曹新塏，張 琦，尹寶國(guó)，張寶華，張雨晨

(北京市自來(lái)水集團(tuán)有限責(zé)任公司水質(zhì)監(jiān)測(cè)中心，北京 100012)

菌落總數(shù)作為評(píng)價(jià)水質(zhì)優(yōu)劣的衛(wèi)生指示標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)，是微生物檢測(cè)的重要參數(shù)之一?，F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)常用的水中菌落總數(shù)檢測(cè)方法為傳統(tǒng)平皿計(jì)數(shù)法，該方法所使用的營(yíng)養(yǎng)瓊脂平板不能滿(mǎn)足厭氧菌等特殊細(xì)菌的生理需求，導(dǎo)致部分細(xì)菌難以繁殖生長(zhǎng)[1]。且在整體試驗(yàn)過(guò)程中不僅前處理操作繁瑣，易引入外來(lái)污染與人為誤差，同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)室無(wú)菌環(huán)境及試驗(yàn)人員技術(shù)能力要求較高，部分實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)能力難以達(dá)到要求，不適用于實(shí)驗(yàn)室的日常檢測(cè)。

酶底物法(SimPlate法)培養(yǎng)基底物可與微生物特異性酶反應(yīng)生成藍(lán)色熒光的物質(zhì)，培養(yǎng)后統(tǒng)計(jì)分析得到最終菌落總數(shù)[2-3]。美國(guó)環(huán)保署(EPA)于2002年將SimPlate法納入EPA 9215E中，表明飲用水及地表水可以使用其檢測(cè)菌落總數(shù)[4]；廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《水中菌落總數(shù)復(fù)合酶底物檢測(cè)方法》(DB 44/T 1163—2013)[5]于2013年將SimPlate法引入國(guó)內(nèi)；國(guó)家城市供水水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)武漢監(jiān)測(cè)站于2019年采用定量盤(pán)法檢測(cè)水中菌落總數(shù)，該方法的試驗(yàn)原理與SimPlate法基本一致，其檢測(cè)結(jié)果與平皿計(jì)數(shù)法相比也沒(méi)有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異[6]；《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法 微生物指標(biāo)》(GB/T 5750.12—XXXX)(2022年征求意見(jiàn)稿)[7]中也表明，可以使用SimPlate法檢測(cè)生活飲用水及水源水的菌落總數(shù)。與平皿計(jì)數(shù)法相比，SimPlate法無(wú)需配制培養(yǎng)基，采用SimPlate法，不稀釋的情況下1 mL水樣可以檢測(cè)738 MPN/mL的菌落總數(shù)，減少了培養(yǎng)基配制及樣品稀釋的誤差，且不需要嚴(yán)格的無(wú)菌環(huán)境，更適用于檢測(cè)水中菌落總數(shù)較高的樣品。

EasyDisc法是對(duì)平皿計(jì)數(shù)法的革新，于2021年研發(fā)成功，目前還處于試用階段。2022年，孫杰[8]采用EasyDisc法檢測(cè)水中菌落總數(shù)，其檢測(cè)結(jié)果與平皿計(jì)數(shù)法相比沒(méi)有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。EasyDisc法的PCA培養(yǎng)基脫水固定于47 mm的平皿底部，無(wú)需配制，微生物生長(zhǎng)的代謝產(chǎn)物與PCA培養(yǎng)基中的顯色物質(zhì)反應(yīng)生成藍(lán)色菌落，便于人工計(jì)數(shù)。與平皿計(jì)數(shù)法相比，EasyDisc法減少了配制培養(yǎng)基等試驗(yàn)步驟，試驗(yàn)操作簡(jiǎn)便，生成的藍(lán)色菌落便于計(jì)數(shù)，顯著降低了外來(lái)污染和人為誤差。

本文采用酶底物法、EasyDisc法和平皿計(jì)數(shù)法3種方法檢測(cè)NSI菌落總數(shù)定量質(zhì)控樣品和實(shí)際樣品，并將檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析[9-10]。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)設(shè)備

SimPlate法培養(yǎng)基、84孔分配盤(pán)、EasyDisc法培養(yǎng)基、NSI菌落總數(shù)定量質(zhì)控樣品、無(wú)菌緩沖液、無(wú)菌取樣瓶等耗材購(gòu)自愛(ài)德士公司；平皿計(jì)數(shù)法使用的營(yíng)養(yǎng)瓊脂購(gòu)自青島海博生物技術(shù)有限公司；試驗(yàn)使用經(jīng)計(jì)量部門(mén)校準(zhǔn)合格的國(guó)產(chǎn)隔水式恒溫生物培養(yǎng)箱，溫控精度為±0.5 ℃。

