光电子·激光第25卷第4期2014年4月Vol.25No.4April 2014Journal of Optoelectronics·Laser一种新型水质细菌总数快速检测仪的研制刘军涛，罗金平1，高嘉乐”，刘晓红12，蔡新霞1*（1.中国科学院电子学研究所传感技术联合国家重点实验室，北京100190；2.中国科学院研究生院，北京100080；3.河南省新乡市质量监督检测中心，河南新乡453000)摘要：为实现自然水细菌总数快速检测的需求，基于三磷酸腺苷（ATP)生物发光法，研制了K2010型水质细菌总数快速检测仪。采用研制的快速检测仪分别对大肠杆菌标准品和太湖水实际样品进行了检测。此检测仪集成高精度AD转换器件，以小型光电倍增管（PMT）为光电转换器件，通过合理的电路、光路设计，结合实验室的自制试剂，实现了对自然水环境中细菌总数的快速检测：并可以通过GPS模块进行定位，将位置信息和检测结果通过GPRS模块传到远程终端。对大肠杆菌标准品进行检测的结果表明，在4.6X1014.67X107CFU/mL范围内，相关性达到0.9515.检测下限达到46CFU/mL，满足水质细菌总数检测需求。针对自然水环境检测的需求，对3种不同的水处理方法进行了比较分析，在此基础上分别在夏季和冬季对太湖水进行了采样和检测。结果表明，夏季，采集到23个样本，与国标法对比发现，在102-105CFU/mL浓度范围内两者相关系数R=0.9169；冬季采集到40个样本，水中细菌浓度较低（在101~104CFU/mL之间）。检测结果说明，研制的K2010检测仪能正确区分富营养水质和贫、中营养水质，且检测速度快，准确度较高，重复性良好，可在水环境监测中用于水质细菌的快速筛查。关键词：细菌总数；生物发光：快速检测：三磷酸腺苷（ATP)中图分类号：TH776文献标识码：A文章编号：1005-0086(2014)04-0664-05Development of a novel rapid detecting instrument for bacteriafrom natural waterLIU Jun-tao',LUO Jinrping',GAO Jia-le,LIU Xiao-hongl-2,CAI Xin-xial*(l.StateKey Laboratory of TransducerTechnologyInstituteof Electronics,Chinese Academyof Sciences,Beijing100190,China;2.GraduateSchool of ChineseAcademyof Science.Beijing 100080,China;3.HenanprovinceXinx-iang Quality Supervision and Test Center,Xinxiang 453000,China)Abstract:An optical instrument for rapid detection of bacteria from natural water is presented in this paper,which is based on the principle of adenosine triphosphate (ATP) bioluminescence reaction. The E.coli and real samples from Taihu Lake were tested by the optical instrument,and results were comparedwith TBC results provided by plate counting.The instrument integrated with highrprecision AD convert-er and a small photomultiplier tube (PMT) module is used to improve the optical detection sensitivity.Combined with homemade ATP bioluminescence biosensors,this instrument can be used for rapid detec-tion of bacteria. An calibration curve is obtained from the bioluminescence intensity for E, coli in therange of 4. 6X101 CFU/mL—4. 67X107 CFU/mL with a good orrelation coefficient of 0. 9515. Threemethods of sample treatment were compared in order to test bacteria from natural water.Then,23 samples and 40 samples were collected and tested in summer and winter,respectively,from Taihu Lake,Wuxi of China, In summer collection,a linear relationship between RLU and TBC provided by platecounting is obtained with correlation coefficient of 0. 916 9. In winter collection,the results of TBC byK2010 show that 40 samples are all mesotrophic,consistent with plate counting method,which indicatesthat 38 samples are mesotrophic and 2 samples are oligotrophic. In summary,this system can complete a*E-mail:xxcai@mail.ie.ac.cn收稿日期：2013-09-27修订日期：2013-11-27基金项目：国家重点基础研究发展计划（2011CB933202)、国家自然科学基金（61027001,61002037）和中国科学院战略性先导专项“面向感知中国的新一代信息技术研究（XDA06020101）资助项目?1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
一种新型水质细菌总数快速检测仪的研制 刘军涛１，罗金平１，高嘉乐３，刘晓红１，２，蔡新霞１＊ （１．中国科学院 电子学研究所传感技术联合国家重点实验室，北京 １００１９０；２．中国科学院 研究生院，北京 １０００８０；３．河南省新乡市质量监督检测中心，河南 新乡４５３０００） 摘 要 ：为实现自然水细菌总数快速检测的需求 ，基于三磷酸腺苷（ＡＴＰ）生 物 发 光 法 ，研 制 了 Ｋ２０１０ 型水质细菌总数快速检测仪。采用研制的快速检测仪分别对大肠杆菌标准品和太湖水实际样品进 行 了 检 测。此检测仪集成高精度 ＡＤ 转 换 器 件，以小型光电倍增管（ＰＭＴ）为光电转换器件，通 过 合 理 的 电 路、光 路 设 计，结合实验室的自制试剂，实现了对自然水环境中细菌总数的快速检测 ；并 可 以 通 过 ＧＰＳ模 块 进 行 定 位，将位置信息和检测结果通过 ＧＰＲＳ模块传到远程终端。 对大肠杆菌标准 品进行检测的结果表明，在４．６×１０１～４．６７×１０７ＣＦＵ／ｍＬ范 围 内，相 关 性 达 到０．９５１５，检 测 下 限 达 到４６ＣＦＵ／ｍＬ，满足水质细菌总数检测需求。