من المحتمل أن يكون تفشي الأمراض المنقولة بالغذاء والتقديرات الجديدة حول الأمراض المنقولة بالغذاء من مركز السيطرة على الأمراض والوقاية منها أو CDC هو الدافع الذي حفز الإصدار الأخير لمشروع قانون سلامة الأغذية S.510. وكجزء من هذا التشريع ، سيُطلب من إدارة الغذاء والدواء (FDA) وضع لوائح جديدة لسلامة المنتجات لمنتجي الفواكه والخضروات الأكثر خطورة. هذا الشعور المتزايد بالحاجة الملحة للأغذية الآمنة جعل مزارعي الأغذية والمعالجات يعيدون تقييم خياراتهم لاختبار الطعام في المصدر أو في الميدان.
تقنيات الاختبار الحالية
استخدم المزارعون والمعالجات تاريخياً واحدة من ثلاث طرق لاختبار البكتيريا: أنظمة مراقبة نظافة الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP) ، واختبار الثقافة ، واختبار تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR).
تقوم أنظمة مراقبة نظافة الأدينوزين ثلاثي الفوسفات باختبار جزيء ATP الموجود في جميع المواد العضوية. تقيس فحوصات ATP ATP من الخلايا الحيوانية والنباتية وكذلك البكتيريا الحية أو الميتة أو الخميرة أو العفن. يمكن استخدام هذا الاختبار على الأسطح غير العضوية لتحديد النظافة ويتطلب وجود 10,000 إلى 100,000 بكتيريا لإنتاج ما يكفي من ATP مما يؤدي إلى اكتشاف إيجابي للبكتيريا.
اختبار الثقافة هو اختبار معملي يحدد البكتيريا أو الخميرة التي قد تكون موجودة في عينة معينة. تتطلب فحوصات المزرعة حضانة العينة لفترة محددة ، عادة من 24 إلى 48 ساعة ، لإعطاء البكتيريا فرصة للنمو لتحديد وجودها. هذا يتطلب إرسال العينة إلى المختبر.
PCR هو اختبار يستخدم الحمض النووي لاختبار البكتيريا ومسببات الأمراض المختلفة. تقوم هذه العملية بتضخيم قطعة من الحمض النووي لتوليد آلاف إلى ملايين النسخ. إنها دقيقة للغاية وتستغرق ما بين 12 ساعة و 26 ساعة.
مشاكل متأصلة
التقنيات الحالية لها عيوب تجعلها غير فعالة لأغراض منتجي الأغذية ويمكن أن تؤدي الاختبارات غير الفعالة إلى تلوث الأغذية والمرض وفقدان الإيرادات وغير ذلك الكثير.
يقوم ATP باختبار وجود جزيء ATP الموجود في جميع المواد العضوية. هذا يعني أن اختبار ATP الإيجابي يؤكد فقط وجود المادة العضوية - وليس بالضرورة البكتيريا. هذا الاختبار هو في الواقع اختبار للنظافة ، أو أن السطح خالٍ من أي مادة عضوية حية أو ميتة. نظرًا لأنه يختبر المواد العضوية ، فلا يمكن استخدامه على الطعام لأن الطعام عضوي. بالإضافة إلى ذلك ، لا يمكن لمقايسة ATP اكتشاف الأغشية الحيوية ، وهي منتج ثانوي لزج للكائنات الحية التي يمكن أن تخفي البكتيريا الحية. هناك مشكلة أخرى في اختبار ATP وهي إنتاج ما يكفي من ATP لإنشاء اختبار إيجابي ، وستحتاج البكتيريا إلى عدد لا يقل عن 10,000 بكتيريا.
تعتبر اختبارات الثقافة بشكل عام دقيقة تمامًا ، لكن الطريقة تتطلب حضانة البكتيريا لمدة 24 ساعة إلى 48 ساعة للتحقق من وجود البكتيريا. هذا يعني أن العينة يتم إرسالها إلى المختبر في فترة الحضانة هذه ويقرأ الاختبار الفني المدرب. تؤدي الحاجة إلى العمل المخبري إلى زيادة التكلفة التي يتحملها المستخدم النهائي ويزيد الوقت الإضافي من فرص انزلاق الطعام الملوث خلال العملية.
تتطلب فحوصات تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) ، على الرغم من دقتها العالية ، أن يقوم المنتج بشحن العينة إلى مختبر حيث يستخدم فني مدرب معدات باهظة الثمن لمعالجة الاختبار. يتكون الاختبار نفسه من عدة خطوات معقدة ، إضافة إلى التكاليف التي يتحملها منتج الغذاء. تتطلب فحوصات PCR مرحلة تخصيب تستغرق ما بين 8 ساعات و 20 ساعة ، بالإضافة إلى ساعة واحدة إلى 1 ساعات للاختبار الفعلي. تؤدي الخطوات المضافة والوقت إلى زيادة التكاليف وفرص انتقال تلوث الطعام دون أن يلاحظها أحد.
