색도계 탐지의 종이 기반의<em> 대장균</em><em> 살모넬라</em> SPP., 그리고<em> 리스테리아</em> 농업 다량의 물에서
Summary
A protocol involving integrated concentration, enrichment, and end-point colorimetric detection of foodborne pathogens in large volumes of agricultural water is presented here. Water is filtered through Modified Moore Swabs (MMS), enriched with selective or non-selective media, and detection is performed using paper-based analytical devices (µPAD) imbedded with bacterial-indicative colorimetric substrates.
Abstract
이 프로토콜은 농업 바다의 큰 볼륨에서 대장균, 살모넬라 종., 리스테리아 모노 사이토의 빠른 비색 검출 (10 L)에 대해 설명합니다. 여기에, 물은 박테리아를 집중, 플라스틱 카트리지로 둘러싸인 간단한 거즈 필터로 구성 멸균 수정 무어 면봉 (MMS)를 통해 필터링됩니다. 여과 후, 대상 박테리아에 대한 비 선택 또는 선택 enrichments는 MMS에서 수행됩니다. 대상 박테리아의 비색 검출을 위해, enrichments은 다음 박테리아 나타내는 기판에 내장 된 종이 기반의 분석 장치 (μPADs)를 사용하여 정량된다. 각각의 기판은 μPAD에 시각 (성적 검출)를 검출 할 수있다 착색 제품을 생성하는 목표 표시된 박테리아 효소와 반응한다. 대안 적으로, 반응 μPADs의 디지털 이미지는 일반적인 스캐닝 또는 사진 장치 생성 ImageJ에 소프트웨어, 알을 사용하여 분석 할 수있다결과를보다 객관적이고 표준화 된 해석 lowing. 생화학 검사 절차는 상기 세균 병원체를 확인하도록 설계되어 있지만, 효소 배경 미생물 또는 색채 기질의 분해에 의해 생성 된 경우에 가양가 발생할 수 있습니다. 따라서, 더 차별적 진단을 사용 확인이 필요하다. 그럼에도 불구하고,이 세균 농도 및 검출 플랫폼은 초기 검사 방법으로 사용을 정당화 (농도, 농축, 검출이 약 24 시간 내에서 수행된다), 저렴 (0.1 CFU / ㎖의 검출 한계)를 구분하기 쉬운, 그리고 급속 농업용 수의 미생물 학적 품질.
Introduction
그것은 인성 질병 에이전트가 식품 매개 질환의 부담을 줄이기 위해 필드 기반의 설정에서 신속하고 바람직하게 감지하는 것이 중요합니다. 인성 세균 병원균을 감지하는 일반적인 전략은 생화학 적 프로파일, 선택 및 차등 배양, 면역 분리 및 검출 및 분자 검출이 (가) 있습니다. 그러나, 이러한 방법은 산발적 인 오염에 의해 방해되고, 테스트 작은 샘플 크기는 인성 병원성 세균의 종종 낮은 농도는, 긴 처리 시간을 필요로, 및 / 또는 필드 설정을 적용 할 수 없습니다. 또한, 많은 음식 행렬의 화합물은 검출 및 진단 응용 프로그램을 억제합니다. 미생물 검출 가능성을 향상시키기 위해, 미국 식품 의약청 (예 세척수 관개 물 등) 농업용 수를 테스트하는 농산물의 큰 표면적과 접촉하거나 차량 역할도하는 것을 제안했다 P에 대한roduce 오염 식품 1 직접 테스트에 대한 실행 가능한 대안이다. 그럼에도 불구하고, 대표 농업용 샘플의 희석 효과와 결합 종종 낮은 자연 병원균 부담 병원균 농도의 샘플 준비 방법이 중요합니다. 이러한 방법은 물 (≥ 10 L), 적절한 병원균 농도 및 다운 스트림 탐지 전략과의 호환성 많은 양의 샘플이 필요합니다.