针对自然水环境检测的需求，对３种不同的水处理方 法进行了比较分析，在此基础上分别在夏季和冬季对太湖水进行了采样和检测 。 结 果 表 明，夏 季， 采 集 到２３个 样 本，与国标法对比发现，在１０２－１０５ＣＦＵ／ｍＬ浓度范围内两者相关系数 Ｒ＝０．９１６９；冬 季 采 集 到 ４０ 个 样 本，水中细菌浓度较低 （在 １０１～１０４ＣＦＵ／ｍＬ 之 间 ）。 检 测 结 果 说 明，研 制 的 Ｋ２０１０检测仪能正确区分富营养水质和贫、中 营 养 水 质，且 检 测 速 度 快，准 确 度 较 高，重 复 性 良 好， 可在水环境监测中用于水质细菌的快速筛查 。 关 键 词：细 菌 总 数；生 物 发 光；快 速 检 测；三 磷 酸 腺 苷（ＡＴＰ） 中 图 分 类 号：ＴＨ７７６ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００５－００８６（２０１４）０４－０６６４－０５ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆａｎｏｖｅｌｒａｐｉｄｄｅｔｅｃｔｉｎｇｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｆｏｒｂａｃｔｅｒｉａ ｆｒｏｍｎａｔｕｒａｌｗａｔｅｒ ＬＩＵＪｕｎ－ｔａｏ１，ＬＵＯＪｉｎ－ｐｉｎｇ１，ＧＡＯＪｉａ－ｌｅ３，ＬＩＵＸｉａｏ－ｈｏｎｇ１，２，ＣＡＩＸｉｎ－ｘｉａ１＊ （１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＴｒａｎｓｄｕｃｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１９０，Ｃｈｉｎａ；２．ＧｒａｄｕａｔｅＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８０，Ｃｈｉｎａ；３．ＨｅｎａｎｐｒｏｖｉｎｃｅＸｉｎｘ－ ｉａｎｇＱｕａｌｉｔｙＳｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎａｎｄＴｅｓｔＣｅｎｔｅｒ，Ｘｉｎｘｉａｎｇ４５３０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｏｐｔｉｃａｌｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｆｏｒｒａｐｉｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｂａｃｔｅｒｉａｆｒｏｍｎａｔｕｒａｌｗａｔｅｒｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｔｈｉｓｐａ－ ｐｅｒ，ｗｈｉｃｈｉｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆａｄｅｎｏｓｉｎｅｔｒｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ（ＡＴＰ）ｂｉｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅｒｅａｃｔｉｏｎ．ＴｈｅＥ． ｃｏｌｉａｎｄｒｅａｌｓａｍｐｌｅｓｆｒｏｍＴａｉｈｕＬａｋｅｗｅｒｅｔｅｓｔｅｄｂｙｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ，ａｎｄｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈＴＢＣｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｉｄｅｄｂｙｐｌａｔｅｃｏｕｎｔｉｎｇ．Ｔｈｅｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｗｉｔｈｈｉｇｈ－ｐｒｅｃｉｓｉｏｎＡＤｃｏｎｖｅｒｔ－ ｅｒａｎｄａｓｍａｌｌｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒｔｕｂｅ（ＰＭＴ）ｍｏｄｕｌｅｉｓｕｓｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ． ＣｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｈｏｍｅｍａｄｅＡＴＰｂｉｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅｂｉｏｓｅｎｓｏｒｓ，ｔｈｉｓｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｃａｎｂｅｕｓｅｄｆｏｒｒａｐｉｄｄｅｔｅｃ－ ｔｉｏｎｏｆｂａｃｔｅｒｉａ．ＡｎｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｉｓｏｂｔａｉｎｅｄｆｒｏｍｔｈｅｂｉｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｆｏｒＥ．ｃｏｌｉｉｎｔｈｅ ｒａｎｇｅｏｆ４．６×１０１ＣＦＵ／ｍＬ－４．６７×１０７ＣＦＵ／ｍＬｗｉｔｈａｇｏｏｄｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆ０．９５１５．Ｔｈｒｅｅ ｍｅｔｈｏｄｓｏｆｓａｍｐｌｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｉｎｏｒｄｅｒｔｏｔｅｓｔｂａｃｔｅｒｉａｆｒｏｍｎａｔｕｒａｌｗａｔｅｒ．Ｔｈｅｎ，２３ｓａｍ－ ｐｌｅｓａｎｄ４０ｓａｍｐｌｅｓｗｅｒｅｃｏｌｌｅｃｔｅｄａｎｄｔｅｓｔｅｄｉｎｓｕｍｍｅｒａｎｄｗｉｎｔｅｒ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｆｒｏｍ Ｔａｉｈｕ Ｌａｋｅ， ＷｕｘｉｏｆＣｈｉｎａ．Ｉｎｓｕｍｍｅｒｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ，ａｌｉｎｅａｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎＲＬＵａｎｄＴＢＣｐｒｏｖｉｄｅｄｂｙｐｌａｔｅ ｃｏｕｎｔｉｎｇｉｓｏｂｔａｉｎｅｄｗｉｔｈｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆ０．９１６９．Ｉｎｗｉｎｔｅｒｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆＴＢＣｂｙ Ｋ２０１０ｓｈｏｗｔｈａｔ４０ｓａｍｐｌｅｓａｒｅａｌｌｍｅｓｏｔｒｏｐｈｉｃ，ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｐｌａｔｅｃｏｕｎｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ｗｈｉｃｈｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ３８ｓａｍｐｌｅｓａｒｅｍｅｓｏｔｒｏｐｈｉｃａｎｄ２ｓａｍｐｌｅｓａｒｅｏｌｉｇｏｔｒｏｐｈｉｃ．Ｉｎｓｕｍｍａｒｙ，ｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｃａｎｃｏｍｐｌｅｔｅａ 光 电 子 · 激 光 第２５卷 第４期 ２０１４年４月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ·Ｌａｓｅｒ Ｖｏｌ．２５Ｎｏ．４ Ａｐｒｉｌ２０１４ ＊ Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｘｃａｉ＠ｍａｉｌ．ｉｅ．ａｃ．ｃｎ 收稿日期：２０１３－０９－２７ 修订日期：２０１３－１１－２７ 基金项目：国家重点基础研究发展计划（２０１１ＣＢ９３３２０２）、国家自然科学基金（６１０２７００１，６１００２０３７）和中国科学院战略性先导专项 “面向感知中国的新一代信息技术研究”（ＸＤＡ０６０２０１０１）资助项目
