微生物計數進入快車道！QUANTOMTx?技術引領新趨勢

圣保羅大學‘路易斯·德·奎羅茲’農業學院博士后研究員瑪麗安·拉波索博士 圣保羅大學‘路易斯·德·奎羅茲’農業學院博士后研究員瑪麗安·拉波索博士 隨著對能源安全、可持續性和全球氣候變化的擔憂不斷增加，研究生物燃料生產作為替代化石燃料能源的熱潮不斷涌現。目前主要的生物燃料——生物乙醇是通過使用酵母菌（Saccharomyces cerevisiae）進行酒精發酵工業生產的。然而，在發酵過程中經常觀察到細菌和野生酵母的污染，這可能降低生產效率和產量。

在這篇文章中，SelectScience?采訪了圣保羅大學‘路易斯·德·奎羅茲’農業學院Carlos A. Labate博士實驗室的博士后研究員Mariane Raposo博士，了解她在生物乙醇生產過程中開發鑒定污染微生物策略的工作。Raposo分享了傳統顯微鏡方法在微生物定量中的挑戰，并描述了Logos Biosystems的QUANTOM Tx?是如何通過實現對細菌和酵母進行高靈敏度和準確度的幾乎即時表征，從而加速了她的研究。

簡化的微生物定量工作流程

為了評估鑒定微生物污染的方法，Raposo既分析工業樣品，又在實驗室中使用生物反應器進行實驗，以模擬受控條件下的工業酒精發酵。“我的日常實驗室工作包括從復雜樣品中分離細菌和酵母，準備選擇性培養基以獲得感興趣的微生物，并對微生物進行形態和生理分析以進行其表征，”她說。

她補充說，這個工作流程的一個關鍵部分是確定工業和實驗室樣品中存在的酵母和細菌的濃度和細胞活力。為此，她的實驗室使用QUANTOM Tx?微生物細胞計數器，他們發現與傳統方法相比，該儀器顯著加速并簡化了該過程。“以前，我們使用光學顯微鏡分析酵母的光學顯微鏡分析和在固體培養基上進行細菌的計數來確定濃度和細胞活力，” Raposo解釋說。“這些技術非常耗時，需要多人準備材料和分析樣品，并且為了得到細菌的結果，我們必須等待至少24小時的培養。”

“相比之下，使用QUANTOM Tx，我們能夠在瞬間獲得酵母和細菌的結果，而無需培養，” Raposo欣然表示，并指出該系統還避免了傳統計數的固有變異性。

Logos Biosystems的QUANTOM Tx?微生物細胞計數器 Logos Biosystems的QUANTOM Tx?微生物細胞計數器 QUANTOM Tx使用自動熒光成像來識別和計數短短幾分鐘內的單個微生物細胞。在分析之前，樣品被染色并與裝載緩沖液混合，裝入QUANTOM? M50細胞計數載玻片，并在QUANTOM?離心機中旋轉，使細胞均勻分布在計數室中。一旦插入載片，QUANTOM Tx會自動對焦并掃描多達10個視場以計算熒光染色的微生物細胞。然后，結果可以在觸摸屏上即時驗證，以圖形方式查看，并保存到固態硬盤。Raposo說：“準備樣品只需幾分鐘，整個工作流程只需要一個人從樣品制備到分析。”“它的快速數據獲取，無需提前準備培養基等材料以及輕松執行分析是對我們最大的優勢。”

可調整的多樣微生物協議

Raposo的研究重點是多種類型的細菌，包括革蘭氏陽性乳酸菌和革蘭氏陰性醋酸細菌，以及薩克拉曼多菌屬內外的不同酵母菌株。“屬于乳酸菌屬的乳酸菌（LAB）是最常見的污染物，也是燃料乙醇生產產量下降的最主要原因，”她說。“在酵母中，我們主要關注釀酒酵母種的酵母株，包括負責進行酒精發酵的株以及污染株。”

根據Raposo的說法，這項工作最大的挑戰之一是處理復雜的樣品，并確定同一樣品中存在的細菌和酵母的濃度。她分享說，這也是QUANTOM Tx特別有優勢的另一個方面。該儀器采用先進的細胞檢測和去聚集算法，可區分細胞形狀、大小或排列方式。雖然軟件經過優化以適應細菌細胞，但能夠使用參數（如大小、檢測靈敏度、去聚集級別和圓度）創建自定義協議，使Raposo和她的團隊能夠準確地區分和計數細菌和酵母菌株。

“使用QUANTOM Tx，我們能夠比使用傳統技術更快速、更輕松地確定樣品的微生物學參數，” Raposo說。“我們有利于的是這兩種微生物之間的大小和形態差異相當大，這使我們能夠指導軟件將細菌和酵母分開計數。”

未來展望

對能夠有效產生替代化石燃料的細菌和酵母的研究正在迅速擴展，Raposo相信這一趨勢將繼續下去。“在這個領域正在做很多工作，”她說。“這包括獲得通過將己糖和戊糖高效轉化為乙醇的基因改造酵母的研究，以及鑒定能夠通過有機物代謝產生生物氣的細菌和古細菌的研究。”

“微生物是生產替代‘清潔’燃料的重要盟友，我很高興看到它們的潛力在未來得到進一步的探索，”她總結說。