Poprawa skuteczności obserwacji i analizy drobnoustrojów, takich jak pleśnie i bakterie
Drobnoustroje są wykorzystywane do produkcji żywności i leków. Dzieje się tak dlatego, że sfermentowana żywność i leki zawierające mikroorganizmy są korzystne dla ludzkiego organizmu. Jednocześnie rozwój niepożądanych drobnoustrojów może prowadzić do gnicia lub skażenia, obniżenia jakości produktów lub pogorszenia zdrowia konsumentów.
W tej części przedstawiamy podstawową wiedzę o pleśniach (grzybach strzępkowych) i bakteriach, a także prezentujemy najnowsze przykłady obserwacji i analizy mikroorganizmów przy użyciu naszego mikroskopu cyfrowego 4K, który zwiększa zaawansowanie i efektywność kontroli jakości żywności i farmaceutyków, zapewnienia jakości, badań i rozwoju.
- Reprezentatywne rodzaje drobnoustrojów
- Rozmiary drobnoustrojów, takich jak bakterie i grzyby, oraz problemy z ich obserwacją i analizą
- Przykłady zastosowania naszego mikroskopu cyfrowego 4K w obserwacji i analizie drobnoustrojów
- Mikroskop cyfrowy 4K zwiększa dokładność i wydajność obserwacji i analizy drobnoustrojów
Reprezentatywne rodzaje drobnoustrojów
Poniżej opisano reprezentatywne rodzaje drobnoustrojów, które są skutecznie wykorzystywane w produkcji żywności i farmaceutyków lub które mogą pogorszyć ich jakość.
Bakterie
Bakterie, czyli organizmy jednokomórkowe, z których każdy składa się z pojedynczej komórki biologicznej, są prokariotami, u których chromosomy (DNA) w komórce nie są zamknięte w otoczce jądrowej. Bakterie rozmnażają się przez replikację, o ile mają źródło pożywienia. Nazywa się to zdolnością do samoreplikacji. Typowe bakterie mają ok. 1 μm wielkości i można je obserwować pod mikroskopem.
Bakterie korzystne dla człowieka to bakterie kwasu mlekowego, Bacillus Subtilis natto i bakterie kwasu octowego. Typowe bakterie, które mogą wywoływać choroby u ludzi, to pałeczka okrężnicy, gronkowiec złocisty i prątek gruźlicy. Leki zabijające te bakterie w przypadku zakażenia to leki bakteriobójcze np. antybiotyki. Podczas kontroli jakości sprawdza się, czy żywność i inne podobne produkty zawierają bakterie, które mogą wywoływać choroby, i jak te bakterie rozwijają się z czasem.
Grzyby
Grzyby, do których należą m. in. pleśnie i drożdże, są rodzajem eukariotów, u których chromosomy (DNA) są zamknięte w otoczce jądrowej. Pleśnie są niekiedy wspólnie określane jako grzyby. Wielkość grzybów to ok. 5 μm, co plasuje je pomiędzy wielkością komórki ludzkiej i bakterii.
Grzyby strzępkowe
Grzyby strzępkowe, np. pleśnie, rosną w postaci strzępek. Strzępki są to włókniste struktury tworzące ciało grzyba.
Drożdże
Drożdże są rodzajem grzybów strzępkowych, ale o okrągłym kształcie, a nie utworzonym ze strzępek. Wiele drożdży rozkłada cukier na alkohol i dwutlenek węgla przy braku tlenu, a w obecności tlenu syntetyzuje różne aminokwasy. Dzięki tym zdolnościom drożdże od dawien dawna były używane do warzenia i produkcji miso, sosu sojowego, chleba i innych fermentowanych produktów. Reprezentatywne drożdże używane w praktyce to drożdże piwne, drożdże sake, drożdże winne, drożdże chlebowe i drożdże medyczne (drożdże suszone).