第4期刘军涛等：一种新型水质细菌总数快速检测仪的研制665:process of detection in a few minutes, and with high sensitivity and reproducibility,so it has potential inmany fields,such as food safety,environmental monitoring,and water pollution forecast.Key words:total bacteria count; bioluminescence; rapid detection; adenosine triphosphate(ATP)输模块。其中，GPS定位模块采用联发科技公司1引言（MTK)的XY15M模块天线一体机，是一个完整的卫星定位接收器，具备全方位功能，能满足专业水是人体必需的六大营养之一，饮用水安全定位的严格要求与个人消费需求。GPRS模块采受到广泛关注。由于水是微生物广泛分布的天然用SIMCOM公司的SIM300，用户可通过RS-232环境，不论是地表水或地下水，都含有多种微生串口与自已的无线应用系统相连，使用标准的AT物。当水体受到人畜粪便、生活污水或工业废水污染时，水中微生物的数量可大量增加[1.2]。因指令对它进行控制，通过GPRS网络与数据中心进行数据通信。此，水质的细菌总数检测，在环境质量评价、环境卫生监督等方面具有重要的意义]。目前，国际上水质细菌总数检测，通常需要37℃培养24~48h。这种检测方法准确度高，但检验周期长，不能满足现场快速检测需要，且检测技术复杂，且操作过程繁琐。已建立了一些检测细菌总数的新方法，如电阻抗法、三磷酸腺苷（ATP）生物发光法、放射测量法、微热量法和流式细胞计数法等[5~8]。其中，ATP生物发光法用于细菌检测，具有检测速度快、操作简便等优点广泛关注[9~11]，但检测范围和检测准确度有待提高。而且，自然环境水中，水中物质含量多样，干扰因素众多，不利于ATP方法检测[12]。基于ATP生物发光原理，本文研制了K2010图1便携式水质细菌总数检测仪型水质细菌总数快速检测仪，结合自行研制的细Fig.1 Picture of the handheld菌裂解试剂和生物发光试剂[13.14]，在对水样进行bacteria detecting system处理后，可以实现对自然水环境中细菌总数的快速检测。采用研制的K2010型检测仪在太湖流域OutputInput进行了现场检测，检测结果与国标方法对比具有unitnit相关性。1Optic testA2检测仪设计aDuc834unitGPSGPRS2.1检测原理modulemodule所有的细菌细胞中都含有ATP而且含量大Power致相当（约10-18mol/CFU)[15]。细菌裂解后胞内unitATP释放，可以与荧光素-荧光素酶系统发生反图2检测仪结构框图应，产生微弱荧光，其光强与细菌浓度成正比。通Fig.2Structure of the bacteria detecting systen过检测荧光光强，可推算出细菌浓度值。2.2检测仪结构2.3光学检测模块研制的K2010型便携式水质细菌总数检测仪光学检测模块结构采用密闭结构，生物传感器如图1所示。其结构框图如图2所示，主要包括及光电检测器与外界光完全隔绝，以消除外界干扰。光学检测模块和电路模块两部分。检测器选用小型光电倍增管（H5773-02，日本滨松光中央微处理器为美国AnalogDevices公司生子），其光学响应波长为500～600nm，尺寸仅为50产的ADμC834型微转换器，通过控制光电倍增管mm（L）X25mm（W）X18mm（H），灵敏度高，适用实现对荧光强度的检测，经数据处理即可得到细菌总数值。系统还包括GPS定位模块和GPRS传于小型光学检测仪表，可以满足细菌检测需求。?1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
ｐｒｏｃｅｓｓｏｆｄｅｔｅｃｔｉｏｎｉｎａｆｅｗｍｉｎｕｔｅｓ，ａｎｄｗｉｔｈｈｉｇｈｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎｄｒｅｐｒｏｄｕｃｉｂｉｌｉｔｙ，ｓｏｉｔｈａｓｐｏｔｅｎｔｉａｌｉｎ ｍａｎｙｆｉｅｌｄｓ，ｓｕｃｈａｓｆｏｏｄｓａｆｅｔｙ，ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ａｎｄｗａｔｅｒｐｏｌｌｕｔｉｏｎｆｏｒｅｃａｓｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｏｔａｌｂａｃｔｅｒｉａｃｏｕｎｔ；ｂｉｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ；ｒａｐｉｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ａｄｅｎｏｓｉｎｅｔｒｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ（ＡＴＰ） １ 引 言 水 是 人 体 必 需 的 六 大 营 养 之 一，饮 用 水 安 全 受 到 广 泛 关 注。由 于 水 是 微 生 物 广 泛 分 布 的 天 然 环 境，不论是地表水或 地下水，都含有多种微生 物。当 水 体 受 到 人 畜 粪 便、生 活 污 水 或 工 业 废 水 污 染 时，水中微生物的数量可大 量增加［１，２］。 因 此，水 质 的 细 菌 总 数 检 测，在 环 境 质 量 评 价、环 境 卫 生 监 督 等 方 面 具 有 重 要 的 意 义［３］。 目 前，国 际 上 水 质 细 菌 总 数 检 测，通 常 需 要３７ ℃培 养２４～４８ ｈ。这 种 检 测 方 法 准 确 度 高，但 检 验 周 期 长，不 能 满 足 现 场 快 速 检 测 需 要，且 检 测 技 术 复 杂，且 操 作 过 程 繁 琐［４］。已 建 立 了 一 些 检 测 细 菌 总 数 的 新 方 法，如 电 阻 抗 法、三 磷 酸 腺 苷 （ＡＴＰ）生 物 发 光 法、 放 射 测 量 法、微热量法和流式细胞 计数法等［５～８］。 其 中，ＡＴＰ生 物 发 光 法 用 于 细 菌 检 测，具 有 检 测 速 度 快、操 作 简 便 等 优 点 广 泛 关 注［９～１１］，但 检 测 范 围 和 检 测 准 确 度 有 待 提 高。而 且，自 然 环 境 水 中， 水 中 物 质 含 量 多 样，干 扰 因 素 众 多，不 利 于 ＡＴＰ 方 法 检 测［１２］。 基 于 ＡＴＰ生 物 发 光 原 理，本 文 研 制 了 Ｋ２０１０ 型 水 质 细 菌 总 数 快 速 检 测 仪，结 合 自 行 研 制 的 细 菌 裂 解 试 剂 和 生 物 发 光 试 剂［１３，１４］，在 对 水 样 进 行 处 理 后，可 以 实 现 对 自 然 水 环 境 中 细 菌 总 数 的 快 速 检 测。采 用 研 制 的 Ｋ２０１０型检测仪在太湖流域 进 行 了 现 场 检 测，检 测 结 果 与 国 标 方 法 对 比 具 有 相 关 性。 ２ 检测仪设计 ２．１ 检测原理 所 有 的 细 菌 细 胞 中 都 含 有 ＡＴＰ 而 且 含 量 大 致 相 当（约１０－１８ ｍｏｌ／ＣＦＵ）［１５］。