1.2 試驗(yàn)步驟

1.2.1 高濃度NSI菌落總數(shù)定量質(zhì)控樣品制備

從-10 ℃ 以下的冰柜中取出NSI菌落總數(shù)定量質(zhì)控樣品，常溫狀態(tài)下平衡15 min后，轉(zhuǎn)移至100 mL無(wú)菌緩沖液中，水平搖勻，制備成高濃度NSI菌落總數(shù)定量質(zhì)控樣品。待樣品完全溶解后，需在30 min內(nèi)完成檢測(cè)。

1.2.2 低濃度NSI菌落總數(shù)定量質(zhì)控樣品制備

將1.2.1小節(jié)的高濃度NSI菌落總數(shù)定量質(zhì)控樣品充分混勻后，吸取10 mL轉(zhuǎn)移至100 mL無(wú)菌取樣瓶中，用無(wú)菌水稀釋至刻度線，制備成低濃度NSI菌落總數(shù)定量質(zhì)控樣品。

1.2.3 實(shí)際樣品采集

采集北京地區(qū)出廠水、濾池出水及水源水各10組實(shí)際水樣，采集過(guò)程參照《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法 水樣的采集與保存》(GB/T 5750.2—2006)[11]中樣品采集及保存要求，并在4 h內(nèi)完成檢測(cè)。

1.2.4 SimPlate法測(cè)定水中菌落總數(shù)

量取1 mL待測(cè)樣品及9 mL無(wú)菌水加入SimPlate法培養(yǎng)基中，充分混勻，轉(zhuǎn)移至84孔分配盤(pán)中，水平旋轉(zhuǎn)分配盤(pán)使待測(cè)樣品均勻分配于每個(gè)樣品孔中，多余液體由盤(pán)內(nèi)海綿吸收，倒置放入36 ℃ 培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48 h后，在366 nm紫外燈下統(tǒng)計(jì)藍(lán)色熒光孔數(shù)，對(duì)照MPN表查詢(xún)菌落總數(shù)檢測(cè)結(jié)果。

1.2.5 EasyDisc法測(cè)定水中菌落總數(shù)

量取1 mL待測(cè)樣品加入EasyDisc法平皿中，水平混勻，使樣品均勻分布于EasyDisc法平皿中，常溫下靜置20 min，使樣品與培養(yǎng)基充分接觸，正置放入36 ℃ 培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48 h后，統(tǒng)計(jì)菌落總數(shù)檢測(cè)結(jié)果。

1.2.6 平皿計(jì)數(shù)法測(cè)定水中菌落總數(shù)

平皿計(jì)數(shù)法試驗(yàn)過(guò)程參照《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法 微生物指標(biāo)》(GB/T 5750.12—2006)[12]中1.1小節(jié)平皿計(jì)數(shù)法進(jìn)行檢測(cè)。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 高濃度NSI菌落總數(shù)定量質(zhì)控樣品檢測(cè)結(jié)果分析

將同一高濃度NSI菌落總數(shù)定量質(zhì)控樣品以3種方法平行檢測(cè)10次。其檢測(cè)結(jié)果表明，3種方法檢測(cè)結(jié)果的合格率均為100%。為進(jìn)一步評(píng)價(jià)3種方法的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，計(jì)算10組檢測(cè)結(jié)果與真值的相對(duì)誤差及檢測(cè)結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，可得RSD(平皿計(jì)數(shù)法)=9.63%，RSD(SimPlate法)=5.69%，RSD(EasyDisc法)=6.07%，如表1、圖1所示。結(jié)果表明，SimPlate法與EasyDisc法檢測(cè)結(jié)果與真值的相對(duì)誤差及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于平皿計(jì)數(shù)法。由此可知，SimPlate法與EasyDisc法檢測(cè)高濃度NSI菌落總數(shù)定量質(zhì)控樣品時(shí)的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性?xún)?yōu)于平皿計(jì)數(shù)法。

表1 3種方法檢測(cè)高濃度NSI菌落總數(shù)定量質(zhì)控樣品的檢測(cè)結(jié)果Tab.1 Detection Results of High Concentration NSI Total Number of Colonies QC Samples by Three Methods

圖1 3種方法檢測(cè)高濃度NSI菌落總數(shù)定量質(zhì)控樣品檢測(cè)結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差Fig.1 Relative Standard Deviation of High Concentration NSI Total Number of Colonies QC Samples by Three Methods

