菌孢子对气溶胶压力的抵抗力更强,我们假设CAMTU对细菌孢子的回收率与其他空气采样方法类似。这项研究的一个潜在缺点是,只有一种生物体,即革兰氏阳性植物细菌被用于测试。一般来说,在琼脂³上采集的革兰氏阴性菌对气溶胶化过程中的压力和结构损伤更敏感,目前尚不清楚Andersen撞击器和CAMTU是否有类似的恢复。这项研究的另一个潜在缺点是,细菌气溶胶雾化后没有“排出”,因此空气中的细菌细胞可能是高电荷的。当压缩空气被排放到HDPE采样盒中时,有一种可能是雾化的细菌由于静电相互作用粘附在盒壁上而丢失,这可能是实验误差的潜在来源。

    CAMTU取样装置有可能成为检测压缩空气微生物负荷的一种非常有价值的工具。它的优点是简单、便携,不需要电源或外部电源,可用于食品加工环境中的压缩空气取样。

    由于Camtu使用标准的培养皿进行取样,因此可以通过例如使用玫瑰孟加拉霉素琼脂进行不同类型的微生物隔离,以用于选择性收集酵母和霉菌的空气造成空气。

    如需更多信息,请联系艾伦鱼,产品经理,过滤和膜式干燥机技术,派克汉尼汾公司集团电话号码。978-478-2736。

    参考

    ¹。Jensen, P. A., W. F. Todd, G. N. Davis, P. V. Scarpino, 1992。8个生物气雾剂采样器的评估与游离细菌的气雾剂挑战。点。印第安纳州,Hyg。Assoc。j . 63:660 - 607。

    ²。Morring,K.L.,W.G.V.Verenson和M. D. Attafield。1983年。空气载有用的抽样:媒体的统计比较。点。印第安纳州,Hyg。Assoc。J.44:662-664。

    ³。Stewart,S.L.,S.A.Grinshpun,K.Willeke,S. Terzieva,V. Ulevicius和J. Donnelly。1995.抗冲击对琼脂表面微生物回收的影响。苹果。环境。微生物。61:1232-1239。

    ⁴。Torloni,M. 1962。雾化悬浮液离子浓度对微生物气溶胶稳定性的影响。生物科技生物期4:341-344。

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