细 菌 裂 解 后 胞 内 ＡＴＰ释 放，可 以 与 荧 光 素－荧 光 素 酶 系 统 发 生 反 应，产 生 微 弱 荧 光，其 光 强 与 细 菌 浓 度 成 正 比。通 过 检 测 荧 光 光 强，可 推 算 出 细 菌 浓 度 值。 ２．２ 检测仪结构 研 制 的 Ｋ２０１０型便携式水质细菌总数检测仪 如 图１所 示。 其 结 构 框 图 如 图 ２ 所 示，主 要 包 括 光 学 检 测 模 块 和 电 路 模 块 两 部 分。 中 央 微 处 理 器 为 美 国 ＡｎａｌｏｇＤｅｖｉｃｅｓ公 司 生 产 的 ＡＤμＣ８３４型 微 转 换 器，通 过 控 制 光 电 倍 增 管 实 现 对 荧 光 强 度 的 检 测，经 数 据 处 理 即 可 得 到 细 菌 总 数 值。系 统 还 包 括 ＧＰＳ定 位 模 块 和 ＧＰＲＳ传 输 模 块。其 中，ＧＰＳ定 位 模 块 采 用 联 发 科 技 公 司 （ＭＴＫ）的 ＸＹ１５Ｍ 模 块 天 线 一 体 机，是 一 个 完 整 的卫星定位接收器，具 备 全 方 位 功 能，能 满 足 专 业 定 位 的 严 格 要 求 与 个 人 消 费 需 求。ＧＰＲＳ模 块 采 用 ＳＩＭＣＯＭ 公 司 的 ＳＩＭ３００，用 户 可 通 过 ＲＳ－２３２ 串口与自己的无线应用系统相连，使 用 标 准 的 ＡＴ 指 令 对 它 进 行 控 制，通 过 ＧＰＲＳ网 络 与 数 据 中 心 进 行 数 据 通 信。 图１ 便携式水质细菌总数检测仪 Ｆｉｇ．１ Ｐｉｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｈａｎｄｈｅｌｄ ｂａｃｔｅｒｉａｄｅｔｅｃｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ 图２ 检测仪结构框图 Ｆｉｇ．２ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｂａｃｔｅｒｉａｄｅｔｅｃｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ ２．３ 光学检测模块 光 学 检 测 模 块 结 构 采 用 密 闭 结 构，生 物 传 感 器 及光电检测器与外界光完全隔绝，以消除外界干扰。 检测器选用小型光电倍增管（Ｈ５７７３－０２，日本滨松光 子），其光学响 应 波 长 为５００～６００ｎｍ，尺 寸 仅 为５０ ｍｍ （Ｌ）×２５ｍｍ （Ｗ）×１８ｍｍ（Ｈ），灵敏度高，适用 于小型光学检测仪表，可以满足细菌检测需求。 第４期 刘 军 涛 等：一种新型水质细菌总数快速检测仪的研制 · ５６６ ·
光电子·激光2014年第25卷·666.3.3.3太湖水细菌总数实测3实验材料与方法以太湖水为实验对象，在太湖北部龚头猪、三山3.1实验仪器与材料岛、勃公岛、大箕山咀、孟湾、梁溪河等水域进行取K2010细菌总数检测仪（自制）；aCOLyte自动样。取样分2次完成，一次在夏季8月份，湖水水温菌落计数仪（英国Synbiosis公司）恒温培养箱（德高（25℃左右），富营养情况比较严重，取得了23个国3M公司）：定量滴瓶（厦门市云鹏科技发展有限公样；另一次在冬季12月，水温低（5℃左右），水质较司）15μm玻纤过滤膜；5μm尼龙纤维膜及过滤器好，取40个样。采样同时，通过K2010进行GPS定（北京海辰世洁有限公司）：一次性注射器（10mL，常位，将位置信息发送给终端。州市回春医疗有限公司）：一次性吸管（北京欣惠泽水样分成两份，一份采用国标方法进行平板培奥有限公司）。养计数（第1次实验室自行完成，第2次由无锡中环虫荧光素酶（美国Promega公司）；甲虫荧光素环境监测中心完成，并出具了正式报告）；另一份采（美国Promega公司）；三羟甲基氨基甲烷Tris（美国用15um玻璃纤维膜过滤，然后取50=L，采用上述Amresco公司）乙二胺四乙酸2钠（美国Sigma公标准菌液检测方法检测，将检测结果与平板计数结司）：二硫苏糖醇（美国Sigma公司）：牛血清白蛋白果进行对比分析。总检测时间（包括过滤、加样和检（美国Sigma公司）四水合醋酸镁（美国Sigma公测)<5min。司）。所有试剂均为分析纯。4实验结果与讨论大肠杆菌（ATCC25922）由卫生部临床检验中心微生物实验室提供：麦康凯一次性培养血购自天津4.1大肠杆菌标准菌液测试金章科技发展有限公司：普通营养琼脂粉购自北京4.1.1响应曲线测试市陆桥有限公司。利用K2010型细菌总数检测仪对大肠杆菌标准菌液的相对发光强度进行了测试，去除空白光强值3.2实验方法后作为最终的检测结果，与国标方法的结果进行了3.2.1标准菌液检测对比。结果如图3所示。由图可见，在大肠杆菌浓选用大肠杆菌（ATCC25922）标准菌溶液作为检度为4.6×10l～4.67×10°CFU/mL的范围内，相测对象。将标准菌溶液稀梯度稀释成系列浓度，分对发光强度与大肠杆菌浓度在对数坐标下呈良好的为两份，一份采用国标方法（平板培养计数法）进行线性关系，相关系数R一0.9515。检测下限可达到检测，另一份采用研制的K2010及配套试剂进行检46CFU/mL。测。取样品50μL置于微量光学反应杯中，加入裂7r解剂50L，反应120S后加入50uL中和剂混匀，再6f加入180μL发光试剂中混合，将反应杯放入荧光检S测仪中检测反应光强，10s后显示结果。单个水样mi品从加样到最后获得结果，检测在3min内完成。然.4F后将检测光强与平板计数结果进行对比，得出仪表检测光强与菌液浓度的关系曲线。23.2.2水样前处理方法自然地表水中除了细菌外，还有大量的藻类、真0L菌等其他微生物，如果不对水样进行前处理，会对结1.52.533.54.55.56.57.58.5果造成很大的影响。在北京玉渊潭西大湖和北小湖Lg concentration ofeschevichiacoli /(CFU-mL')分别取样，获得了10个样本。每个样本分别采用加入体细胞裂解剂，15μm玻璃纤维膜过滤和5μm尼图3K2010检测发光强度与大肠杆菌标准龙纤维膜过滤等3种方法进行处理。将3种处理过菌液（ATCC25922）浓度关系曲线图的水样和原始水样共4份，分别采用上述标准菌检Fig.3Relation between RLU detected by thisinstrument and concentration of测方法进行检测，结果与国标方法进行对比，计算线Escherichia coli(ATCC25922) suspension性，比较3种处理方法的优劣。?1994-2014 China Academic JournalElectronic PublishingHouse.Allrights reserved.http:/www.cnki.net