2.2 低濃度NSI菌落總數(shù)定量質(zhì)控樣品檢測(cè)結(jié)果分析

為驗(yàn)證3種方法檢測(cè)低濃度樣品的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性，分別以3種方法平行檢測(cè)同一低濃度NSI菌落總數(shù)定量質(zhì)控樣品10次，最終檢測(cè)結(jié)果為檢測(cè)結(jié)果×稀釋倍數(shù)。其最終檢測(cè)結(jié)果表明，3種方法檢測(cè)結(jié)果的合格率均為100%。為進(jìn)一步評(píng)價(jià)3種方法檢測(cè)低濃度樣品的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性，計(jì)算10組檢測(cè)結(jié)果與真值的相對(duì)誤差及檢測(cè)結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，可得RSD(平皿計(jì)數(shù)法)=12.37%，RSD(SimPlate法)=8.13%，RSD(EasyDisc法)=8.72%，如表2、圖2所示。結(jié)果表明，檢測(cè)低濃度NSI菌落總數(shù)定量質(zhì)控樣品時(shí)，SimPlate法與EasyDisc法檢測(cè)結(jié)果與真值的相對(duì)誤差及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于平皿計(jì)數(shù)法，其準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性仍?xún)?yōu)于平皿計(jì)數(shù)法。

表2 3種方法檢測(cè)低濃度NSI菌落總數(shù)定量質(zhì)控樣品的檢測(cè)結(jié)果Tab.2 Detection Results of Low Concentration NSI Total Number of Colonies QC Samples by Three Methods

圖2 3種方法檢測(cè)低濃度NSI菌落總數(shù)定量質(zhì)控樣品檢測(cè)結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差Fig.2 Relative Standard Deviation of Low Concentration NSI Total Number of Colonies QC Samples by Three Methods

2.3 實(shí)際樣品檢測(cè)結(jié)果分析

選取北京地區(qū)出廠水、濾池出水及水源水各10組，分別以3種方法檢測(cè)選取的30組實(shí)際樣品。其中樣品序號(hào)21～30為水源水樣品，稀釋10倍后進(jìn)行檢測(cè)，最終檢測(cè)結(jié)果=檢測(cè)結(jié)果×稀釋倍數(shù)，3種方法的檢測(cè)結(jié)果如表3所示。為進(jìn)一步探究3種方法在檢測(cè)實(shí)際樣品時(shí)是否存在差異性，將3種方法檢測(cè)結(jié)果做對(duì)數(shù)處理滿(mǎn)足正態(tài)分布后，運(yùn)用軟件SPSS 軟件進(jìn)行t檢驗(yàn)分析，結(jié)果如表4所示。平皿計(jì)數(shù)法與SimPlate法、EasyDisc法的泊松相關(guān)系數(shù)分別為0.945、0.981，屬極強(qiáng)相關(guān)性；t檢驗(yàn)結(jié)果分別為P=0.366(>0.05)、P=0.798(>0.05)，表明平皿計(jì)數(shù)法與SimPlate法、EasyDisc法的檢測(cè)結(jié)果高度一致，無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。可認(rèn)為3種方法均可有效檢測(cè)水中菌落總數(shù)。

表3 北京地區(qū)實(shí)際樣品的3種方法檢測(cè)結(jié)果Tab.3 Detection Results of Actual Samples in Beijing by Three Methods

表4 3種方法實(shí)際樣品檢測(cè)結(jié)果的t檢驗(yàn)Tab.4 t-Test of Results of Actual Sample by Three Methods

2.4 陰性樣品檢測(cè)結(jié)果分析

各選取3組滅菌生理鹽水、無(wú)菌純水和無(wú)菌緩沖液，在非無(wú)菌環(huán)境下分別以3種方法進(jìn)行檢測(cè)，其檢測(cè)結(jié)果如表5所示。在非無(wú)菌環(huán)境下，平皿計(jì)數(shù)法檢測(cè)陰性樣品時(shí)部分陰性樣品有菌落檢出；SimPlate法和EasyDisc法檢測(cè)陰性樣品時(shí)所有陰性樣品均未檢出。由此表明，SimPlate法和EasyDisc法可以在非無(wú)菌條件下進(jìn)行試驗(yàn)，降低了水中菌落總數(shù)檢測(cè)項(xiàng)目對(duì)實(shí)驗(yàn)室無(wú)菌環(huán)境的要求。

表5 陰性樣品的3種方法檢測(cè)結(jié)果Tab.5 Detection Results of Negative Samples by Three Methods

3 討論

3.1 NSI菌落總數(shù)定量質(zhì)控樣品檢測(cè)結(jié)果分析

檢測(cè)20組高濃度和低濃度質(zhì)控樣品時(shí)，平皿計(jì)數(shù)法共有12組檢測(cè)結(jié)果相對(duì)誤差不低于10%，大于SimPlate法及EasyDisc法。造成此類(lèi)結(jié)果的原因是平皿計(jì)數(shù)法配制培養(yǎng)基的操作步驟(稱(chēng)量、溶解、調(diào)節(jié)pH、高壓滅菌、保存及復(fù)溶等)過(guò)于繁瑣，易引入外來(lái)污染，且營(yíng)養(yǎng)瓊脂生成的菌落顏色較淺，不易觀察，易造成人為計(jì)數(shù)誤差；而SimPlate法及EasyDisc法無(wú)需配制培養(yǎng)基，特制的培養(yǎng)基與細(xì)菌代謝產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，生成易觀察的反應(yīng)產(chǎn)物，減少了外來(lái)污染，降低了試驗(yàn)及人為誤差。

