压缩空气微生物试验装置与标准生物气溶胶取样方法的比较

客观的

压缩空气用于食品行业的许多过程中。它用作鲜冰淇淋等冰淇淋的成分，切片或切割软产品，并在填充产品之前打开包装。目前，食品制造商处于压力，以验证所有成分或监管依从性的过程的安全性，但遗憾的是，目前没有标准方法评估压缩空气的微生物含量。

压缩空气采样的难点在于采样前必须先对压缩空气进行减压。Andersen一级可行颗粒大小取样器是与美国国家职业安全与健康研究所(NIOSH)共同开发的一种冲击器，是环境保护局(EPA)批准的非压缩空气生物气溶胶取样方法。职业安全与健康协会(OSHA)和食品和药物管理局(FDA)¹。Andersen单级取样器有400个孔，直径为0.65μm，设计用于在大气压力下从空气中取样细菌气溶胶(图1)。CAMTU是由派克汉尼汾公司直接开发测试的压缩空气和收集细菌由于正压的压缩空气推动细菌在板(图2)。冲击应力水平可以影响微生物复苏琼脂和是依赖于细胞的速度压紧到琼脂以及设计和运行参数³。因此，很重要的一点是要对比标准方法(如Andersen采样器)来确定CAMTU的回收效率。

图1：安德森单级可行粒子采样器。（a）与培养皿（b）封闭装置的开放式装置，顶部有引脚点孔。该装置附接到校准的真空泵，其以0.9994CF / min的速率将空气通过销点孔拉到培养皿上（28.3L / min）。

图2:CAMTU设备。(A)关闭装置箭头显示入口(B)开启装置箭头显示进入气流。(C) CAMTU取样器侧视图示意图，显示取样室内的拟空气流动(D)利用CAMTU从压缩空气中气溶胶化的细菌中收集的luteus菌落。在这项研究中，使用一个可调压力调节器和一个0.007英寸的孔来调节40 psig的压力和1.6 CF/min的空气流速。

本项目的目的是比较新开发的压缩空气微生物测试单元(CAMTU)的压缩空气取样能力与参考Andersen单级可行颗粒大小取样器，用于回收高压雾化黄体微球菌细胞。

材料和方法

细菌培养

克阳性，非纺织菌细菌微观菌丝酸乙黄4698用作本研究的模型生物体。其他人已经使用该生物以比较来自气溶胶的细菌的恢复，并且通常具有圆形到略微细长的圆形形状，其直径在0.5-1μm之间（图3a）。在肉汤中生长后，这种生物体的细胞可以作为单细胞，四组（图3B中的4个细胞，图3B中的箭头）或丛（图3A和3B）存在。将细菌库存储存在-80℃，在10％甘油中。每个月，胰蛋白酶琼脂（TSA）倾斜接种来自冷冻股，并在32℃孵育18小时。这些工作培养倾斜储存在4˚C。通过将活性培养物接种成50ml胰蛋白酶肉汤（TSB）并在32℃下以搅拌（200rpm）产生18小时来制备每个实验的肉汤培养物。过夜培养中的初始细胞数通过稀释和螺旋镀层（螺旋生物体1）在TSA琼脂上测定，并在32μC下孵育过夜。使用自动化板数（Q-Count，Biotech）确定细胞数。

图3：微球体细胞的革兰氏染色剂。a）扫描电子显微照片的微球体细胞（扩大12,230倍：CDC公共健康图像库图像＃9757）b）克染色后Micorococcus细胞的光学显微镜图像。箭头表示这种有机体（扩大1000x）典型的Tetrad形成（扩大1000x，资料来源：斯科特K. Rose博士，纳帕谷学院，允许许可）