３ 实验材料与方法 ３．１ 实验仪器与材料 Ｋ２０１０细 菌 总 数 检 测 仪（自 制）；ａＣＯＬｙｔｅ自 动 菌落计数 仪（英 国 Ｓｙｎｂｉｏｓｉｓ公 司）；恒 温 培 养 箱（德 国３Ｍ 公司）；定量滴瓶（厦门市云鹏科技发展有限公 司）；１５μｍ 玻纤过滤膜；５μｍ 尼龙纤维膜及过滤器 （北京海辰世洁有限公司）；一次性注射器（１０ｍＬ，常 州市回春医疗 有 限 公 司）；一 次 性 吸 管（北 京 欣 惠 泽 奥有限公司）。 虫荧光素酶（美国 Ｐｒｏｍｅｇａ公司）；甲虫 荧 光 素 （美国 Ｐｒｏｍｅｇａ公司）；三羟甲基氨基甲烷 Ｔｒｉｓ（美国 Ａｍｒｅｓｃｏ公司）；乙 二 胺 四 乙 酸２钠（美 国 Ｓｉｇｍａ公 司）；二硫苏 糖 醇（美 国 Ｓｉｇｍａ公 司）；牛 血 清 白 蛋 白 （美国 Ｓｉｇｍａ公 司）；四 水 合 醋 酸 镁 （美 国 Ｓｉｇｍａ公 司）。所有试剂均为分析纯。 大肠杆菌（ＡＴＣＣ２５９２２）由卫生部临床检验中心 微生物实验 室 提 供；麦康凯一次性培养皿购自天津 金章科技发 展 有 限 公 司；普通营养琼脂粉购自北京 市陆桥有限公司。 ３．２ 实验方法 ３．２．１ 标准菌液检测 选用大肠杆菌（ＡＴＣＣ２５９２２）标准菌溶液作为检 测对象。将标 准 菌 溶 液 稀 梯 度 稀 释 成 系 列 浓 度，分 为两份，一份采 用 国 标 方 法（平 板 培 养 计 数 法）进 行 检测，另一份 采 用 研 制 的 Ｋ２０１０及 配 套 试 剂 进 行 检 测。取样 品５０μＬ 置 于 微 量 光 学 反 应 杯 中，加 入 裂 解剂５０μＬ，反应１２０ｓ后加入５０μＬ中和剂混匀，再 加入１８０μＬ发光试剂中混合，将反应杯放入荧光检 测仪中检测 反 应 光 强，１０ｓ后 显 示 结 果。单 个 水 样 品从加样到最后获得结果，检测在３ｍｉｎ内完成。然 后将检测光 强 与 平 板 计 数 结 果 进 行 对 比，得 出 仪 表 检测光强与菌液浓度的关系曲线。 ３．２．２ 水样前处理方法 自然地表水中除了细菌外，还有大量的藻类、真 菌等其他微生物，如果不对水样进行前处理，会对结 果造成很大的影响。在北京玉渊潭西大湖和北小湖 分别取样，获得了１０个样本。每个样本分别采用加 入体细胞裂解剂，１５μｍ 玻璃纤维膜过滤和５μｍ 尼 龙纤维膜过滤等３种方法进行处理。将３种处理过 的水样和原始 水 样 共４份，分别采用上述标准菌检 测方法进行检测，结果与国标方法进行对比，计算线 性，比较３种处理方法的优劣。 ３．３．３ 太湖水细菌总数实测 以太湖水为实验对象，在太湖北部鼋头渚、三山 岛、勃公岛、大 箕 山 咀、孟 湾、梁 溪 河 等 水 域 进 行 取 样。取样分２次完成，一次在夏季８月份，湖水水温 高（２５ ℃左右），富营养情况比较严重，取 得 了２３个 样；另一次在冬季１２月，水温低（５ ℃左右），水质较 好，取４０个样。采样同时，通过 Ｋ２０１０进行 ＧＰＳ定 位，将位置信息发送给终端。 水 样 分 成 两 份，一份采用国标方法进行平板培 养计数（第１次实验室自行完成，第２次由无锡中环 环境 监 测 中 心 完 成，并出具了正式报告）；另 一 份 采 用１５μｍ 玻璃纤维膜过滤，然后取５０μＬ，采用上述 标准 菌 液 检 测 方 法 检 测，将检测结果与平板计数结 果进行对比分析。总检测时间（包括过滤、加样和检 测）＜５ｍｉｎ。 ４ 实验结果与讨论 ４．１ 大肠杆菌标准菌液测试 ４．１．１ 响应曲线测试 利用 Ｋ２０１０型细菌总数检测仪对大肠杆菌标准 菌液的相对发光强度进行了测试，去 除 空 白 光 强 值 后作 为 最 终 的 检 测 结 果，与国标方法的结果进行了 对比。结果如 图３所 示。由 图 可 见，在 大 肠 杆 菌 浓 度为４．６×１０１ ～４．６７×１０７ ＣＦＵ／ｍＬ 的 范 围 内，相 对发光强度与大肠杆菌浓度在对数坐标下呈良好的 线性关系，相 关 系 数 Ｒ＝０．９５１５。检 测 下 限 可 达 到 ４６ＣＦＵ／ｍＬ。 图３ Ｋ２０１０检测发光强度与大肠杆菌标准 菌液（ＡＴＣＣ２５９２２）浓度关系曲线图 Ｆｉｇ．３ ＲｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＲＬＵｄｅｔｅｃｔｅｄｂｙｔｈｉｓ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｎｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆ Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉ（ＡＴＣＣ２５９２２）ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ · ６６６ · 光 电 子 · 激 光 ２０１４年 第２５卷
第4期刘军涛等：一种新型水质细菌总数快速检测仪的研制:667.4.1.2重复性测试结果见表2。不经任何处理就用生物发光法检测，对细菌浓度为1.78X×10*CFU/mL的大肠杆菌K2010型检测仪所测光强值较高，但与平板计数结标准菌液重复测试了7次，结果见表1。检测结果相果相关性较差（R=0.5278）；如先用体细胞裂解剂对对标准偏差为6.44%，具有良好的重复性。其处理后，所测光强值大大减小，但与平板计数结果相关性较差（R=0.1761)。这说明，水样中肯定存在表1细菌总数重复性测试结果体细胞的于扰。如用15um玻纤膜或5um尼龙膜Tab.1Reproducibility test results of the total bacteria count进行简单过滤后，K2010型检测仪所测光强值明显Average valueTest sample NumberS.D.R.S.D./%减小，但与平板计数结果的相关性大大提高了。这/RLU说明，用过滤膜过滤可以明显降低水样中体细胞对E.coli7824.753.136.44检测的干扰。考虑到细菌大小多为几μm，采用5μm尼龙膜可能会造成部分细菌滞留在过滤膜上影响检4.2水样处理方法对比分析结果测结果，因此最终决定选用15μm玻纤膜过滤。对于实际水样的不同处理方法，进行对比分析，表2水处理方法比较结果Tab.2Comparison of sample treatmenf methodsMethods of sample treatmentFiltrationwith15 Filtrationwith5Nonbacterial cellNo treatmentμm glass-fiberμm nylonreleasingmembranesmembranesCorrelation coefficient between0.52780.17610.84680.8622plate counting and othermethods4.3太湖水细菌总数实测结果与讨论致的。4.3.1夏季太湖水实测结果与讨论将K2010型检测仪的光强数据代入上次检测获对23份太湖水样品，利用K2010型检测仪进行得的光强和细菌浓度对应关系，获得对应的细菌浓了测试，并与国标方法养法结果进行了对比。国标度，其与平板计数法的结果对比见表3所示。国标法检测结果显示，所取样太湖水中细菌浓度在10°~法检测结果显示，其中38份水样的细菌总数均处于105CFU/mL之间。在这个范围内，K2010型检测仪1.7×102~1×10%cfu/mL范围内，属于中营养化水平；另外2份水样的细菌总数低于100cfu/mL，属于与传统平板计数法的细菌总数检测结果具有较高的贫营养化水平。K2010型水质检测仪的检测结果显相关性，相关系数R=0.9169。根据本次检测结果，示，40份水样的细菌总数范围均处于1X10°～1.1×获得了细菌浓度与仪表件测光强的对应关系，以备下次检测使用。10*cfu/mL范围内，属于中营养化水平，与国标法检4.3.2冬季太湖水实测结果与讨论测结果能较好地相吻合。这表明，采用K2010型水以40份太湖水样为检测对象，利用K2010型细质检测仪能够很好的区分富营养和贫、中营养水体，菌总数检测仪进行了测试，并与国标方法养法结果可以用于水质细菌筛查。进行了对比分析。比较两种方法的检测过程。国标法中要求先以国标检测结果显示，由于本次取样时间为冬季，无菌操作方法对水样进行一定稀释、制备平板、并在水中细菌浓度较低，在10l～10*CFU/mL之间。在37℃恒温箱内培养24h后方能进行菌落计数，操作这个范围内，信号小，信噪比低。对国标检测结果结比较复杂，检测结果明显滞后；而利用K2010型水质果与K2010型检测仪的检测结果两组数据进行了t细菌检测仪和配套试剂检测水样，操作简单，不需要使用培养箱、移液器等设备，从前期过滤处理到最后分析，见表3。经t经验分析可知，由于由于t0.05，所以两种方法的平均值之间获得检测结果的时间约5min，且能直观显示检测结无显著差异。即两种方法的检测结果是基本-果，比较适合用于快速筛查评定水的富营养化程度。?1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
