De koelkastlaser die bacteriën detecteert die over voedsel kruipen

Voedselvergiftiging is een potentieel dodelijke aandoening en daarom een ​​serieus probleem voor de voedingsindustrie. Elk jaar lijden zo'n 50 miljoen mensen alleen al in de VS aan voedselvergiftiging, waaronder meer dan een miljoen gevallen van potentieel dodelijke salmonellavergiftiging.

Het vinden van manieren om de verspreiding van deze en andere soorten bacteriën te voorkomen, is dus een belangrijk doel. Maar het is moeilijk om bacteriën in voedselproducten op te sporen. De meest gebruikelijke detectiemethoden omvatten technieken zoals microbiologisch kweken, polymerasekettingreacties, hoogwaardige vloeistofchromatografie en massaspectrometrie, om er maar een paar te noemen.

Deze methoden zijn complex, duur en tijdrovend. En ze hebben hoog opgeleide technici nodig om ze uit te voeren. Bijgevolg hebben maar weinig voedingsbedrijven en verkooppunten toegang tot dit soort technologie, en consumenten moeten de hygiëne van de meeste voedingsmiddelen die ze kopen op vertrouwen nemen.

Nu lijkt dat te veranderen dankzij het werk van Jonghee Yoon en vrienden van de Korea Advanced Institutes of Science and Technology in Zuid-Korea. Deze jongens hebben een snelle en goedkope manier gevonden om in slechts een paar seconden bacteriën op het oppervlak van voedsel te herkennen. Ze zeggen dat hun techniek gemakkelijk kan worden gebruikt in voedselverwerkingslijnen en zelfs op standaard koelkasten voor thuisgebruik.

De nieuwe techniek is in principe eenvoudig. Bacteriën zoals salmonella hebben haarachtige flagella die ze gebruiken om zichzelf over oppervlakken voort te stuwen. Deze beweging verandert het oppervlak van besmet voedsel in een oceaan van kronkelende micro-organismen. Het is deze beweging die Yoon en co hebben uitgewerkt om te herkennen.

Hun methode is eenvoudig. Wanneer een rode, coherente laserstraal biologisch weefsel raakt, wordt deze door het materiaal verstrooid. Deze verstrooiing zorgt ervoor dat het licht interfereert, waardoor een willekeurig patroon ontstaat dat laserspikkel wordt genoemd.

Omdat bacteriën op het oppervlak van voedsel ook licht verstrooien, beïnvloedt dit de spikkel. En terwijl de bacteriën bewegen, verandert het spikkelpatroon. Door de decorrelatie in de intensiteitspatronen van de laserspikkels van weefsels te detecteren, kunnen de levende activiteiten van micro-organismen worden gedetecteerd, zeggen Yoon en co.

Het enige dat nodig is om deze verandering te volgen, is een camera die de verandering in een paar seconden kan vastleggen. Yoon en co gebruiken er een die afbeeldingen maakt met een snelheid van 30 keer per seconde en vervolgens de afbeeldingen verwerken door de ene van de andere af te trekken om elk verschil te onthullen.

Ze hebben hun uitrusting op de proef gesteld met een reeks experimenten met kippenborst. Ze begonnen met het besmetten van monsters van kippenborst met de veelvoorkomende bacteriën Escherichia coli en Bacillus cereus, die veelvoorkomende oorzaken zijn van door voedsel overgedragen ziekten. Vervolgens zapten ze elk van de monsters en een controle met een laser terwijl ze de spikkel met een camera vastlegden.

De resultaten laten duidelijk het nut van de techniek zien. De beeldsubtractietechniek laat snel zien welke monsters in welke mate besmet zijn. De techniek pikt beide soorten bacteriële contaminatie op, maar kan er geen onderscheid tussen maken. Het toont ook aan dat niet-verontreinigd vlees in de loop van de tijd weinig of geen verandering in het laserspikkelpatroon vertoont.

Dat is een interessant resultaat. Het monitoren van laserspikkels is snel en eenvoudig te doen met goedkope apparatuur die achteraf op voedselverwerkingslijnen kan worden gemonteerd. En het vereist weinig gespecialiseerde expertise.

Cruciaal is dat de techniek geen contact met het vlees vereist en dus op afstand kan worden gedaan. Het kan ook door transparante plastic verpakkingen heen kijken, wat het spikkelpatroon niet beïnvloedt.

Dat zou in veel delen van de wereld een belangrijke impact kunnen hebben, met name in ontwikkelingslanden die geen gemakkelijke toegang hebben tot microbiologische laboratoria. En de apparatuur is zo goedkoop en eenvoudig dat het gemakkelijk kan worden gemonteerd in gewone koelkasten die voor thuis zijn ontworpen.

Er zijn natuurlijk beperkingen. Hoewel de techniek verschillende soorten bacteriën detecteert, kan ze er geen onderscheid tussen maken. En natuurlijk kan het geen verontreinigingen detecteren die de laserspikkel in de loop van de tijd niet veranderen. Het zou dus geen virale verontreinigingen oppikken, zoals het norovirus, dat verantwoordelijk is voor vijf miljoen oorzaken van door voedsel overgedragen ziekten per jaar in de VS. Evenmin detecteert het de gifstoffen die door bacteriën worden geproduceerd, die ziekte kunnen veroorzaken, zelfs als de bacteriën zijn gedood uit.

Desalniettemin heeft de nieuwe techniek het potentieel om de voedselhygiëne aanzienlijk te verbeteren en daarmee het aantal gevallen van voedselvergiftiging per jaar te verminderen. En dat kan niet slecht zijn.

Referentie: http://arxiv.org/abs/1603.07343 : Een eenvoudige en snelle methode voor het detecteren van levende micro-organismen in voedsel met behulp van laserspikkeldecorrelatie

zich verstoppen