수정 무어 면봉 (MMS)는 물 2-4의 큰 볼륨 (≥ 10 L)에서 박테리아를 집중 사용, 저렴, 간단하고 견고한 장치입니다. MMS는 연동 펌프를 사용하여 카세트를 통해 펌핑 다량의 물에 대한 거친 필터 역할을 거즈로 채워진 플라스틱 카세트로 구성되어 있습니다. MMS 처리 리 미생물 등의 유기 및 무기 미립자 물질을 포착 세균 농도 (≥ 10 배 농도)의 비 차별적 방법pond 지폐 샘플. 그것은 MMS 기준 대상 미생물 농도의 우수한 효능 미생물 실트 점토 분획 또는 부유 물질 (3)의 유기 미세 골재에 부착 될 것으로 예상된다는 사실에 의해 설명 될 수 있다는 가능성이있다. MMS의 견고한 설계는 필터의 막힘, 많은 양을 처리 할 수없는, 높은 탁도 필터 샘플 및 높은 비용 등의 물에서 세균의 캡처 및 농도에 대한 다른 여과 방법과 관련된 대부분의 단점을 극복 할 수 있습니다. 이러한 이유로, FDA는 MMS의 이용은 환경 및 생산 관련 샘플 수집 절차 5 공식 절차에 혼입되는 것이 추천된다.
여기서, 방법은 농도, 농축하고, 대장균의 검출, 살모넬라 종. 및 농업 워터스 리스테리아 대해 설명한다. MMS는 BACT의 농도에 사용되는eria, 또한 선택 또는 비 선택 세균 농축을위한 용기로 사용됩니다. 세균 검출은 종이 기반의 분석 장치 (μPADs) 6를 사용하여 생화학 적으로 얻을 수있다. μPADs는 유체 네트워크 또는 포토 리소그래피, 잉크젯 인쇄, 스탬핑, 왁스가 7-11 인쇄 등의 다양한 방법을 사용하여 현장 시험으로 제조 할 수있다. 유체 디자인의 예는 시료 중심에 증착 된 이후에 샘플 또는 기판은 중심 (12)으로 모세관 작용에 의해 채널의 외측 저수지에서 뽑은되는 원위 저수지 또는 단일 채널 패턴으로 흐른다 수지상 채널 패턴 일 수있다. 이 프로토콜에 대한, 우리는 여기에서 테스트 한 미생물을 나타내는 효소에 의해 처리 할 수있는 발색 기판에 새겨 져 7 mm 직경의 왁스 종이 자리 배열에 사용하도록 선택했습니다 : 클로로 페놀 레드 β-D-갈 락토 (CPRG) 및 5 -에게 브로 모 -4 – 클로로 -3 – 인돌 릴의 β-D-글루 쿠로 니드 (X-Gluc)E.에 의해 생성 된 β-갈 락토시다 아제 및 β-글루 쿠로의 검출 대장균; 살모넬라 종에 의해 생성 된 C8-에스 테라 제의 발견을위한 5 – 브로 모 -6 – 클로로 -3 – 인돌 릴 카 프릴 (진홍색 카 프릴),. 포스파티딜 이노시톨 특이 적 포스 포 리파제 C의 검출 및 5 – 브로 모 -4 – 클로로 -3 – 인돌 릴-미오 – 이노시톨 포스페이트 (X-의 InP) (PI-PLC)에 의해 생성 L. 6 모노 사이토 겐. 따라서, 특정 세균의 존재는 복잡한 장비 또는 데이터 해석을위한 필요없이 시각적으로 관찰 할 수있다. 이러한 특정 대상 세균의 효소 기반의 비색 μPAD 검출의 민감도와 특이도는 이전에 6을 탐구하고있다. 또한, 이들 목표 세균 집적 농도 검출 방법의 민감도는 미생물 (미발표 데이터 및 비샤 외. 13)의 소정 레벨로 다량의 물 중에서 스파이 킹함으로써 평가 하였다.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 프로토콜은 E.를 검출하기위한 통합 방법을 개시 대장균, 살모넬라 균의 종., 그리고 L. 농업 물에 리스테리아 모노 사이토 겐. 여기에, 농업용 수의 큰 볼륨에서 박테리아의 MMS 농도 (10 L)을, 세균 농축과 결합하고, 세균성 나타내는 색채 감지 μPADs을 사용하고 있습니다. 세균 10 배 집중하는 동안 MMS 절차는 물 시료에서 높은 미립자 내용에 대응할 수있는 강력하고 최?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We gratefully acknowledge funding for this project from the USDA National Institute of Food and Agriculture grants 2009-01208 and 2009-01984.