４．１．２ 重复性测试 对细菌浓度为１．７８×１０４ ＣＦＵ／ｍＬ的大肠杆菌 标准菌液重复测试了７次，结果见表１。检测结果相 对标准偏差为６．４４％，具有良好的重复性。 表１ 细菌总数重复性测试结果 Ｔａｂ．１ Ｒｅｐｒｏｄｕｃｉｂｉｌｉｔｙｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｂａｃｔｅｒｉａｃｏｕｎｔ ＴｅｓｔｓａｍｐｌｅＮｕｍｂｅｒ Ａｖｅｒａｇｅｖａｌｕｅ ／ＲＬＵ Ｓ．Ｄ． Ｒ．Ｓ．Ｄ．／％ Ｅ．ｃｏｌｉ ７ ８２４．７ ５３．１３ ６．４４ ４．２ 水样处理方法对比分析结果 对于实际水样的不同处理方法，进行对比分析， 结果见表 ２。不经任何处理就用生物发光法检测， Ｋ２０１０型检测 仪 所 测 光 强 值 较 高，但 与 平 板 计 数 结 果相关性较差（Ｒ＝０．５２７８）；如先用体细胞裂解剂对 其处理后，所测光强值大大减小，但与平板计数结果 相关性较差（Ｒ＝０．１７６１）。这说明，水样中肯定存在 体细胞的干扰。如用１５μｍ 玻纤膜或５μｍ 尼龙膜 进行简单过 滤 后，Ｋ２０１０型 检 测 仪 所 测 光 强 值 明 显 减小，但与平板计数结果的相关性大大提高了。这 说明，用过滤膜过滤可以明显降低水样中体细胞对 检测的干扰。考虑到细菌大小多为几μｍ，采用５μｍ 尼龙膜可能会造成部分细菌滞留在过滤膜上影响检 测结果，因此最终决定选用１５μｍ 玻纤膜过滤。 表２ 水处理方法比较结果 Ｔａｂ．２ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｓａｍｐｌｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓ Ｍｅｔｈｏｄｓｏｆｓａｍｐｌｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｎｏｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｎｏｎｂａｃｔｅｒｉａｌｃｅｌｌ ｒｅｌｅａｓｉｎｇ Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｗｉｔｈ１５ μｍｇｌａｓｓ－ｆｉｂｅｒ ｍｅｍｂｒａｎｅｓ Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｗｉｔｈ５ μｍｎｙｌｏｎ ｍｅｍｂｒａｎｅｓ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｂｅｔｗｅｅｎ ｐｌａｔｅｃｏｕｎｔｉｎｇａｎｄｏｔｈｅｒ ０．５２７８ ０．１７６１ ０．８４６８ ０．８６２２ ｍｅｔｈｏｄｓ ４．３ 太湖水细菌总数实测结果与讨论 ４．３．１ 夏季太湖水实测结果与讨论 对２３份太湖水样品，利用 Ｋ２０１０型检测仪进行 了测试，并 与 国 标 方 法 养 法 结 果 进 行 了 对 比。国 标 法检测结果显示，所取样太湖水中细菌浓度在１０２～ １０５ ＣＦＵ／ｍＬ之间。在这个范围内，Ｋ２０１０型检测仪 与传统平板计数法的细菌总数检测结果具有较高的 相关性，相关系数Ｒ＝０．９１６９。根据本次检测结果， 获得了细菌 浓 度 与 仪 表 件 测 光 强 的 对 应 关 系，以 备 下次检测使用。 ４．３．２ 冬季太湖水实测结果与讨论 以４０份太湖水样为检测对象，利用 Ｋ２０１０型细 菌总数检测 仪 进 行 了 测 试，并与国标方法养法结果 进行了对比分析。 国标检测结果显示，由于本次取样时间为冬季， 水中细菌浓度较低，在１０１～１０４ ＣＦＵ／ｍＬ 之间。在 这个范围内，信号小，信噪比低。对国标检测结果结 果与 Ｋ２０１０型检测仪的检测结果两组数 据 进 行 了ｔ 分析，见表３。经ｔ经验分析可知，由于由于｜ｔ｜＜ｔ双 尾临界，Ｐ 双尾＞０．０５，所以两种方法的平均值之间 无显 著 差 异 。即 两 种 方 法 的 检 测 结 果 是 基 本 一 致的。 将 Ｋ２０１０型检测仪的光强数据代入上次检测获 得的光强和细菌浓度对应关系，获 得 对 应 的 细 菌 浓 度，其与平 板 计 数 法 的 结 果 对 比 见 表 ３所 示。国 标 法检测结果显示，其中３８份水样的细菌总数均处于 １．７×１０２～１×１０４ｃｆｕ／ｍＬ 范围内，属于中营养化水 平；另外２份水样的细菌总数低于１００ｃｆｕ／ｍＬ，属于 贫营养化水平。Ｋ２０１０型水质检测仪的检测结果显 示，４０份水样的细菌总数范围均处于１×１０２～１．１× １０４ｃｆｕ／ｍＬ范围内，属于中营养化水平，与国标法检 测结果能较 好 地 相 吻 合。这 表 明，采 用 Ｋ２０１０型 水 质检测仪能够很好的区分富营养和贫、中营养水体， 可以用于水质细菌筛查。 比较两种方法的检测过程。国标法中要求先以 无菌操作方法对水样进行一定稀释、制备平板、并在 ３７ ℃恒温箱内培养２４ｈ后方能进行菌落计数，操作 比较复杂，检测结果明显滞后；而利用 Ｋ２０１０型水质 细菌检测仪和配套试剂检测水样，操作简单，不需要 使用培养箱、移液器等设备，从前期过滤处理到最后 获得检测结果的时间约５ｍｉｎ，且能直观显示检测结 果，比较适合用于快速筛查评定水的富营养化程度。 第４期 刘 军 涛 等：一种新型水质细菌总数快速检测仪的研制 · ７６６ ·
2014年第25卷光电子·激光668.表3太湖水细菌总数对比检测结果统计结果Tab.3Eutrophic status of samples in the winter collectionNumber of samplesMethodsMesotrophicEutrophicOligotrophic（TBC102（102105CFU/mL)2380Plate counting0400Testing by K2010Note:40 samples.oluminescencemethodsandprotocolsM]:Totowa,New5结论Jersey:HumanaPress.1998.3-20[7]CHENGui-ying,GUOZongrxia,ZHANGChunrping.etal针对水质细菌活菌总数检测需求，设计实现了Determination of the waist position of a Gaussian beam一种基于ATP生物发光法细菌快速检测仪。对大bybacteriorhodopsinfilmEJ.Journal of Optoelectronics.Laser,2004,15(2):189-193.肠杆菌标准品进行检测，与国标检测结果相关性较陈桂英，郭宗霞，张春平，等，由细菌视紫红质测定高斯好，检测下限可以达到46CFU/mL。采用研制的检光束的束腰位置[J].光电子·激光，2004，15（2：189测仪对太湖水进行实测，结果显示，当水中细菌浓度193.[8]ThiemeJ,GleberS,MitreaG,etal.Microscopyand>10*CFU/mL时，检测结果与平板计数法结果相关spectromicroscopywithsoftX-rayLJJ.OpticsandPreci性好，准确度高。当细菌浓度低于10*CFU/mL时，sion Engineering.2007,15(2):1879-1885采用K2010型水质检测仪和配套试剂可以正确区分[9] WenG.VoroneyRP.CurtinD,etal.Modificationand application of a soil ATP determination method[JJ.Soil Bi-富营养和贫、中营养水体。