Pleśnie Koji
Pleśnie koji, pochodzące z Azji Wschodniej i Południowo-Wschodniej, to rodzaje grzybów strzępkowych, które stymuluje się do wzrostu w celu wykorzystania ich jako koji (materiał podobny do słodu). Wraz z drożdżami koji służy do warzenia sake oraz do produkcji innych produktów spożywczych i napojów. Pleśnie Koji rozkładają zboża - takie jak ryż, jęczmień czy soja - na cukier i aminokwasy, które następnie są rozkładane przez drożdże. Od dawien dawna Japonia produkuje różne fermentowane produkty i napoje — takie jak sake, miso, sos sojowy i ocet — wykorzystując właściwości pleśni koji.
Bakterie tworzące przetrwalniki
Bakterie tworzące przetrwalniki są odporne na obróbkę cieplną, dlatego nazywane są też bakteriami termodurycznymi. Typowe bakterie tworzące przetrwalniki, które mogą powodować zatrucia pokarmowe, to laseczka woskowa, laseczka zgorzeli gazowej i laseczka jadu kiełbasianego. Przetrwalnik bakterii jest zamknięty w twardej otoczce. Przetrwalniki powstają w środowiskach niegościnnych dla pleśni, takich jak środowisko suche, o wysokiej temperaturze lub słabo odżywcze dla pleśni. Przetrwalniki, które pozostają żywe w żywności po umyciu, ugotowaniu lub sterylizacji termicznej, mogą ją zepsuć lub spowodować zatrucie pokarmowe.
Rozmiary drobnoustrojów, takich jak bakterie i grzyby, oraz problemy z ich obserwacją i analizą
Poniższy rysunek pokazuje porównanie wielkości bakterii, grzybów i komórek ludzkich. Bakterie, z których każda ma prostą strukturę pojedynczej komórki, są tylko jedną dziesiątą wielkości komórek ludzkich, które mają złożone struktury. Grzyby, które mają chromosomy zamknięte w otoczce jądrowej, mają rozmiary pośrednie między komórkami ludzkimi a bakteriami.
- A
- Bakterie
- B
- Grzyby
- C
- Komórki ludzkie
- D
- Wirusy
Problemy związane z obserwacją i analizą drobnoustrojów
Bakterie i grzyby to bardzo małe drobnoustroje wielkości od 1 μm do 5 μm. Aby je ocenić, potrzebne są dokładne i trudne operacje, takie jak obserwacja hodowanych organizmów w powiększeniu za pomocą mikroskopów i obliczanie liczby organizmów przez precyzyjne zliczanie liczby powstałych mikroskopijnych kolonii.
Pierwszą rzeczą do wykonania przy takich operacjach jest zrobienie wyraźnych zdjęć celu w dużym powiększeniu i w optymalnych warunkach oświetleniowych. Wiele drobnoustrojów jest jednak bardzo przezroczystych, co zmniejsza ich kontrast na tle otoczenia. Grzyby strzępkowe rosną w trzech wymiarach, przez co trudno jest ustawić ostrość na całym polu widzenia, aby wyraźnie obserwować obiekt docelowy. Określenie warunków do obserwacji w dużym powiększeniu i dokładnej analizy ilościowej jest jeszcze trudniejsze w przypadku małych bakterii.
Czynności te zależą od umiejętności operatorów oraz ich doświadczenia w obserwacji i analizie. Nawet dla doświadczonych operatorów określenie warunków i uzyskanie wyników analizy wymaga wiele czasu i wysiłku. Z tego powodu trudno jest zapewnić zasoby ludzkie i kontrolować czas pracy.
Przykłady zastosowania naszego mikroskopu cyfrowego 4K w obserwacji i analizie drobnoustrojów
Do tej pory trudno było obserwować drobnoustroje za pomocą wyraźnych obrazów i spójnie je analizować.
Firma KEYENCE opracowała mikroskop, który rozwiązuje różne problemy i umożliwia zaawansowaną obserwację i analizę za pomocą prostych operacji.
