低成本芯片检测食品和水中的细菌

马萨诸塞州阿默斯特大学的食品科学家Lili He及其同事报告说，他们开发了一种新的，快速且低成本的方法来检测水或食物样本中的细菌。他说，一旦商业化，就应该使用新鲜水果和蔬菜做饭，以及在现场帮助工人应对自然灾害。

他是食品污染检测方法的分析化学家和专家，他说：“世界上大多数人在吃饭前都会煮蔬菜，但在美国，越来越多的人喜欢吃这些食物。这让我们觉得可以在家进行快速测试是一个好主意。“

她补充说：“微生物污染现在是一个重要的研究课题。“长期以来一直存在问题，但它现在是美国食品安全的头号问题”

他和其他食品科学研究员Lynne McLandsborough及其学生，尤其是第一作者Brooke Pearson，在今年的两篇论文中报道了他们新的两步方法 - 一种光学方法，一种化学方法，一篇是最近的早期在线期刊微生物学计划于2018年出版，早期出版于皇家化学学会期刊“分析方法”。

为了这项工作，他们设计了一种灵敏可靠的细菌检测芯片，可以测试新鲜的菠菜或苹果汁是否带有细菌负荷。该芯片与光学显微镜一起用于光学检测，依赖于他称之为“捕获分子”的3-巯基苯硼酸(3-MBPA)，它吸引并结合任何细菌。化学检测方法“表面增强拉曼光谱”(SERS)依赖于银纳米颗粒。这些技术现在正在申请专利。

在过去的夏天，光学检测方法适用于家庭使用，智能手机显微镜适配器可在线广泛使用，售价约30美元。新的细菌检测试验的第一步是收集水，果汁或捣碎的蔬菜叶样品，并将化学检测芯片放入样品中。He的食品科学实验室的一名暑期高中学生开发了一款简单的智能手机应用程序，可以直观地检测含有芯片的样品中的细菌。“这只是工作的开始，”他说。她希望获得更多资金以继续这一实际应用。

他解释说，从食品样品中培养细菌的标准方法，称为好氧平板计数(APC)需要两天时间。“还有一些其他更快，但它们不是非常敏感或可靠，因为食物中的成分会干扰它们。我们在最近的论文中表明，我们的方法既灵敏又可靠，可以在不到两小时的时间内为您提供结果。“

为解决食物干扰问题，研究人员设计的UMass Amherst芯片仅吸引细菌，但不吸食食物或污垢中的糖，脂肪和蛋白质。食品化学家表示，食品化合物可以用高pH缓冲液冲洗掉，只留下细菌用智能手机显微镜和应用程序进行视觉计数。与其他快速方法的10,000个细胞的灵敏度相比，该方法每1毫升溶液可检测少至100个细菌细胞。

作者解释说，在他们最近的研究中，他和同事探索了“这种测定相对于传统APC方法的优势和限制，并进一步开发了在真实环境和食物基质中检测的方法”。“这项研究推动了SERS技术在环境和食品基质中的实际应用，”他们指出。