Andersen影响对Camtu的比较

仪器的设置如图1所示。一个生物气溶胶生成使用高压喷雾器和45 psi (310 KPa)气压超过一个集装箱的移动DRIERITE石膏干燥剂(w . a .哈蒙德DRIERITE Co,种子直感哦)系统中以去除多余的水分,然后连接回到40 psi (275 KPa)的空气移动通过旁路。在取样盒内，使用两个Andersen单级可行颗粒大小取样器，流速为0.9994 CF/min (28.3 L/min)¹，或使用CAMPTU直接取样，流速为16.1 CF/min (456 L/min)。

每个实验日，使用无菌雾化器，流速表和管道。无菌对照始终首先运行，然后向雾化器中加入单一浓度的细菌，并取样不同量的空气。根据实验，细菌在缓冲蛋白水（BD）中稀释，或者在TSB中直线使用。在对每个取样之前和之后，测量雾化器和接种物的重量，以跟踪在每个采样运行期间丢失的总体积。

从无菌对照品到最低无菌对照品取样:

1. 取样盒内琼脂平板无真空(平板无菌控制)
2. 取样盒内琼脂板，真空取样(最大取样体积)(本底空气控制微生物负荷)
3. 无菌缓冲蛋白水溶液（或TSB）在雾化器中，抽样盒中的空气取样（稀释剂无菌控制）
4. 在雾化器中（在TSG中稀释或在TSG中稀释），以及使用Andersen撞击器的采样箱中的减压空气对各种时间（32,64,128或256秒）的空气取样
5. 使用CAMTU设备从压缩空气中直接采样不同时间(20、40、80和160秒)。

“食品制造商面临着压力，需要验证所有成分或工艺的安全性，以符合监管要求，但不幸的是，目前没有标准方法来评估压缩空气中的微生物含量。” - Lynne Landsborough Ph.D.

与安德森撞击器的抽样

无菌TSA板放入乙醇消毒的安徒生冲击器单元中。对于每个测试,压缩空气被打开和系统(空气、喷雾器)运行1分钟和1.8升/分钟的流量测量,之后的真空泵安徒生撞将手动启动,然后关闭所需的时候使用定时开关后32,64,128,或256秒。两个单元同时运行，为每个采样时间提供重复。记录每次运行时的空气压力和流量。取样后，取出琼脂平板，用70%乙醇擦拭Andersen impactor和样品盒，加入新鲜平板。每次取样运行前后，都要对雾化器称重，以计算每次取样运行中雾化液体的近似体积。每次取样后，将使用过的液体取出，并替换为下一次取样的新鲜细菌溶液。在32˚C下培养24h。菌落计数采用自动平板计数系统(Q-count, Spiral Biotech)。

抽样与CAMTU

将无菌TSA板置于乙醇消毒CAMTU中。CAMTU设置与Andersen撞击器单元相同，除了而不是在盒子中的空气中解压缩空气，压缩空气直接连接到CAMTU。进入CAMTU的流量：1.6 CF / min和定时在空气中开始进入雾化器。调整CAMTU上的采样时间，以获得与Andersen撞击器采样的那些类似的空气量，并进行20,40,80或160秒。取样后，除去琼脂平板，用70％乙醇擦拭CamTU，加入新的板材。每次取样运行前后，都要对雾化器称重，以计算每次取样运行中雾化液体的近似体积。每次取样后，将使用过的液体取出，并替换为下一次取样的新鲜细菌溶液。使用单一的CAMTU单元，每个采样时间一式三份进行，每次运行都有雾化器中的新细菌溶液。以与Andersen撞击器单元描述的方式温育并计数。

“为了对压缩空气取样，首先 必须减压到大气条件下。“ - Lynne Landsborough Ph.D.

