Tehnici luminescente pentru analiza microbiologică a alimentelor
Există multe organisme natural bioluminescente existente în natură și mecanismele prin care unele dintre aceste creaturi emit lumină au fost pe deplin caracterizate1. Acestea includ sistemul luciferină-luciferază al bacteriilor, insectelor (licuricii și gândacilor-clic) și meduzele Aequorea victoria. În esență, bioluminiscența implică conversia energiei chimice în energie luminoasă de către o enzimă, denumită în mod obișnuit luciferază.
Luciferazele din diferite organisme catalizează reacții diferite, dar toate necesită oxigen. De-a lungul anilor a existat un mare interes în dezvoltarea aplicațiilor bazate pe bioluminiscență2,3. Un avantaj major al utilizării sistemelor bioluminescente ca instrumente analitice este că nivelurile extrem de scăzute de activitate enzimatică pot fi detectate prin măsurarea luminii emise. Instrumentele moderne sunt capabile să detecteze fotoni unici cu distribuție temporală și spațială; oferind astfel informații exacte despre locația și intensitatea sursei de lumină4. O altă caracteristică a sistemelor bioluminescente care le face un instrument de investigație excelent este o specificitate aproape absolută pentru substraturile lor. De exemplu, pentru luciferaza cu licurici, chiar și modificări minore în structura ATP și luciferină cu licurici duc la o pierdere totală a activității enzimatice, ceea ce duce la o pierdere a emisiilor de lumină. Această specificitate pentru substraturi permite măsurarea în timp real a activității luciferazei in situ în probe foarte complexe, fără a fi nevoie de nici un pre-tratament.
Bioluminiscență ATP
Cea mai cunoscută dintre metodele bioluminescente este testul ATP, bazat pe activitatea luciferazei cu licurici (Figura 1). Această analiză a fost utilizată pentru a determina biomasa și se bazează pe principiul că toate celulele vii conțin ATP, iar nivelurile de ATP sunt proporționale cu numărul de celule prezente. Astfel, cantitatea de lumină emisă de reacția luciferază/luciferină după extragerea ATP din celule oferă o estimare a populațiilor de celule. Această analiză a fost aplicată pentru a estima încărcătura microbiană într-o varietate de alimente, inclusiv lapte 5-10, carne de pasăre 11-14, carne 15, 16 și produse17. Rezultatele pot fi obținute în aproximativ 15 minute și oferă o indicație exactă dacă numărul a depășit pragurile prestabilite. Bioluminiscența ATP a fost, de asemenea, utilizată pentru a monitoriza calitatea apelor de procesare în timpul fabricării alimentelor 11, 18.
Webinar: peisajul alternativelor lactate pe bază de plante și provocările sale tehnice
Odată cu schimbarea dinamică a tendințelor și din ce în ce mai mulți jucători care intră în diferențierea pieței de produse lactate pe bază de plante, devine o cheie. Există o mulțime de produse pentru care consumatorii pot alege și este mai dificil ca niciodată să ieși în evidență.
Probabil că cea mai utilizată aplicație a acestei tehnologii este „Monitorizarea igienei ATP”. Aceasta implică evaluarea nivelurilor de ATP pe tampoane de mediu care se referă direct la curățenia suprafeței19, 20. Sunt disponibile mai multe sisteme comerciale (Figura 2). S-a ridicat îngrijorarea cu privire la inhibarea luciferazei în prezența dezinfectanților rămași pe suprafețe după igienizare21-23. O modalitate elegantă de a depăși această problemă este utilizarea luciferazelor mutante cu rezistență crescută la dezinfectanții utilizați în industrie24. Într-o răsucire a monitorizării igienei, sa propus ca aceste teste să poată fi utilizate și pentru a evalua potențialul prezenței alergenilor pe suprafețele de contact cu alimentele.