微生物计量技术研究进展及发展趋势

隋志伟; 王梓权; 刘思渊; 傅博强; 张玲; 李浩

doi:10.12338/j.issn.2096-9015.2020.9036

微生物计量技术研究进展及发展趋势

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.9036

中国计量科学研究院，北京 100029

基金项目: 国家重点研发计划项目(2017YFF0204602)；国家市场监督管理总局科技计划项目（2019MK114）；中国计量科学研究院基本科研业务费项目(AKY1818，AKY1958)

详细信息

作者简介:
隋志伟（1980—），中国计量科学研究院副研究员，研究方向：微生物计量，邮箱：suizhw@nim.ac.cn

计量
- 文章访问数: 623
- HTML全文浏览量: 320
- PDF下载量: 104
- 被引次数: 0
出版历程
- 网络出版日期: 2021-04-21
- 刊出日期: 2021-07-08

Research Progress and Development Trend of Metrological Techniques for Microbiology

National Institute of Metrology, Beijing 100029, China

摘要

摘要: 综述了微生物测量的需求和国内外微生物计量研究的发展现状。重点介绍了微生物精准测量技术研究和微生物标准物质的研究进展，结合实际案例详细介绍了微生物计量在食品安全、生物制药、生物安全防护性能评价等领域发挥的重要技术支撑保障作用，并展望了微生物计量技术未来的发展趋势，旨在为后续微生物计量研究提供一定的参考与借鉴。
- 微生物 /
- 计量技术 /
- 流式分析技术 /
- 精准测量 /
- 标准物质
Abstract: This paper reviews the requirements of microbial measurement and the current development of metrological techniques for microbiology in domestic and overseas. Firstly, this paper focuses on the development of microbial precision measurement technology and microbial reference materials. Combined with actual cases, an important role of metrological techniques for microbiology is demonstrated in the application of several fields, including food safety, biopharmaceutical, biological safety protection performance evaluation and so on. Finally, the development trend of the microbiology metrology is prospected to provide reference for subsequent study in future.
- microbiology /
- metrological techniques /
- flow cytometry /
- precision measurement /
- reference materials

HTML全文

图 1 基于免疫荧光标记和流式分析技术的微生物测量方法原理图

Figure 1. Schematic diagram of microbiology measurement method based on immunofluorescence and flow cytometry

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 2 不同波长下的电容值与活菌浓度的关系

Figure 2. The relationship between the capacitance and the concentration of viable microbes at different wavelengths

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 3 电容法与流式分析结果之间的线性关系

Figure 3. Linear relationship between the results of electrode method and flow cytometry

下载: 全尺寸图片幻灯片

表 1 国际微生物计量比对项目

Table 1. International comparison projects of microbiology metrology

编号	对比内容	主导单位
CCQM¹-P205	饮用水中膜完整性大肠杆菌测量比对	中国计量科学研究院
APMP²-QM.P35	饮用水中大肠杆菌的定量测量比对	中国计量科学研究院
ACRM³	奶粉中大肠杆菌活菌标准物质平板计数协同定值比对	中国计量科学研究院
CCQM-Con2	微生物16S rDNA测序比对	美国国家标准与技术研究院
CCQM-PQ01	微生物平板培养计数测量比对	澳大利亚国家计量院
注：¹国际计量局物质的量咨询委员会（CCQM）；²亚太计量规划组织（APMP）；³亚洲标准物质联合研发组织（ACRM）。

下载: 导出CSV

表 2 中国计量科学研究院研制的微生物活菌标准物质

Table 2. Reference materials of viable microbes developed by National Institute of Metrology, China

标准物质名称	编号	标准值（CFU/mL或CFU/g）	扩展不确定度（CFU/mL或CFU/g，k=2）
枯草芽孢杆菌芽孢计数标准物质	GBW 09858	5.4×10⁸	1.3×10⁸
	GBW 09859	5.2×10⁶	1.3×10⁶
	GBW 09860	5.3×10⁴	1.4×10⁴
粘质沙雷氏菌标准物质	GBW(E)090824	1.07×10¹⁰	0.20×10¹⁰
奶粉中沙门氏菌计数标准物质	GBW(E)100586	8.1×10³	1.2×10³
奶粉中阪崎肠杆菌计数标准物质	GBW(E)100585	3.0×10³	0.4×10³
奶粉中菌落总数标准物质	GBW(E)100590	3.3×10³	0.5×10³
	GBW(E)100591	3.2×10⁴	0.4×10⁴
	GBW(E)100592	3.2×10⁵	0.4×10⁵
奶粉中金黄色葡萄球菌计数标准物质	GBW(E)100587	2.4×10³	0.6×10³
	GBW(E)100588	2.4×10⁴	0.6×10⁴
	GBW(E)100589	3.2×10⁵	0.4×10⁵
奶粉中大肠杆菌标准物质	GBW(E)091094	7.8×10¹	1.3×10¹
	GBW(E) 091095	5.5×10²	1.1×10²
	GBW(E) 091096	7.3×10³	1.4×10³
淀粉中金黄色葡萄球菌标准物质	GBW(E)091091	8.4×10²	1.4×10²
	GBW(E) 091092	8.7×10³	1.4×10³
	GBW(E) 091093	4.9×10⁴	0.9×10⁴

下载: 导出CSV

参考文献(27)