且检测速度大大提高。ologyBiochemistry.2005.37(11):1999-2006.因此，研制的K2010型水质检测仪在水环境检测、食[1o] Levin G V.Experiments and instrumentation for extrater-品卫生等领域具有良好的实际应用价值。restrial lifedetection[JJ.Adv.Appl.Microbiol.,1968,10(1):55-71.参考文献：[11] Roif AD,Young JL.Rapid detection of bacteria in water[A].Proc.ofSPIE.2002.4722(21):21-25[1]Liu Hao-jun,WANG Cheng-hui.Do not pollute the water[12] Colquhoun,K O,Timms,Fricker C R.A simple method forresource[J].Overview of Disaster Prevention,2005.the comparison of commercially available ATP hygiene-(1):22-23monitoring systems[J].Journal ofFood Protection,1998.刘浩军，王成辉.水资源不容污染J7.防灾博览，200561(1):499-501(1):22-23.[13]TIANQing.LUO Jin-ping,CAI Xin-xia,et al.Development[2]FENGSheng,QIN Bo-qiang,GAOGuang.Responseofand application of rapid detecting instrument for bacteriabacterial communities to eutrophic water in Lake Taihubasedonbioluminescence[JJ.Optics and Precision Engi-[J].Acta Scientiae Circumstantiae,2007.27(11):1823-neering2010.18(4)771-778.1829.田青罗金平蔡新霞，等.生物发光法细菌快速检测仪冯胜，秦伯强，高光.细菌群落结构对水体富营养化的响的研制及应用[J].光学精密工程，2010，18（4)：771-应J：环境科学学报，2007.27（11）：1823-1829778.[3]QIAN Yichun,HE Ping.An analysis on the changes in the[14] LIUXiao-hong,ZHAOAi-hua,CAIXin-xia,etal.Rapidwater quality in taihubasin during 1998~2006[J].Actadetection of the viability of BCG vaccine using opticalAgriculturaeUniversitatisJiangXiensis,2000.31(2):370-biosensor[JJ.Journalof Sensors andActuators201023376.(1):1-4[4]HopeCFA,TubbRS.Approachestorapidmicrobial刘晓红，赵爱华，蔡新霞，等.光学生物传感器用于快速monitoring in brewing[JJ.Inst.Brewing,198591(1):12-检测卡介苗活菌数研究[J].传感技术学报，2010，2315.(1):1-4.[5] LI Tie-niu,JIANG Zuo-ming,LIAO Hong-bo.Development[15] Gheorghiu M,Lagranderie M.Mesure rapide de la viabiof methodsforrapid determination of total bacteriaLJ]lite du BCG par dosage de I'ATP[J].Ann.Microbiol.,Science and Technology of Cereals,Oils and Foods,1979.130(3)：147-1562003.11(3):31-33.李铁牛，蒋作明，廖洪波.细菌总数快速检测研究进展作者简介：［J.粮油食品科技，2003，11（3）：31-33蔡新霞（1966一），女，博士，研究员，博导，主要研究方向为生物传感[6]器及微系统研究，Larossa RA.Methods inmolecular biology.Vol 102:Bi-?1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
表３ 太湖水细菌总数对比检测结果统计结果 Ｔａｂ．３ Ｅｕｔｒｏｐｈｉｃｓｔａｔｕｓｏｆｓａｍｐｌｅｓｉｎｔｈｅｗｉｎｔｅｒｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｎｕｍｂｅｒｏｆｓａｍｐｌｅｓ Ｏｌｉｇｏｔｒｏｐｈｉｃ（ＴＢＣ≤１０２ ＣＦＵ／ｍＬ） Ｍｅｓｏｔｒｏｐｈｉｃ （１０２＜ＴＢＣ≤１０５ ＣＦＵ／ｍＬ） Ｅｕｔｒｏｐｈｉｃ （ＴＢＣ＞１０５ ＣＦＵ／ｍＬ） Ｐｌａｔｅｃｏｕｎｔｉｎｇ ２ ３８ ０ ＴｅｓｔｉｎｇｂｙＫ２０１０ ０ ４０ ０ Ｎｏｔｅ：４０ｓａｍｐｌｅｓ． ５ 结 论 针对水 质 细 菌 活 菌 总 数 检 测 需 求，设 计 实 现 了 一种基于 ＡＴＰ 生 物 发 光 法 细 菌 快 速 检 测 仪。对 大 肠杆菌标准 品 进 行 检 测，与国标检测结果相关性较 好，检测下限可以达到４６ＣＦＵ／ｍＬ。采用研制的检 测仪对太湖水进行实测，结果显示，当水中细菌浓度 ＞１０４ ＣＦＵ／ｍＬ时，检测结果与平板计数法结果相关 性好，准确度高。当细菌浓度低于１０４ ＣＦＵ／ｍＬ 时， 采用 Ｋ２０１０型水质检测仪和配套试剂可以正确区分 富营养 和 贫、中 营 养 水 体。且 检 测 速 度 大 大 提 高。 因此，研制的 Ｋ２０１０型水质检测仪在水环境检测、食 品卫生等领域具有良好的实际应用价值。 参考文献： ［１］ ＬｉｕＨａｏ－ｊｕｎ，ＷＡＮＧＣｈｅｎｇ－ｈｕｉ．Ｄｏｎｏｔｐｏｌｌｕｔｅｔｈｅｗａｔｅｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅ［Ｊ］．Ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆＤｉｓａｓｔｅｒＰｒｅｖｅｎｔｉｏｎ，２００５， （１）：２２－２３． 刘浩军，王成 辉．水资源不容污染［Ｊ］．防 灾 博 览，２００５， （１）：２２－２３． ［２］ ＦＥＮＧＳｈｅｎｇ，ＱＩＮＢｏ－ｑｉａｎｇ，ＧＡＯＧｕａｎｇ．Ｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆ ｂａｃｔｅｒｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓｔｏｅｕｔｒｏｐｈｉｃｗａｔｅｒｉｎＬａｋｅＴａｉｈｕ ［Ｊ］．ＡｃｔａＳｃｉｅｎｔｉａｅＣｉｒｃｕｍｓｔａｎｔｉａｅ，２００７，２７（１１）：１８２３－ １８２９． 冯胜，秦伯强，高光．细菌群落结构对水体富营养化的响 应［Ｊ］．环境科学学报，２００７，２７（１１）：１８２３－１８２９． ［３］ ＱＩＡＮＹｉ－ｃｈｕｎ，ＨＥＰｉｎｇ．Ａｎａｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｃｈａｎｇｅｓｉｎｔｈｅ ｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｉｎｔａｉｈｕｂａｓｉｎｄｕｒｉｎｇ１９９８ ～２００６［Ｊ］．