Materials
| Agricultural water | Irrigation water, produce wash water, well water, etc. | ||
| Vinyl tubing | Wilmar | BN-CVT1005 | 1/4" inner diameter, 3/8" outer diameter, available at: http://www.wilmar.com |
| Modified Moore Swab cartridge | Lumiere Diagnostics | 11 ½ cm in length and 4 ½ cm in width, available at: http://www.lumierediagnostics.com. Alternativelly, a non-disposable version of the cartridge can be used (refer to the text) | |
| Cheesecloth | Chesapeake Wiper & Supply, Inc. | CC90 | Grade #90, 44 × 36 weave, available at: www.raglady.com |
| Household Bleach | Various | Sodium hypochlorite concentration approx. 6% | |
| Sodium thiosulphate 5-hydrate | Mallinckrodt Baker Inc | 8100-04 | |
| Manifold | Built in-house | Optional, device can be constructed from PVC pipes and appropriate fittings | |
| Peristaltic pump | Micron Meters | RPP1300 | Available at: http://www.micronmeters.com |
| Serological pipette | Various | Disposable, 10ml | |
| Universal preenrichment broth | Difco | 223510 | |
| Buffered peptone water | Difco | 218105 | |
| Salmonella supplement | Biomérieux Industry | 42650 | http://www.biomerieux-usa.com |
| VIDAS UP Listeria (LPT) Broth | Biomérieux Industry | 410848 | http://www.biomerieux-usa.com |
| Vancomycin | Sigma-Aldrich | 861987 | http://www.sigmaaldrich.com |
| Pipet-Aid | Various | Drummond DP-110 used here | |
| Shaking incubator | Various | Excella E25, New Brunswick Scientific used here | |
| Micropipette | Various | 10 μl, 1 ml | |
| Micropipette tips | Various | Barrier, 10 μl, 1 ml | |
| 1.5 microcentrifuge tubes | Various | RNase- and DNase- free | |
| Probe sonicator | Q Sonica LLC | XL-2000 series | |
| µPADs | Avant | Wax printed 7 mm diameter circles, with 4 pt line thickness. Contact Dr. Charles Henry for additional information | |
| HEPES [N-(2-Hydroxyethyl)piperazine-N′-2-ethanesulfonic acid] | Sigma-Aldrich | H3375 | |
| Bovine serum albumin | Sigma-Aldrich | A8022 | |
| Chlorophenol red-galactopyranoside (CPRG) | Sigma-Aldrich | 59767 | |
| 5-Bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-glucuronide (X-Gluc) | Sigma-Aldrich | B8174 | |
| 5-bromo-6-chloro-3 indolylcaprylate (magenta caprylate) | Sigma-Aldrich | 53451 | |
| 5-Bromo-4-chloro-myo-inositol phosphate (X-InP) | Sigma-Aldrich | 38896 | |
| Petri dishes, polystyrene 100mm by 15 mm | Various | Sterile | |
| Flat bed scanner | Various | Xerox USB scanner | |
| ImageJ software | National Institutes of Health | http://rsb.info.nih.gov/ij/ |
References
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- Bisha, B., Pérez-Méndez, A., Danyluk, M. D., Goodridge, L. D. Evaluation of Modified Moore swabs and continuous flow centrifugation for concentration of Salmonella and Escherichia coli O157:H7 from large volumes of water). J Food Prot. 74, 1934-1937 (2011).
- Sbodio, A., Maeda, S., Lopez-Velasco, G., Suslow, T. V. Modified Moore swab optimization and validation in capturing E. coli O157:H7 and Salmonella enterica in large volume field samples of irrigation water. Food Res Int. 51, 654-662 (2013).
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- . . Solicitation Number: FDA-SS-1116253. , (2013).
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