结果和讨论

压缩空气是食品加工的重要组成部分;然而，目前还没有确定压缩空气微生物负荷的标准方法。理想情况下，在食品加工环境中取样压缩空气的任何标准方法都应该是准确的、可重复的、快速的和廉价的，这需要最低限度的操作人员培训。该研究比较了CAMTU，一种琼脂撞击取样器，设计用于快速和方便地取样食品加工环境中的压缩空气，与Andersen单级取样器单元。

为了对压缩空气进行取样，首先必须将其减压到大气状态。现在市面上有一些空气取样装置，其中许多都有减压室，然后利用泵来取样压缩空气。这些单元通常是大型实验室工作台模型，这限制了它们在食品加工工厂环境中的用途。CAMTU的设计是让空气在一个悬浮在开放培养皿上的圆盘上减压(图2C)，压缩空气减压将微生物推进到琼脂表面，最终通过培养皿下的通道离开该单元。从琼脂表面恢复的菌落分布在整个琼脂表面，而不仅仅是在琼脂边缘(图2d)，说明在微生物取样过程中可能存在随机、紊流气流。

应该注意的是，在CAMTU的初步测试期间，我们观察到水分在我们的流量计（气溶胶中水分的指示）中积聚，而不是琼脂表面上的离散菌落，孵育后观察到涂片。为了解决这个问题，将气溶胶干燥剂干燥，以除去多余的水分，尽管在该步骤中可能已经除去一些细菌。基于这种观察，我们认为Camtu并不适用于采样具有高水平的水或其他液体的压缩空气。

CAMTU与Andersen单相采样器对气溶胶中细菌采样的效率进行了比较，使用的是M. luteus，系统如图4所示。本实验两次重复的结果见表1。在第一次复制中，CAMTU比Andersen冲击器多恢复了约17-50个CFU。在第二个复制中，两个恢复系统的执行情况相似。

图4：设置细菌雾化和采样系统

采样器采样

CAMTU的一个担忧是琼脂的高压空气影响可能会破坏和减少所恢复的细菌数量，但表1中提出的结果表明CAMTU与Andersen撞击者的M. Luteus相似恢复。

该研究表明，使用两种方法从压缩空气中类似地回收M.叶黄素。由于细菌孢子对雾化应力更耐受，因此我们假设Camtu也将对其他空气采样方法具有类似的细菌孢子回收率。本研究的一个潜在缺点是只有一个有机体，革兰氏阳性营养细菌用于测试。通常，革兰氏阴性细菌植物在雾化期间对应力更敏感，并且在琼脂收集时对结构损伤，如果从Andersen撞击器和Camtu中存在类似的恢复，它目前未知。本研究的另一个潜在缺点是气溶胶后细菌气溶胶不会“排出”，因此空气中的细菌细胞可能是高度充电的。当压缩空气被排出到HDPE采样箱中时，由于静电相互作用粘附，并且可以是通过静电相互作用的粘附而导致的一部分雾化细菌的可能性可能是实验误差的潜在来源。

CAMTU采样装置有可能成为测试压缩空气的微生物负荷的高贵工具。它具有简单和便携式的优点，在此不需要电源或外部电源，并且可用于在食品加工环境上采样压缩空气。

由于Camtu使用标准的培养皿进行取样，因此可以通过例如使用玫瑰孟加拉霉素琼脂进行不同类型的微生物隔离，以用于选择性收集酵母和霉菌的空气造成空气。

欲了解更多信息，请联系艾伦鱼，产品经理，过滤和膜式干燥机技术，派克汉尼汾公司集团。，电话。978-478-2736。

参考文献

¹。Jensen，P. A.，W.F.F. Todd，G. N. Davis和P. V.Carpino。1992年的评价八种生物溶胶采样器挑战自由细菌的气溶胶。是。IND。HYG。assoc。J.63：660-607。

²。Morring，K.L.，W.G.V.Verenson和M. D. Attafield。1983年。空气载有用的抽样：媒体的统计比较。是。IND。HYG。assoc。J.44：662-664。

³。Stewart，S.L.，S.A.Grinshpun，K.Willeke，S. Terzieva，V. Ulevicius和J. Donnelly。1995.抗冲击对琼脂表面微生物回收的影响。苹果。环境。微生物。61：1232-1239。

⁴。Torloni，M. 1962。雾化悬浮液离子浓度对微生物气溶胶稳定性的影响。生物科技生物期4：341-344。

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