控制水微生物学需要相关和准确的数据。本文提供了微生物检测方法的概述，并深入探讨了两种快速量化可存活细菌的方法：腺苷三磷酸（ATP）测试和完整细胞计数（ICC）.
微生物检测的相关性
食品和饮料（F&B）、半导体和汽车生产等多种行业都使用大量水 用于不同的目的，并共享一个共同的风险和成本来源，即水源性细菌。全球约25%的食品损失是由微生物腐败造成的[1]。 微生物影响的腐蚀（MIC）导致显著的资产损失和计划外的维护，特别是在石油和天然气行业。需要在生产过程中使用微生物无菌水的公司会因广泛的水循环系统而产生可观的能源和维护费用。
因此，许多行业需要检测和量化总微生物负荷以及特定细菌，以降低成本和业务中断的风险。
量化水中细菌的解决方案
工业微生物学市场提供了许多产品来量化可存活（即活着的）细菌，这些产品最终基于少数相关的微生物学方法。
其中之一是经典培养法这利用了即使一个可存活的细菌细胞也能生长成数百万个细胞的群落，而这些细胞可以被看到和计数。
不同的酶-底物基础的方法利用细胞成分的生化反应生成光信号。测量与三磷酸腺苷（ATP）的酶反应的亮度是一种常见的做法，本文将进一步阐述。
与培养和酶-底物基础的方法不同，流式细胞术是一种光学测量方法，直接计数可存活的细菌通过分析和计数来自细胞表面和DNA的荧光信号，这些细胞被染料染色，发出不同的颜色。一个信号等于一个细菌细胞，这允许进行单细胞计数。
使用ATP评估微生物负荷
ATP是所有活细胞的燃料，因此是所有细胞过程的基本能量分子。每个活细胞都含有细胞内ATP [2]，[3]，这对于储存能量的调节、酶的功能和生物合成是必需的 [2]。
传统的微生物分析培养方法速度慢且缺乏灵敏度，因为只有一部分细胞可能形成菌落 [2]。测量ATP不依赖于细菌生长，通常用于检查清洁效果和卫生监测。在表面发现ATP作为清洁不足和细菌等污染物的指示 [4]。虽然ATP测试快速、易于使用且价格实惠 [4]，但它们可能不够灵敏 [3]。
通过量化细胞内ATP来估计细菌数量的解决方案如下进行:
- 测量游离（细胞外）ATP通过与ATP反应的酶产生的光信号。光信号的亮度越大，ATP的含量就越多.
- 测量总ATP（细胞内和细胞外）, 在破坏样本中的细胞以释放细胞内的ATP（细胞内ATP）之后.
- 从（2）中减去（1）以得出细胞内ATP. 然后根据计算出的细胞内ATP值估计样本中存在的细菌数量.
ATP与活细菌数量之间的差异
非完整或
非活细胞无法产生ATP，这使得细胞内ATP适合指示活细胞的数量[2].
尽管已经发现细胞内ATP与菌落形成单位（CFU）之间存在线性关系，但每个细胞的ATP浓度在细菌物种之间甚至在同一物种的细胞之间也有所不同[2]. 从ATP浓度推断细菌细胞浓度仍然具有挑战性，部分原因是ATP浓度在细菌细胞之间并不均匀[3]. 其中一个解释是，给定细胞的生理状态会影响其能量货币的浓度，即ATP[3].
因此，微生物中的ATP浓度因物种、细胞大小和代谢状态而异，例如孢子具有较少的ATP[4]. 因此，活细菌计数与ATP浓度之间发现了矛盾的相关性[4].
一系列控制研究进一步揭示了ATP测试结果的精确度和可重复性较差，以及不可接受的大变异性[5]。此外，卡迪夫城市大学食品工业中心的科学家们 发现某些ATP测试设备可能对操作温度有很强的依赖性。他们进一步发现，从设备激活到信号读取的时间可能会影响结果的质量。 found that some ATP test
devices might be strongly dependent on the operating temperature. They further
discovered that the time from device activation to signal read-out might affect
the quality of the results.
使用ICC进行单细胞计数
卫生监测、食品与饮料质量控制以及研究应用领域需要对水中微生物进行准确的定量，包括其活性判断[3]。
流式细胞术对活细胞的定量是基于对细胞表面和DNA的直接染色，这些细胞随后发出荧光信号，并在流式细胞仪中进行分析。通过对样本中存在的细胞进行直接定量，结果与完整细胞的存在直接相关，并且与细胞的状态和大小无关。与传统方法相比，结果也与细菌生长无关。因此，流式细胞术的细菌检测提供了定量和准确的结果，消除了遗漏可能导致污染的非活跃细胞群体的风险。
在rqmicro.COUNT上进行ICC测试
rqmicro的基于流式细胞术的技术使您能够在不到一个小时的时间内快速准确地定量细菌细胞，包括VBNC，且价格与ATP测试相同。使用便携式 rqmicro.COUNT仪器, 您可以在关键控制点获得关于水中微生物负荷的可靠结果，从而促进质量控制措施。除了完整（活的）和总（活的 + 死的）细胞计数外，rqmicro 方法还可以通过适当的测试工具检测特定病原体 (大肠杆菌, 冷菌)。另一方面，ATP 测量不允许进行如此特定的检测和定量。
作为一个可靠的工具，提供您水系统的相关见解，rqmicro.COUNT 使您能够快速评估清洁措施的有效性。因此，rqmicro.COUNT 将推动卫生监测，并支持您保持水和最终产品的安全。
参考文献:
[1] Papkovsky, Dmitri B., 和 Joseph P. Kerry. "基于氧传感器的呼吸测量法及其在食品和饮料基质中的微生物检测方法的应用。"传感器23.9 (2023): 4519.
[2] Bottari, Benedetta, Marcela Santarelli, 和 Erasmo Neviani. "通过评估细胞内 ATP 确定不同饮料和食品的微生物负荷。"食品科学与技术趋势44.1 (2015): 36-48.
[3] Hammes, Frederik 等. "水环境中微生物腺苷三磷酸（ATP）的测量和解释。"水研究44.13 (2010): 3915-3923.
[4] Bakke, Mikio. "ATP 测试的综合分析：实际应用和在有效监测卫生方面的最新进展。"食品保护杂志85.7 (2022): 1079-1095.
[5] Whiteley, Greg S. 等人. "在医疗环境中，腺苷三磷酸（ATP）卫生监测测试变异性的问题。"感染控制与医院流行病学36.6 (2015): 658-663.
[6] Sousi, Mohaned 等人. "比较基于流式细胞计数的超低营养饮用水的细菌生长潜力与腺苷三磷酸的评估。"水研究203 (2021): 117506.
[7] Kong, Xiujuan 等人. "在评估紫外线辐射和氯化对革兰氏阳性和阴性细菌的消毒效率时，HPC、ATP和FCM检测方法之间存在显著差异。"海水淡化与水处理57.37 (2016): 17537-17546.