要点

• 自动化可以节省大量的时间和成本，特别是对于大型实验室
• 高技能的工作人员从重复的例程手册任务中发布，以获得结果解释，客户服务和管理活动
• 自动化降低了人为错误的可能性，并能提供更稳定可靠和准确的结果
• 自动化使跟踪和存储结果更容易

在21世纪的任何行业中，用手做任何事情都不是实现效率最大化的首选方法。但基于传统培养方法的微生物分析是一项劳动密集型的操作，涉及一系列复杂的手工操作步骤，对技术人员的培训要求很高。这样的操作可以说是迫切需要自动化。工业和临床化学实验室已广泛实现自动化多年。最近，临床微生物实验室的自动化水平越来越高，因为它们的工作量增加了，对它们产生可靠和快速结果的要求也变得更加迫切。全自动临床微生物实验室已成为现实。由于各种原因，食品微生物实验室在自动化系统和设备的吸收方面落后于临床部门。但是，由于商业压力和采用了比传统程序更适合自动化的新测试方法，这种情况已经发生了变化。2021欧洲杯德国vs意大利竞猜

实验室自动化的潜在好处是显而易见的。雇用大量训练有素的工作人员是昂贵的，而获得这些工作人员变得越来越困难。利用高质量的员工进行传统微生物检测所需的重复性手工操作——通常只是一件苦差事——也是一种浪费。自动化可以大大减轻工作人员的负担，使他们能够集中精力管理过程以及解释和报告结果。此外，需要一系列手工步骤的测试很容易出现人为错误。自动化可以消除很多潜在的错误，并提供更可靠的结果。

优点可能是显而易见的，但这并不意味着所有的食品微生物实验室都会从采用自动化系统中获得同样的好处。例如，工作量多变且不可预测的小型实验室在操作上需要一定程度的灵活性，这与自动化是不相适应的。一般来说，具有高样品吞吐量和有限的标准测试方法的大型实验室最有可能受益。2021欧洲杯德国vs意大利竞猜考虑采用该技术的食品微生物实验室首先需要识别操作自动化的机会，然后非常仔细地分析潜在的好处和缺点，然后再评估设备以利用这些机会。自动化需要大量的资本投资，并且必须证明最初的投入是合理的。

建议实验室遵循识别自动化机会的结构化进程，如下所示：

1.在详细的流程图的帮助下，对实验室的工作流程进行彻底的分析，以确定过程中的限制步骤。在这些点上实现自动化技术可能会带来最大的好处。分析应考虑所进行的全部测试范围以及实验室工作量的变化程度。

2.审查商业上可用的设备，以确定是否有技术解决所确定的限制步骤。要问的问题是，自动化解决方案是否会对实验室的整体效率产生持续的有益影响。

3.对每个潜在解决方案进行详细的成本效益分析。考虑可能的资本和运行成本、量化的生产力效益、潜在的质量改进、对员工水平的潜在影响、投资回报以及任何认证或验证问题。

4.拟定一份能够带来实际效益的解决方案的清单，并对每一个方案进行更详细的评估，以确定它们是否可以很容易地融入实验室现有的和计划中的操作。

技术

有许多商业可用的自动化和半自动化系统设计用于食品微生物实验室。大多数的目的是提高传统实验室过程中的一个关键点的效率:样品制备;培养基配制和调剂;样品外稀释电镀;平板读数和菌落计数。这四个步骤占了用传统培养方法进行微生物分析所需的总工时的大部分，因此如果实现自动化，将提供最大的潜在节省。此外，自动化和半自动化仪器可用来检测和鉴定病原体和其他微生物的非培养技术，如PCR。

传统文化的方法

1.样品制备

固体和半固体食品样品制备中最耗时的步骤是制备初始稀释剂和连续稀释剂。初始稀释，通常称出固定重量的样品，并无菌地将其加到预先准备好的标准体积的无菌稀释剂中。以重量稀释剂形式出现的自动化可以使这一过程更加有效。

在其最简单的形式，重量稀释器由一个平衡连接到稀释剂分配泵。操作者能够将未知重量的样品转移到无菌容器中。然后，单元内的处理器计算所需稀释剂的体积，以给出预先设定的稀释系数，然后泵分配适当数量的稀释剂。这个相对简单的装置可以节省相当多的时间，也能够提高稀释精度。更复杂的系统能够根据需要分配几种不同的稀释剂，这样样品就可以同时进行标准平板计数和预富集培养。一些设备也可以用于层流柜，包括标签和条形码打印机，以帮助样品识别和可追溯性。

使用试管的标准方法创建的串行稀释度非常劳动密集，并且长期重复处理帽和管以及单个样品的手动混合可引起肌肉和肌腱的疼痛。这些症状被称为重复菌株损伤（RSI）。此外，大多数实验室通过重复洗涤和填充用9mL稀释剂的试管加注稀释管，然后在每次使用后进行覆盖和灭菌。

串行稀释液的新型创新方法提供了Inlabtec串行稀释机。系统使用单使用无菌袋，从而完全消除了稀释管的劳动力和资源密集制剂。由于本质安全和自动稀释和混合过程，该系统不包括人类误差，最大限度地减少RSI的风险，并为客观板计数提供始终如一的可靠和准确的串行稀释。

2.介质准备和配药

在传统的微生物实验室中，培养基的制备和调配是另一项非常耗时的操作。许多较大的实验室雇用的技术人员的唯一功能是介质准备。因此，自动化技术在现阶段的应用在效率节约方面具有巨大的潜力，而且一系列的设备现已商业化。

