Люмінесцентні методи для мікробіологічного аналізу продуктів харчування
У природі існує багато природних біолюмінесцентних організмів, і механізми, завдяки яким деякі з цих істот випромінюють світло, були повністю охарактеризовані1. Сюди входять люциферин-люциферазна система бактерій, комахи (світлячки та жуки-клікуни) та медуза Aequorea victoria. По суті, біолюмінесценція передбачає перетворення хімічної енергії в енергію світла за допомогою ферменту, який зазвичай називають люциферазою.
Люциферази різних організмів каталізують різні реакції, але всі вони потребують кисню. Протягом багатьох років спостерігався великий інтерес до розробки додатків на основі біолюмінесценції2,3. Основною перевагою використання біолюмінесцентних систем як аналітичних інструментів є те, що надзвичайно низькі рівні активності ферментів можна виявити шляхом вимірювання випромінюваного світла. Сучасні прилади здатні виявляти поодинокі фотони як з тимчасовим, так і з просторовим розподілом; таким чином забезпечуючи точну інформацію про місце розташування та інтенсивність джерела світла4. Ще однією особливістю біолюмінесцентних систем, що робить їх чудовим дослідницьким інструментом, є майже абсолютна специфічність їх субстратів. Наприклад, для люциферази світлячка навіть незначні зміни в структурі АТФ та люциферину світлячка призводять до повної втрати ферментної активності, а отже, до втрати світла. Ця специфічність для субстратів дозволяє в реальному часі вимірювати активність люциферази in situ у дуже складних зразках без необхідності будь-якої попередньої обробки.
Біолюмінесценція АТФ
Найвідомішим серед біолюмінесцентних методів є АТФ-аналіз, заснований на активності люциферази світлячка (рис. 1). Цей аналіз був використаний для визначення біомаси і заснований на принципі, що всі живі клітини містять АТФ, а рівні АТФ пропорційні кількості наявних клітин. Таким чином, кількість світла, випромінюваного реакцією люцифераза/люциферин після вилучення АТФ з клітин, дає оцінку популяцій клітин. Цей аналіз застосовували для оцінки мікробного навантаження в різних продуктах харчування, включаючи молоко 5-10, птицю 11-14, м'ясо 15, 16 та продукти17. Результати можна отримати протягом приблизно 15 хвилин і забезпечити точну вказівку на те, чи перевищували показники заздалегідь визначені межі. Біолюмінесценція АТФ також використовувалася для моніторингу якості оброблюваних вод під час виробництва харчових продуктів 11, 18.
Вебінар: Ландшафт молочних альтернатив на рослинній основі та його технічні проблеми
З динамічно мінливими тенденціями та все більшою кількістю гравців, які входять до рослинних альтернатив молочної продукції, диференціація ринку стає ключовим фактором. Для вибору споживачів є багато товарів, і виділити їх важче, ніж будь-коли.
Мабуть, найбільш широко використовуваним застосуванням цієї технології є «Моніторинг гігієни АТФ». Це передбачає оцінку рівнів АТФ на мазках із навколишнього середовища, що безпосередньо пов’язано з чистотою поверхні19, 20. Існує кілька комерційних систем (рис. 2). Висловлено занепокоєння щодо інгібування люциферази у присутності дезінфікуючих засобів, що залишаються на поверхнях після санітарної обробки21-23. Одним елегантним способом подолання цієї проблеми є використання мутантних люцифераз із підвищеною стійкістю до дезінфікуючих засобів, що використовуються в промисловості24. У зв'язку з гігієнічним моніторингом було запропоновано, щоб ці тести також могли бути використані для оцінки потенціалу присутності алергенів на поверхнях, що контактують з продуктами.