平皿計(jì)數(shù)法、SimPlate法及EasyDisc法在檢測(cè)高濃度和低濃度質(zhì)控樣品時(shí)其檢測(cè)結(jié)果與真值相對(duì)誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為9.27%、5.75%及5.86%和11.64%、8.30%及8.21%。由上述計(jì)算結(jié)果可知SimPlate法和EasyDisc法檢測(cè)結(jié)果的真值相對(duì)誤差相較于平皿計(jì)數(shù)法的真值相對(duì)誤差更小，表明SimPlate酶底物法和EasyDisc法的檢測(cè)結(jié)果更接近真值，準(zhǔn)確度更高，性能更加穩(wěn)定，更適用于水中菌落總數(shù)的檢測(cè)。

3.2 實(shí)際樣品及陰性樣品檢測(cè)

對(duì)于出廠水、濾池出水及水源水等實(shí)際樣品，SimPlate法及EasyDisc法與平皿計(jì)數(shù)法的泊松相關(guān)系數(shù)分別為0.945和0.981，表明兩種檢測(cè)方法皆與平皿計(jì)數(shù)法具有極強(qiáng)相關(guān)性；同時(shí)t檢驗(yàn)結(jié)果分別為P=0.366(>0.05)、P=0.798(>0.05)，也表明SimPlate法及EasyDisc法與平皿計(jì)數(shù)法的檢測(cè)結(jié)果無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，均可有效檢測(cè)水中菌落總數(shù)。在非無(wú)菌環(huán)境下SimPlate法和EasyDisc法檢測(cè)陰性樣品時(shí)陰性樣品均未檢出，表明SimPlate法和EasyDisc法無(wú)需在專(zhuān)業(yè)無(wú)菌室環(huán)境操作，既滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)室對(duì)水中菌落總數(shù)的檢測(cè)需求，也降低了實(shí)驗(yàn)室維護(hù)無(wú)菌環(huán)境的成本。

3.3 SimPlate法和EasyDisc法優(yōu)缺點(diǎn)

SimPlate法和EasyDisc法特異性培養(yǎng)基可與細(xì)菌發(fā)生相關(guān)反應(yīng)，使SimPlate法和EasyDisc法假陰性概率大幅下降。相較于平皿計(jì)數(shù)法，SimPlate法結(jié)果判讀方式更簡(jiǎn)單，不受菌落蔓延等意外因素的影響，適用于水源水的菌落總數(shù)檢測(cè)；而EasyDisc法的47 mm平皿減少占用培養(yǎng)箱空間，適用于大批量樣品及應(yīng)急樣品的菌落總數(shù)檢測(cè)。但EasyDisc法計(jì)數(shù)值是0～300 CFU/mL，不太適宜用于原水檢測(cè)，當(dāng)菌落數(shù)較大時(shí)，容易發(fā)生菌落蔓延的情況，SimPlate法的操作步驟相對(duì)復(fù)雜，不利于大批量使用，且兩種方法價(jià)格相比平皿法價(jià)格較貴。

4 結(jié)論

(1)常用檢測(cè)水中菌落總數(shù)的傳統(tǒng)平皿計(jì)數(shù)法具有一定的局限性，如配制培養(yǎng)基操作繁瑣、對(duì)整體實(shí)驗(yàn)室的無(wú)菌環(huán)境及人員能力要求較高等。而SimPlate法和EasyDisc法無(wú)需配制培養(yǎng)基，試驗(yàn)操作過(guò)程簡(jiǎn)便，更適合實(shí)驗(yàn)室日常檢測(cè)。

(2)實(shí)驗(yàn)室使用SimPlate法和EasyDisc法檢測(cè)水中菌落總數(shù)，其高濃度與低濃度定量質(zhì)控樣品的檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性均優(yōu)于傳統(tǒng)的平皿計(jì)數(shù)法，實(shí)際樣品的檢測(cè)結(jié)果與平皿計(jì)數(shù)法具有極強(qiáng)相關(guān)性，無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

(3)陰性樣品的檢測(cè)結(jié)果表明，SimPlate法和EasyDisc法無(wú)需在專(zhuān)業(yè)的無(wú)菌環(huán)境下操作，降低了實(shí)驗(yàn)室維護(hù)無(wú)菌室的成本，適用范圍更廣，滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)室對(duì)水中菌落總數(shù)的檢測(cè)需求。