[发明专利]一种基于浓缩计数的快速测量水中菌落总数的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及水中菌落测量，尤其是涉及一种基于浓缩计数的快速测量水中菌落总数的方法及装置。

背景技术

水的质量与安全向来是人们关心的重要问题。当今社会水质引起的事件越来越多。但水质测量有其特点和难点：1、即便是受污染的水体，细菌在水体中所占比例的绝对值仍很小；2、饮用水中，细菌数量非常微小。根据GB17324-2003[5]的规定，每毫升水中菌落总数小于20CFU(见表1)。

表1微生物指标

要对如此微小数量的物质进行测量，即便是精细的现代测试方法和设备均无法实现直接测量。通过培养方式提高细菌比例，加以反向推演测算方式，间接获取被测液体的细菌含量是目前水质测量的原则和基本方法。这导致现有测量方法和技术存在检测速度慢、操作复杂、无法在线实时检测、检测费用昂贵等问题。目前，正常检测时间需耗时24～48小时，低于24小时的方法属于快速检测法，但均难以满足人民生活、工业生产和政府公共卫生管理的需要。

低于1小时的超快速细菌总数检测方法，对其研究以及相关测量装置的研制变得十分迫切。

目前已报道的微生物检测方法有很多，但国际上普遍认可的标准方法是传统的培养计数法，其它新技术正逐渐发展与完善中。

1996年Hobson等将微生物检测技术分为生物电化学和非生物电化学两大类。前者包括阻抗，电导法、电势测定法、燃料电池技术、循环/方波伏安法、电流分析法等检测由微生物引起的电极间电荷转移信号的一类方法。后者包括干重、活菌计数和浊度等传统方法，还包括一些特殊技术，如：微量热法、荧光.抗体技术、辐射测量法、生物发光法、压电薄膜法等等，以及检测核酸、蛋白质、脂类衍生物、碳/磷酸盐、新陈代谢酶等细胞成分的方法。

2000年Ivnitski等又将细菌检测技术分为：培养计数法、显微镜观察计数法等一般方法；用压电晶体、阻抗仪、氧化还原反应、光学技术、量热法、超声波技术等检测物理量的方法：检测ATP(生物发光)、DNA、蛋白质、脂类衍生物(生物化学方法)、放射性同位素(辐射度量学)等细胞成分的方法。

2003年Alocilja和Radke分析了美国国内致病菌检测技术的市场前景。

2004年Deisingh和Thompson将检测传染性细菌的生物传感器，划分成：电化学方法、高频生物传感器(如压电晶体、表面超声技术SAW、石英晶体微天平QCM、表面等离子体共振SPR等)、光学生物传感器、电子鼻等四类。

2005年Noble和Weisberg对适用于海滨浴场水质分析的细菌快速检测方法进行了归纳，这些方法的特点是能在1小时内完成检测。根据各部分的目的，整个过程一般包括：捕捉目标菌和定量检测两步，此外为提高检测限，往往还先有一个预培养增菌过程。目标菌的捕捉可有三类方法：①单细胞识别，如用免疫测定技术、特殊分子探针；②核酸方法，如聚合酶链式反应PCR、定量PCR、NASBA：③酶/底物方法。最后的检测过程可利用光学、电化学或压电等原理实现。除上述基本方法外，文献重点分析了一些利用多种技术结合的具有实用前景的方法，如：双波长荧光测定法、免疫测定法、基于PCR技术的方法。

2007年Lazcka等分析总结了致病菌检测技术应用的现状与趋势，根据认知普遍性的高低，主要划分为PCR技术、培养与菌落计数法、ELISA技术、生物传感器、电泳技术等几大类。其中生物传感器按信号转换原理又有光学、电化学、压电等不同类型。

目前细菌总数的快速测量普遍运用阻抗法。该方法的实质在于：对不同的细菌进行一定时间的培养，以使培养基和电极间发生显著的性质变化。原因在于：用阻抗法检测下限为10³CFU，依据国标合格的饮用水细菌含量小于20CFU/mL。当菌落形成单位(CFU，Colony-Forming Units)值达到阻抗法检测下限及之后，检测值出现明显变化。计算检测起始时刻到发生明显变化所需时长，根据不同菌落生长规律计算式，可反向推出细菌总数初始值。但是，多种类细菌存在时，各菌种所占比例的不同将影响阻抗法的精度。

仔细分析，阻抗法存有两大缺陷：1.需要培养。这将导致一些列问题，如培养液选择、操作复杂、测试费用昂贵、无法在线直测等诸多问题；2.测量时间长，需以百分钟计算。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于浓缩计数的快速测量水中菌落总数的方法及装置。