微处理器控制的“培养基制备器”可编程，用于制备和消毒大量琼脂和液体培养基，以备配药。其中一些设备具有复杂的控制系统，能够应用多级温度循环，以便在单个过程中制备具有热敏元件的复杂介质，而无需操作员干预。介质制备器有各种尺寸，通常是多功能的，可选择用作简单的高压灭菌器或水浴。除了显著节省技术人员的时间外，这些设备还减少了介质准备过程中出现错误和变化的可能性。

介质制备器也可以连接到自动化的平板浇注机，以进一步提高效率。这些设备也由微处理器控制，并可编程，以最佳温度将预先设定的琼脂培养基输送到无菌培养皿中，比手动方式更精确。倾板机的容量各不相同，从20个板批次的小型台式机器，到几乎每小时都能连续灌装数百个板的全自动系统。一些系统在填充点使用紫外线消毒，也可以堆叠和标签所倾倒的盘子。将培养基制备器与合适的自动平板浇注机相结合，可以生产出一种系统，能够在几乎不需要工作人员干预的情况下，为实验室工作台提供一致的标签板。

3.样品电镀

到目前为止，在食品微生物实验室中，将一系列样品稀释和富集培养物镀到琼脂培养基上可能是自动化影响最小的操作。然而，在这个阶段，有一些商业上可用的工具能够产生效率节约。

螺旋压盘已经存在很多年了，但是最近的仪器已经消除了许多影响早期设备的问题。螺旋压盘机通过在琼脂表面上以螺旋模式从压盘中心以指数形式输出初始样品稀释量来运行。这有效地允许将一组连续稀释液接种到单个平板上。孵育后，在与已知样品体积相对应的平板的单独部分中计数菌落，以计算结果。现代仪器可在全自动模式下运行，每个样品之间具有自清洁和消毒步骤，并可编程以多种不同模式输送样品。

最近的一个创新是bioMérieux公司的TEMPO®“自动化质量指标”系统。该技术在多孔“卡片”上使用了一种微型最可能数(MPN)技术来枚举食物样本中的细菌数量。该系统中使用的介质包含一个荧光指示剂，因此卡片可以被读卡器扫描，然后自动计算出以CFU/g样本表示的结果。

4.板材阅读和殖民地计数

任何对食品微生物实验室工作流程的分析都可能表明，在孵育后读数和计数板占用了每天工作人员的大部分时间。它还需要有经验的工作人员来获得可靠的结果。

自动菌落计数器已经存在多年，但现代仪器得益于改进的成像技术和复杂的软件，因此它们变得更加准确、快速和可靠。现代菌落计数器通常使用高分辨率数码相机生成详细的彩色图像和图像分析软件，大大提高了将单个微生物菌落与食物颗粒和其他碎屑区分开来的能力。计数以秒为单位。菌落计数器可编程计数倾注板、扩散板和螺旋板，通常可连接到PC以记录计数，并帮助建立样品标识和可追溯性。许多仪器包括几种不同的光源，因此可以对彩色和荧光菌落进行计数。

非基于区域性的检测和枚举方法

最近，不依赖于传统培养技术的病原体检测方法得到了更广泛的接受和采用，这导致了许多商业上可用的仪器，其中许多仪器是半自动化或完全自动化的。这些仪器大多数是基于免疫学或分子生物学技术。

Immunology-based仪器

酶免疫分析(EIA)和酶联免疫吸附试验(ELISA)技术在食品微生物学中的应用已广泛应用于肠道沙门氏菌、单核增生李斯特菌等常见食源性病原体的检测。虽然其中一些检测方法已发展为易于使用的横向流动检测，但其他方法已完全自动化，并可作为完整的病原体检测系统。这类系统的两个例子是bioMérieux开发的VIDAS®系列产品和3M公司的Tecra™Unique Plus仪器。其他基于elisa的标准病原体检测试剂盒也可以使用合适的微孔板培养箱/读取器和其他附件(如洗板机)进行半自动检测。

pcr仪器

利用聚合酶链反应(PCR)技术检测食源性病原体在近十年来已经得到广泛应用，许多为食品工业设计的商业产品现已问世。在一定程度上，这些都必须是自动化的，特别是在放大和检测步骤。其中一个例子是Hygiena International的BAX®检测系统。其他产品包括应用生物系统公司的TaqMan®病原体检测试剂盒和Bio-Rad公司的iQ-Check™Real-Time PCR试剂盒。最近，Biotecon诊断公司和瑞士机器人液体处理专家Xiril合资开发了foodproof®RoboPrep+系列六种不同的仪器，旨在自动化Biotecon的磁珠DNA提取和纯化技术，用于基于pcr的食源性病原体检测。这意味着现在可以建立一个全自动的PCR病原体检测系统，专门为食品微生物实验室设计。

其他技术

还有一些基于免疫学或PCR以外技术的自动化和半自动化微生物检测仪器，但它们可能在一些实验室中有应用。

最好的例子之一是流式细胞术。流式细胞仪采用直接微生物检测和计数技术，可应用于非过滤液体食品，如软饮料和乳制品。商业仪器可用于食品工业，例如AES Chemunex的BactiFlow ALS®仪器。

未来发展

虽然食品微生物实验室的自动化已经具有巨大的潜力，但现有的和正在发展的技术很可能很快就会在食品工业中得到应用。总部位于荷兰的Kiestra Lab Automation已经提供了完全自动化的医学细菌学实验室，更大的集中食品检测实验室的趋势可能很快就会使这类开发在食品行业具有经济可行性。工业机器人技术的日益复杂也可能使一些仍然需要人工干预的实验室操作实现自动化。例如，Thermo Scientific等公司已经提供了一系列专门为实验室设计的铰接机械臂。未来的食品微生物实验室看起来可能会大不相同。

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