Ａｃｔａ ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔａｔｉｓＪｉａｎｇＸｉｅｎｓｉｓ，２０００，３１（２）：３７０－ ３７６． ［４］ ＨｏｐｅＣＦＡ，ＴｕｂｂＲＳ．Ａｐｐｒｏａｃｈｅｓｔｏｒａｐｉｄｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｉｎｂｒｅｗｉｎｇ［Ｊ］．Ｉｎｓｔ．Ｂｒｅｗｉｎｇ，１９８５，９１（１）：１２－ １５． ［５］ ＬＩＴｉｅ－ｎｉｕ，ＪＩＡＮＧＺｕｏ－ｍｉｎｇ，ＬＩＡＯＨｏｎｇ－ｂｏ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｒａｐｉｄｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｏｔａｌｂａｃｔｅｒｉａ［Ｊ］． Ｓｃｉｅｎｃｅａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆＣｅｒｅａｌｓ，Ｏｉｌｓ ａｎｄ Ｆｏｏｄｓ， ２００３，１１（３）：３１－３３． 李铁牛，蒋作 明，廖 洪 波．细菌总数快速检测研究进展 ［Ｊ］．粮油食品科技，２００３，１１（３）：３１－３３． ［６］ ＬａｒｏｓｓａＲＡ．Ｍｅｔｈｏｄｓｉｎｍｏｌｅｃｕｌａｒｂｉｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ１０２：Ｂｉ－ ｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｐｒｏｔｏｃｏｌｓ［Ｍ］．Ｔｏｔｏｗａ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ：ＨｕｍａｎａＰｒｅｓｓ，１９９８，３－２０． ［７］ ＣＨＥＮＧｕｉ－ｙｉｎｇ，ＧＵＯＺｏｎｇ－ｘｉａ，ＺＨＡＮＧＣｈｕｎ－ｐｉｎｇ．ｅｔａｌ． ＤｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｗａｉｓｔｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆａＧａｕｓｓｉａｎｂｅａｍ ｂｙｂａｃｔｅｒｉｏｒｈｏｄｏｐｓｉｎｆｉｌｍ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ·Ｌａｓｅｒ，２００４，１５（２）：１８９－１９３． 陈桂英，郭宗霞，张春平，等．由细菌视紫红质测定高斯 光束的束腰位置［Ｊ］．光 电 子·激 光，２００４，１５（２）：１８９－ １９３． ［８］ ＴｈｉｅｍｅＪ，ＧｌｅｂｅｒＳ，ＭｉｔｒｅａＧ，ｅｔａｌ．Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙａｎｄ ｓｐｅｃｔｒｏｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙｗｉｔｈｓｏｆｔＸ－ｒａｙ［Ｊ］．ＯｐｔｉｃｓａｎｄＰｒｅｃｉ－ ｓｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００７，１５（２）：１８７９－１８８５． ［９］ ＷｅｎＧ，ＶｏｒｏｎｅｙＲＰ，ＣｕｒｔｉｎＤ，ｅｔａｌ．Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄａｐ－ ｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆａｓｏｉｌＡＴＰｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．ＳｏｉｌＢｉ－ ｏｌｏｇｙＢｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２００５，３７（１１）：１９９９－２００６． ［１０］ＬｅｖｉｎＧＶ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｎｄｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎｆｏｒｅｘｔｒａｔｅｒ－ ｒｅｓｔｒｉａｌｌｉｆｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎ［Ｊ］．Ａｄｖ．Ａｐｐｌ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．，１９６８，１０ （１）：５５－７１． ［１１］ＲｏｉｆＡＤ，ＹｏｕｎｇＪＬ．Ｒａｐｉｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｂａｃｔｅｒｉａｉｎｗａｔｅｒ ［Ａ］．Ｐｒｏｃ．ｏｆＳＰＩＥ，２００２，４７２２（２１）：２１－２５． ［１２］Ｃｏｌｑｕｈｏｕｎ，ＫＯ，Ｔｉｍｍｓ，ＦｒｉｃｋｅｒＣＲ．Ａｓｉｍｐｌｅｍｅｔｈｏｄｆｏｒ ｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｌｙａｖａｉｌａｂｌｅＡＴＰｈｙｇｉｅｎｅ－ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｏｄＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，１９９８， ６１（１）：４９９－５０１． ［１３］ＴＩＡＮＱｉｎｇ，ＬＵＯＪｉｎ－ｐｉｎｇ，ＣＡＩＸｉｎ－ｘｉａ，ｅｔａｌ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｒａｐｉｄｄｅｔｅｃｔｉｎｇｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｆｏｒｂａｃｔｅｒｉａ ｂａｓｅｄｏｎｂｉｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ［Ｊ］，ＯｐｔｉｃｓａｎｄＰｒｅｃｉｓｉｏｎＥｎｇｉ－ ｎｅｅｒｉｎｇ２０１０，１８（４）：７７１－７７８． 田青 罗金平 蔡 新 霞，等．生物发光法细菌快速检测仪 的研制 及 应 用 ［Ｊ］．光 学 精 密 工 程，２０１０，１８（４）：７７１－ ７７８． ［１４］ＬＩＵＸｉａｏ－ｈｏｎｇ，ＺＨＡＯＡｉ－ｈｕａ，ＣＡＩＸｉｎ－ｘｉａ，ｅｔａｌ．Ｒａｐｉｄ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｖｉａｂｉｌｉｔｙｏｆＢＣＧ ｖａｃｃｉｎｅｕｓｉｎｇｏｐｔｉｃａｌ ｂｉｏｓｅｎｓｏｒ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｅｎｓｏｒｓａｎｄＡｃｔｕａｔｏｒｓ，２０１０，２３ （１）：１－４． 刘晓红，赵爱华，蔡新 霞，等．光学生物传感器用于快速 检测卡介苗活菌数研究 ［Ｊ］．传 感 技 术 学 报，２０１０，２３ （１）：１－４． ［１５］ＧｈｅｏｒｇｈｉｕＭ，ＬａｇｒａｎｄｅｒｉｅＭ．Ｍｅｓｕｒｅｒａｐｉｄｅｄｅｌａｖｉａｂｉ－ ｌｉｔéｄｕＢＣＧｐａｒｄｏｓａｇｅｄｅｌ′ＡＴＰ［Ｊ］．Ａｎｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．， １９７９，１３０（３）：１４７－１５６． 作者简介： 蔡新霞 （１９６６－），女，博士，研究员，博导．主要研究方向为生物传感 器及微系统研究 ． · ８６６ · 光 电 子 · 激 光 ２０１４年 第２５卷