اختبار الإنزيم
كان علماء الأحياء الدقيقة يدرسون ويستخدمون الإنزيمات للكشف عن البكتيريا منذ أوائل الخمسينيات من القرن الماضي. توقف الكثير عن استخدام طرق الإنزيم وتحولوا إلى تقنيات اختبار تضخيم الحمض النووي (NAAT) في السبعينيات والثمانينيات. منذ ذلك الوقت ، ومع ذلك ، أدى البحث المستمر عن الإنزيمات إلى اكتشاف إنزيمات بكتيرية محددة مرتبطة بالعديد من الكائنات الحية الدقيقة المختلفة. أدت هذه المعلومات إلى تطوير ركائز مسجلة الملكية يمكنها التعرف على إنزيمات معينة وربطها بأنزيمات معينة تنبعث من بكتيريا معينة. مع هذه المعلومات الجديدة ، تم تطوير الاختبارات للاستفادة من ركائز الملكية التي عندما تتحلل بالماء بواسطة إنزيم ينتج عنها مضان يمكن قراءته إما بواسطة مقياس التألق أو عن طريق إضافة كاشف لإنتاج تفاعل قياس الألوان.
يجب أن تجد أنظمة التشخيص الأخرى خلية البكتيريا نفسها عن طريق تنمية العينة في الثقافات ، أو تكرار الحمض النووي باستخدام نظام PCR / NAAT. ستستغرق هذه الأساليب ، في معظم الحالات ، أكثر من يوم للحصول على النتائج من وقت جمع العينات وتتطلب فنيين مختبرات مدربين ومعدات باهظة الثمن. باستخدام منهجية الكشف عن الإنزيم ، يمكن للبكتيريا أن تنتج آلاف جزيئات الإنزيم ، مما يزيد من احتمالات ووقت اكتشافها بمعدل أسرع بكثير من أي طرق أخرى للكشف.
أطقم الكشف عن الإنزيمات البكتيرية
باستخدام هذه المنهجية ، يمكن استخدام مجموعات الكشف عن الإنزيمات البكتيرية ، والتي تأتي إما في مجموعات المسحات اليدوية أو مجموعات مقياس التألق الرقمية المحمولة باليد ، في هذا المجال لاختبار الأسطح والأطعمة من أجل الكائنات الحية الكلية ، والبكتيريا سالبة الجرام (Enterobacteriaceae). تؤكد الاختبارات وجود أو عدم وجود بكتيريا أعلى من مستويات الخلفية الطبيعية مع النتائج على الفور في 20 دقيقة. الاختبارات سهلة الأداء ، ولا تتطلب أي معدات إضافية ، كما أنها تكتشف البكتيريا المختبئة في الأغشية الحيوية. تزيد الدقة عن 98 بالمائة في حالة وجود أكثر من 1,000 كائن حي في كل شريط اختبار مقارنة بالطرق التقليدية. تم تصميم المجموعات لتكون بمثابة أداة فحص للبحث عن "النقاط الساخنة" التي تحتوي على مستويات غير مقبولة من التلوث البكتيري. نظرًا لأنها غير مكلفة وسريعة وسهلة الاستخدام ، يمكن إجراء المزيد من المراقبة والاختبار بشكل متكرر.
الفوائد
تتمتع فحوصات الكشف عن بكتيريا الإنزيم بالعديد من الفوائد مقارنة بالثقافة القياسية ومقايسات ATP و PCR بما في ذلك السرعة الأسرع وسهولة الاستخدام والدقة العالية والتكلفة المنخفضة والقدرة على اكتشاف الأغشية الحيوية. توفر فحوصات الإنزيم نتائج في أقل من 20 دقيقة من العينة إلى النتيجة وتتوفر النتائج في الميدان أو في الموقع لأنها لا تتطلب إرسال العينات إلى المختبر. تستخدم مقايسات الثقافة أو تفاعل البوليميراز المتسلسل معدات متخصصة وفنيين مدربين حيث لا تفعل المقايسات ، مما يجعلها أداة فحص فعالة ومنخفضة التكلفة لمزارعي الأغذية ومعالجتها.
الخلاصة
تعتبر مقايسات الثقافة الحالية و ATP و PCR باهظة الثمن وبطيئة ومرهقة. يوفر استخدام الكشف عن الإنزيمات لتحديد البكتيريا في الحقل طريقة دقيقة وسريعة وغير مكلفة للكشف عن المستويات الخطيرة من التلوث البكتيري. إن امتلاك أداة فحص منخفضة التكلفة يعني أنه يمكن للمستخدمين إجراء الاختبار في كثير من الأحيان وبالتالي زيادة معدل نجاح التقاط التلوث البكتيري قبل أن يجد طريقه إلى المستهلك.