Miglioramento dell'efficienza dell'osservazione e dell'analisi di microrganismi
I microrganismi vengono utilizzati per la produzione alimentare e farmaceutica. Questo perché gli alimenti fermentati e i farmaci che utilizzano microrganismi sono benefici per l'organismo umano. Allo stesso tempo, lo sviluppo di microrganismi indesiderati può portare a marciumi o contaminazioni, compromettendo la qualità dei prodotti o la salute dei consumatori.
Questa sezione presenta nozioni di base su muffe (funghi filamentosi) e batteri, e presenta anche esempi più recenti di osservazione e analisi dei microrganismi utilizzando il nostro microscopio digitale 4K che migliora la sofisticatezza e l'efficienza del controllo di qualità alimentare e farmaceutico, della garanzia di qualità, della ricerca e dello sviluppo.
- Tipi rappresentativi di microrganismi
- Dimensioni dei microrganismi, come batteri e funghi, e problemi di osservazione e analisi
- Esempi di utilizzo del nostro microscopio digitale 4K nell'osservazione e nell'analisi dei microrganismi
- Un microscopio digitale 4K che migliora la sofisticatezza e l'efficienza dell'osservazione e dell'analisi dei microrganismi
Tipi rappresentativi di microrganismi
Di seguito vengono illustrati i tipi rappresentativi di microrganismi che vengono utilizzati efficacemente per la produzione di alimenti e farmaci o che possono compromettere la qualità.
Batteri
I batteri, organismi unicellulari costituiti ciascuno da una singola cellula biologica, sono procarioti in cui i cromosomi (DNA) di una cellula non sono incapsulati in un involucro nucleare. I batteri si moltiplicano replicandosi, purché abbiano una fonte di nutrimento. Si tratta della cosiddetta capacità di auto-replicazione. I batteri tipici hanno dimensioni di circa 1 μm e possono essere osservati al microscopio.
Tra i batteri benefici per l'uomo figurano i batteri dell'acido lattico, il bacillus subtilis natto e i batteri dell'acido acetico. I batteri tipici che possono produrre malattie nell'uomo sono Escherichia coli, Staphylococcus aureus e Mycobacterium tuberculosis. I farmaci che uccidono questi batteri dopo l'infezione sono i battericidi, come gli antibiotici. Durante l'ispezione della qualità, gli alimenti e altri prodotti simili vengono controllati per determinare se contengono batteri che possono produrre malattie e come questi batteri crescono nel tempo.
Funghi
I miceti - che comprendono muffe, lieviti e funghi - sono tipi di eucarioti in cui i cromosomi (DNA) sono incapsulati in un involucro nucleare. Le muffe sono talvolta chiamate collettivamente funghi. I funghi hanno una dimensione di circa 5 μm, a metà strada tra una cellula umana e un batterio.
Funghi filamentosi
Alcune varietà di miceti, i funghi filamentosi, si formano con le ife che si combinano, come le muffe e i funghi. Un'ifa è una lunga struttura filamentosa che forma un corpo micotico.
Lieviti
I lieviti sono tipi di funghi filamentosi, ma presentano una forma sferica, anziché essere formati da ife. Molti lieviti decompongono lo zucchero in alcol e anidride carbonica in assenza di ossigeno, mentre sintetizzano vari aminoacidi in presenza di ossigeno. Grazie a queste capacità, i lieviti vengono utilizzati per la produzione del miso, della salsa di soia, del pane e altri alimenti fermentati da centinaia, e anche migliaia, di anni. Tra i lieviti rappresentativi nell'uso pratico figurano i lieviti di birra, i lieviti di sakè, i lieviti di vino, i lieviti di pane e i lieviti medici (lieviti secchi).
Muffe Koji
Le muffe Koji, originarie dell'Asia orientale e del sud-est asiatico, sono funghi filamentosi che vengono incoraggiati a crescere per essere utilizzati come koji (un materiale simile al malto). Insieme ai lieviti, il koji viene utilizzato per la produzione di sake e di altri alimenti e bevande. Le muffe Koji scompongono cereali come riso, orzo e soia, in saccaridi e aminoacidi, che vengono a loro volta scomposti dai lieviti. Fin dall'antichità il Giappone produce diversi alimenti e bevande fermentate, come il sake, il miso, la salsa di soia e gli aceti, utilizzando le caratteristiche delle muffe koji.
Batteri che formano spore
I batteri che formano spore sono resistenti al trattamento termico e per questo sono chiamati anche batteri termodurici. I tipici batteri che formano spore e che possono causare intossicazioni alimentari sono il Bacillus cereus, il Clostridium perfringens e il Clostridium botulinum. Nei batteri una spora è incapsulata in un rivestimento duro. Le spore si formano in ambienti inospitali per le muffe, come gli ambienti secchi e quelli caratterizzati da temperature elevate o da una scarsa nutrizione per le muffe. Le spore ancora vive negli alimenti dopo il lavaggio, la cottura o la sterilizzazione a caldo possono rovinare gli alimenti o causare avvelenamenti.