Mikroskop cyfrowy 4K serii VHX wykorzystuje system optyczny, który łączy wysoką rozdzielczość z dużą głębią ostrości, matrycę 4K CMOS oraz system obserwacji, który zapewnia różne funkcje dzięki prostym operacjom.
Czytaj dalej, by zapoznać się z przykładami obserwacji i analizy drobnoustrojów, takich jak bakterie, pleśnie i drożdże, przy użyciu serii VHX.
Obserwacja bakterii
Niektóre bakterie, takie jak pałeczka okrężnicy (Escherichia coli) i gronkowiec złocisty (Staphylococcus aureus), mogą zaszkodzić zdrowiu, gdy zostaną wprowadzone do organizmu człowieka. Jednokomórkowe bakterie są małe, ich rozmiar to zaledwie 1 μm, toteż do obserwacji wzrostu ich kolonii konieczne są duże powiększenie i wysoki kontrast. Jednak przezroczyste bakterie utrudniają określenie warunków oświetlenia, co sprawia, że ich obserwacje wymagają dużych umiejętności i znacznej ilości czasu.
Mikroskop cyfrowy 4K serii VHX może tworzyć różne warunki oświetleniowe za pomocą jednego urządzenia. Ten mikroskop jest wyposażony w funkcję multioświetlenia, dzięki której automatycznie pobiera dane z wielu obrazów z oświetleniem wielokierunkowym po naciśnięciu jednego przycisku. Obserwację można rozpocząć szybko, po prostu wybierając obraz odpowiedni do tego celu. Funkcja ta nie tylko upraszcza określanie trudnych warunków, ale też znacznie skraca potrzebny na to czas.
Różne warunki oświetleniowe, takie jak przechodzące oświetlenie polaryzacyjne i oświetlenie częściowo współosiowe, są dostępne do obserwacji bakterii nisko skontrastowanych z tłem, które do tej pory były trudne do zaobserwowania.
Ponadto, funkcja HDR (High Dynamic Range — szeroki zakres dynamiczny) rejestruje wiele zdjęć przy różnych czasach otwarcia migawki, aby uzyskać obraz o wysokiej gradacji kolorów, umożliwia obserwowanie bakterii na obrazach o wysokiej rozdzielczości 4K i wysokim kontraście.
Obserwacja i automatyczna analiza bakterii
Mikroskop cyfrowy 4K serii VHX może płynnie przechodzić od obserwacji bakterii w dużym powiększeniu przy użyciu obrazu 4K o wysokiej rozdzielczości do automatycznej analizy.
Funkcja automatycznego pomiaru obszaru/zliczania automatycznie mierzy i oblicza szczegółowe wartości — takie jak średnia powierzchnia, odchylenie standardowe, wartość maksymalna, wartość minimalna, stosunek powierzchni i inne elementy związane z bakteriami w wybranym obszarze, a także dokładną liczbę, powierzchnię, obwód, maksymalną średnicę i minimalną średnicę bakterii — a następnie wyświetla te wartości na liście.
W wybranym obszarze można wykluczyć próbki, które nie są potrzebne, oddzielić próbki, które na siebie zachodzą, a także zastosować binaryzację według dowolnych progów, co umożliwia bardzo dokładną analizę i łatwą ocenę ilościową.
Co więcej, w urządzeniach serii VHX można bezpośrednio zainstalować program Excel, który umożliwia zapisywanie obrazów i wartości oraz układanie ich w dowolny szablon, tworząc automatycznie raport bez użycia komputera.
Funkcje te znacznie usprawniają szereg operacji, które do tej pory wymagały wiele czasu i wysiłku.