[1]	微生物学名词[J]. 中国科技术语, 2012, 14(3): 63-64.
[2]	隋志伟. 鲜牛奶背后的计量故事[J]. 中国计量, 2018(5): 68-69.
[3]	National Research Council, Division on Engineering and Physical Sciences, Space Studies Board, Commission on Physical Sciences, Mathematics, and Applications, Steering Group for the Workshop on Size Limits of Very Small Microorganisms. Size Limits of Very Small Microorganisms[M]. National Academies Press, 1999.
[4]	曹茂开, 汪美先. 科赫氏法则在现代医学中的新思考[J]. 医学与哲学, 1991(12): 8-10.
[5]	张娜, 任丹, 李玉静. 关于乳与乳制品中细菌总数的检测技术研究[J]. 现代食品, 2018(13): 81-82.
[6]	Liu S, Sui Z, Lin J, et al. Rapid detection of single viable Escherichia coli O157: H7 cells in milk by flow cytometry[J]. Journal of Food Safety, 2019, 39(4): e12657.
[7]	Buzatu D A, Moskal T J, Williams A J, et al. An Integrated Flow Cytometry-Based System for Real-Time, High Sensitivity Bacterial Detection and Identification[J]. PLoS ONE, 2014, 9(4): e94254. doi: 10.1371/journal.pone.0094254
[8]	BIPM. ad hoc Steering Group on Microbial Measurements (MBSG) [ER/OL]. https://www.bipm.org/en/committees/cc/wg/mbsg.html.
[9]	BIPM. CCQM Working Group on Cell Analysis (CCQM-CAWG) [ER/OL]. https://www.bipm.org/en/committees/cc/wg/cawg.html#members.
[10]	Da Silva S M, Vang L K, Olson N D, et al. Evaluation of microbial qPCR workflows using engineered Saccharomyces cerevisiae[J]. Biomolecular detection and quantification, 2016(7): 27-33.
[11]	PTB. Antimicrobial resistance [ER/OL]. https://www.ptb.de/cms/ptb/fachabteilungen/abt8/fb-83/ag-832/antimikrobielle-resistenz.html.
[12]	刘思渊, 古少鹏, 隋志伟, 等. 流式分析技术快速定量检测牛乳中大肠杆菌O157: H7[J]. 食品科学, 2018, 39(6): 302-306.
[13]	程小艳, 武会娟. 流式细胞术最新进展及临床应用[J]. 中国免疫学杂志, 2019, 35(10): 1271-1276. doi: 10.3969/j.issn.1000-484X.2019.10.026
[14]	Wang B, Liu S, Sui Z, et al. Rapid Flow Cytometric Detection of Single Viable Salmonella Cells in Milk Powder[J]. Foodborne Pathogens and Disease, 2020, 17(7): 1-12.
[15]	范培蕾, 赵雨佳, 梁亮, 等. 生物医学标准物质的发展与挑战[J]. 计量技术, 2019(10): 58-61. doi: 10.3969/j.issn.1000-0771.2019.10.17
[16]	薛蕾, 隋志伟, 张玲, 等. 金黄色葡萄球菌标准物质的研制[J]. 食品科学, 2015, 36(8): 44-48.
[17]	薛蕾, 林婧, 隋志伟, 等. 大肠杆菌定量检测用标准物质的研制[J]. 计量学报, 2015, 36(6): 652-656. doi: 10.3969/j.issn.1000-1158.2015.06.22
[18]	赵军. 我国食品安全现状及检测新技术的应用[J]. 中国食品, 2019(Z1): 244-245.
[19]	吴清平, 李玉冬, 张菊梅. 常见食源性致病菌代谢组学研究进展[J]. 微生物学通报, 2016, 43(3): 609-618.
[20]	国家计划生育和卫生委员会. 食品安全国家标准食品中致病菌限量: GB 29921-2013 [S]. 北京, 2013.
[21]	国家计划生育和卫生委员会, 国家食品药品管理总局.食品安全国家标准食品微生物学检验沙门氏菌检验: GB 4789.4-2016[S].北京, 2016.
[22]	Daniel J. Laverty, Alexandria L. Kury, Dmitry Kuksin, et al. Automated quantification of budding Saccharomyces cerevisiae using a novel image cytometry method[J]. Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology, 2013, 40(6): 581-588.
[23]	冯端, 胡博, 张国城. 水质生物毒性监测仪技术及性能指标研究进展[J]. 计量技术, 2019(10): 50-54. doi: 10.3969/j.issn.1000-0771.2019.10.15
[24]	王泽建, 王萍, 张琴, 等. 微生物发酵过程生理参数检测传感器技术与过程优化[J]. 生物产业技术, 2018(1): 19-32.
[25]	王晓阳, 张晓辉, 范培蕾. Ⅱ级生物安全柜计量检测方法与检测结果评价[J]. 计量技术, 2019(10): 68-72. doi: 10.3969/j.issn.1000-0771.2019.10.20
[26]	刘静, 孙燕荣. 我国实验室生物安全防护装备发展现状及展望[J]. 中国公共卫生, 2018, 34(12): 1700-1704. doi: 10.11847/zgggws1121048
[27]	刘苢, 刘义平, 张孝华, 等. 生物安全柜校准方法研究[J]. 计量与测试技术, 2020, 47(2): 45-48.