Dimensioni dei microrganismi, come batteri e funghi, e problemi di osservazione e analisi
La figura seguente mostra un confronto dimensionale tra batteri, funghi e cellule umane. I batteri, che presentano semplici strutture monocellulari, sono grandi solo un decimo delle cellule umane, che hanno invece strutture complesse. I funghi, che hanno cromosomi incapsulati in un involucro nucleare, hanno dimensioni intermedie tra le cellule umane e i batteri.
- A
- Batteri
- B
- Funghi
- C
- Cellule umane
- D
- Virus
Problemi di osservazione e analisi dei microrganismi
I batteri e i funghi sono tutti microrganismi molto piccoli, con dimensioni che vanno da 1 μm a 5 μm. Per valutarli sono necessarie operazioni accurate e difficili, come l'osservazione ingrandita degli organismi coltivati con il microscopio e il calcolo del numero di organismi contando con precisione il numero di colonie microscopiche che si sono formate.
La prima cosa da fare per compiere queste operazioni è acquisire immagini chiare dell'obiettivo ad alti ingrandimenti in condizioni di illuminazione ottimali. Molti microrganismi, tuttavia, sono altamente trasparenti e diminuiscono il loro contrasto con lo sfondo. I funghi filamentosi crescono in tre dimensioni, rendendo difficile la messa a fuoco dell'intero campo visivo per osservare chiaramente l'obiettivo. La determinazione delle condizioni per l'osservazione ad alto ingrandimento e l'analisi quantitativa accurata sono ancora più difficili per i piccoli batteri.
Di solito, queste operazioni dipendono dalle capacità degli operatori e dalla loro esperienza nell'osservazione e nell'analisi. Anche per gli operatori più esperti, la determinazione delle condizioni e l'ottenimento dei risultati delle analisi richiedono molto tempo e impegno. Di conseguenza, è difficile assicurarsi le risorse umane e controllare le ore di lavoro.
Esempi di utilizzo del nostro microscopio digitale 4K nell'osservazione e nell'analisi dei microrganismi
Finora è stato difficile osservare i microrganismi con immagini chiare e analizzarli senza variazioni.
KEYENCE ha sviluppato un microscopio di nuova generazione che risolve questi problemi tradizionali e consente osservazioni e analisi sofisticate con operazioni semplici.
Il microscopio digitale 4K ad altissima precisione della Serie VHX utilizza un sistema ottico all'avanguardia che combina l'alta risoluzione con una profondità di campo almeno 20 volte superiore a quella dei microscopi ottici, aumentando notevolmente l'efficienza delle analisi.
Continua a leggere per vedere alcuni esempi di osservazione e analisi di microrganismi, come batteri, muffe e lieviti, con la Serie VHX.
Osservazione dei batteri
Alcuni batteri, come l'Escherichia coli e lo Staphylococcus aureus, possono compromettere la salute quando vengono introdotti nell'organismo umano. I batteri, composti da una sola cellula, sono di piccole dimensioni, 1 μm, e richiedono quindi un forte ingrandimento e un elevato contrasto per osservare le loro colonie in coltura. Tuttavia, i batteri trasparenti rendono difficile determinare le condizioni di illuminazione e le loro osservazioni richiedono un alto livello di abilità e una notevole quantità di tempo.
Il microscopio digitale 4K della Serie VHX può creare diverse condizioni di illuminazione con una sola unità. Questo microscopio è dotato della funzione Illuminazione multiangolare, che consente di ottenere automaticamente i dati di più immagini con illuminazione omnidirezionale semplicemente premendo un pulsante. L'osservazione può essere avviata immediatamente semplicemente selezionando l'immagine interessata. Questa funzione non solo semplifica la difficile determinazione delle condizioni, ma riduce anche drasticamente il tempo necessario.
Sono disponibili diverse condizioni di illuminazione, come l'illuminazione polarizzante trasmessa e l'illuminazione parziale coassiale, per l'osservazione di batteri con basso contrasto rispetto allo sfondo, che finora erano difficili da osservare.
Inoltre, la funzione High Dynamic Range (HDR), che combina più immagini catturate a diverse velocità dell'otturatore per acquisire un'immagine con un'elevata gradazione di colore, consente di osservare i batteri con immagini 4K ad alta risoluzione e ad alto contrasto, finora impossibili da acquisire.
Osservazione e analisi automatica dei batteri
Il microscopio digitale 4K della Serie VHX può passare dall'osservazione ad alto ingrandimento dei batteri con un'immagine in 4K ad alta risoluzione all'analisi automatica.