Obserwacja grzybów pleśniowych, w tym zarodników i strzępek
Mikroskop cyfrowy 4K serii VHX obsługuje różne warunki obserwacji za pomocą jednego urządzenia, umożliwiając obserwację przy użyciu obrazów 4K o wysokiej rozdzielczości. Funkcja multioświetlenia umożliwia obserwację w różnych warunkach oświetleniowych poprzez proste naciśnięcie przycisku. Duża głębia ostrości pozwala skupić się na całym trójwymiarowym obiekcie, takim jak przetrwalniki czy strzępki.
Poniżej przedstawiono przykłady obserwacji pleśni, ich przetrwalników i strzępek w różnych warunkach oświetleniowych, przy użyciu wysoce funkcjonalnych obiektywów i matrycy 4K CMOS, w które wyposażona jest seria VHX.
Automatyczne zliczanie kolonii drożdży
Mikroskop cyfrowy 4K serii VHX może rejestrować wyraźne obrazy 4K przy dużych powiększeniach, nawet w przypadku mikroskopijnych obiektów, takich jak kolonie drożdży.
Użycie funkcji automatycznego pomiaru obszaru/zliczania kolonii na zarejestrowanym obrazie o wysokiej rozdzielczości umożliwia automatyczne zliczanie kolonii i pomiar powierzchni na określonym obszarze z wysoką powtarzalnością. Dostępne są różne metody wyświetlania zarejestrowanych obrazów, na przykład podział, w którym kolonie w określonym obszarze są wyświetlane pojedynczo, wykres słupkowy rozkładu obszaru oraz binaryzacja przy dowolnych progach, co znacznie zwiększa efektywność pracy analitycznej.
W urządzeniach serii VHX można bezpośrednio zainstalować program Excel, który umożliwia zapisywanie danych bez użycia komputera. Można automatycznie utworzyć raport, wprowadzając do przygotowanego wcześniej szablonu liczbę bakterii obliczoną na podstawie zliczonych kolonii wraz z odpowiednim obrazem.
Seria VHX udostępnia te różne funkcje za pomocą prostych operacji, szybko obsługując szereg operacji związanych z oceną drożdży za pomocą jednej jednostki.
Obserwacja drobnoustrojów w płynach
Mikroskop cyfrowy 4K serii VHX potwierdza swoją wydajność i funkcjonalność za pomocą próbek w różnych warunkach.
Obrazy 4K pokazane poniżej są przykładami obserwacji drobnoustrojów w płynach. Nawet drobnoustroje w płynach mogą być wyraźnie obserwowane dzięki wbudowanemu podświetleniu, o ile znajdują się w przepuszczającym światło pojemniku, takim jak naczynie ze szklanym dnem. Dzięki wysokiej zdolności tego produktu do ustawiania ostrości można uchwycić wyraźne obrazy 4K niewypłukanych drobnoustrojów, nawet jeśli są one zmieszane z niewielką ilością obcych cząstek w płynach..
Mikroskop cyfrowy 4K zwiększa dokładność i wydajność obserwacji i analizy drobnoustrojów
Mikroskop cyfrowy 4K serii VHX rozwiązuje problemy związane z obserwacją i analizą drobnoustrojów o różnych rozmiarach i kształtach, umożliwiając zaawansowaną obserwację i analizę ilościową za pomocą prostych czynności.
Ten mikroskop może automatycznie wykonać serię operacji od określenia stanu i regulacji ostrości w obserwacji, przez zliczanie i pomiary w analizie, po tworzenie raportów — które są trudne i wymagają wiele czasu i wysiłku — za pomocą jednego urządzenia, eliminując nadmierną specjalizację i znacznie redukując wymagane godziny pracy.
Wysoka wydajność, funkcjonalność i użyteczność serii VHX może być wykorzystywana w różnych zastosowaniach — takich jak kontrola jakości, zapewnienie jakości, badania i rozwój — w produkcji żywności i farmaceutyków, a także w ilościowej ocenie drobnoustrojów.
Seria VHX jest wyposażona w wiele innych funkcji. Aby uzyskać dodatkowe informacje o serii VHX lub zadać pytanie, kliknij poniższe przyciski.