La funzione di conteggio e misurazione automatica dell’area misura e calcola automaticamente valori dettagliati, come l'area media, la deviazione standard, il valore massimo, il valore minimo, il rapporto tra le aree e altri elementi relativi ai batteri nell'area selezionata, nonché il conteggio accurato, l'area, il perimetro, il diametro massimo e il diametro minimo dei batteri, per poi visualizzare questi valori in un elenco.
Nell'area selezionata è possibile escludere i target non necessari, separare quelli che si sovrappongono e applicare la binarizzazione ai target con soglie libere, consentendo così un'analisi estremamente accurata e una valutazione quantitativa semplice.
Inoltre, anche Excel può essere installato direttamente sulla Serie VHX, consentendo l’esportazione di immagini e valori e la loro disposizione in un modello libero, creando così automaticamente un report senza la necessità di un PC.
Queste funzioni snelliscono notevolmente una serie di operazioni che finora richiedevano molto tempo e risorse.
Osservazione delle muffe, comprese spore e ife
Il microscopio digitale 4K della Serie VHX supporta diverse condizioni di osservazione con una singola unità, consentendo l'osservazione con immagini 4K ad alta risoluzione. La funzione Illuminazione multiangolare consente di osservare in diverse condizioni di luce con la semplice pressione di un pulsante. L'ampia profondità di campo consente di mettere a fuoco la totalità di un obiettivo tridimensionale, come spore e ife.
Di seguito vengono presentati esempi di osservazione di muffe, spore e ife in varie condizioni di illuminazione e utilizzando obiettivi altamente funzionali e il sensore immagini CMOS 4K della Serie VHX.
Conteggio automatico delle colonie di lieviti
Il microscopio digitale 4K Serie VHX è in grado di acquisire immagini chiare in 4K ad alto ingrandimento anche su obiettivi microscopici come le colonie di lieviti.
L'uso della funzione di misurazione automatica dell'area/conteggio delle colonie su un'immagine catturata ad alta risoluzione consente un conteggio automatico preciso delle colonie e la misurazione dell'area in un'area specifica senza variazioni. Sono disponibili vari metodi per la visualizzazione delle immagini acquisite, come la visualizzazione divisa, in cui vengono visualizzate le colonie in un'area specifica singolarmente, un grafico a barre della distribuzione dell'area e la binarizzazione a soglie libere, che migliora significativamente l'efficienza del lavoro di analisi.
Excel può essere installato direttamente sulla Serie VHX, consentendo l’esportazione dei dati senza l'uso di un PC. È possibile creare automaticamente un report inviando il numero di batteri calcolato in base alle colonie contate, insieme a un'immagine corrispondente, a un modello preparato in precedenza.
La Serie VHX rende accessibili queste varie funzioni con semplici passaggi, eseguendo rapidamente una serie di operazioni di valutazione del lievito con una sola unità.
Osservazione di microrganismi nei fluidi
Il microscopio digitale 4K della Serie VHX esprime le sue prestazioni e funzionalità con campioni in varie condizioni.
Le immagini in 4K mostrate di seguito sono esempi di osservazione di microrganismi nei fluidi. Anche i microrganismi nei fluidi possono essere osservati chiaramente utilizzando la retroilluminazione incorporata, purché si trovino in un contenitore permeabile alla luce come un piatto con fondo in vetro. Grazie all'elevata capacità di messa a fuoco di questo prodotto, è possibile acquisire immagini chiare in 4K di microrganismi non lavati, anche quando sono mescolati con una piccola quantità di particelle estranee nei liquidi.
Un microscopio digitale 4K che migliora la sofisticatezza e l'efficienza dell'osservazione e dell'analisi dei microrganismi
Il microscopio digitale 4K Serie VHX risolve i problemi di osservazione e analisi di microrganismi di varie dimensioni e forme, consentendo un'osservazione sofisticata e un'analisi quantitativa con operazioni semplici.
Questo microscopio è in grado di eseguire automaticamente una serie di operazioni che vanno dalla determinazione delle condizioni e dalla regolazione della messa a fuoco nell'osservazione, al conteggio e alla misurazione nell'analisi, fino alla creazione di report, che in passato erano complicati e richiedevano molto tempo e risorse.
Le elevate prestazioni, la funzionalità e l'usabilità della Serie VHX possono essere sfruttate per diverse applicazioni - come il controllo qualità, l'assicurazione qualità, la ricerca e lo sviluppo - nella produzione alimentare e farmaceutica e nella valutazione quantitativa dei microrganismi.
La Serie VHX è dotata di molte altre funzioni. Per ulteriori informazioni o richieste di informazioni sulla Serie VHX, fare clic sui pulsanti sottostanti.
