Ważne jest, aby czynniki chorobotwórcze przenoszone drogą pokarmową były wykrywane szybko i najlepiej w terenie, aby zmniejszyć obciążenie chorobami przenoszonymi drogą pokarmową. Typowe strategie wykrywania patogenów bakteryjnych przenoszonych przez żywność obejmują profilowanie biochemiczne, hodowlę selektywną i różnicową, izolację immunologiczną i wykrywanie oraz wykrywanie molekularne. Metody te są jednak utrudnione ze względu na sporadyczne zanieczyszczenie, małe rozmiary badanych próbek, często niskie stężenia bakterii chorobotwórczych przenoszonych przez żywność, wymagają długiego czasu przetwarzania i/lub nie mają zastosowania w warunkach polowych. Co więcej, związki zawarte w wielu matrycach spożywczych hamują wykrywanie i diagnostykę. W celu zwiększenia prawdopodobieństwa wykrycia drobnoustrojów, Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków zasugerowała, że badanie wody rolniczej (takiej jak woda do mycia i woda do nawadniania), która ma kontakt z dużą powierzchnią świeżych produktów lub służy jako nośnik zanieczyszczenia produktów, jest realną alternatywą dla bezpośredniego testowania żywności1. Mimo to często niskie naturalne obciążenie patogenami w połączeniu z efektem rozcieńczenia reprezentatywnej próbki wody rolniczej sprawia, że metody przygotowania próbki pod kątem stężenia patogenu mają zasadnicze znaczenie. Taka metoda wymagałaby pobierania próbek dużych ilości wody (≥10 l), odpowiedniego stężenia patogenów i zgodności z dalszymi strategiami wykrywania.
Zmodyfikowane waciki Moore'a (MMS) to niedrogie, proste i wytrzymałe urządzenia służące do koncentracji bakterii z dużych objętości (≥10 L) wody2-4. MMS składa się z plastikowej kasety wypełnionej gazą, która służy jako filtr zgrubny dla dużych ilości wody pompowanej przez kasetę za pomocą pompy perystaltycznej. MMS to niedyskryminująca metoda zagęszczania bakterii (stężenie ≥10-krotne), która wychwytuje organiczne i nieorganiczne cząstki stałe, w tym mikroorganizmy, w przetwarzanych próbkach cieczy. Jest prawdopodobne, że doskonałą skuteczność koncentracji docelowych mikroorganizmów przez MMS można wytłumaczyć faktem, że oczekuje się, iż mikroorganizmy zostaną przyłączone do frakcji mułowo-ilastej lub mikroagregatów organicznych zawiesiny3. Wytrzymała konstrukcja MMS pozwala na przezwyciężenie większości niedociągnięć związanych z innymi metodami filtracji w celu wychwytywania i koncentracji bakterii z wody, takich jak zatykanie filtrów, niemożność przetwarzania dużych objętości, filtrowanie próbek o wysokim zmętnieniu i wysokie koszty. Z tych powodów FDA zaleca, aby MMS zostały włączone do oficjalnych procedur pobierania próbek związanych z ochroną środowiska i produktami5.
Tutaj opisana jest metoda zagęszczania, wzbogacania i wykrywania Escherichia coli, Salmonella spp. i Listeria monocytogenes z wód rolniczych. MMS służy do koncentracji bakterii, a także służy jako naczynie do selektywnego lub nieselektywnego wzbogacania bakterii. Wykrywanie bakterii odbywa się biochemicznie za pomocą papierowych urządzeń analitycznych (μPADs)6. μPAD mogą być wytwarzane jako sieci fluidyczne lub testy punktowe przy użyciu różnych metod, w tym fotolitografii, druku atramentowego, tłoczenia i druku woskowego7-11. Przykładami projektów fluidycznych mogą być wzorce kanałów dendrytycznych, w których próbka jest osadzana w środku, a następnie przepływa do dystalnych zbiorników lub wzorce jednokanałowe, w których próbka lub substrat są wyciągane z zewnętrznych zbiorników kanału przez działanie kapilarne do środka12. W tym protokole zdecydowaliśmy się zastosować matryce punktowe z woskowanego papieru o średnicy 7 mm osadzone w podłożach chromogennych, które mogą być przetwarzane przez enzymy wskazujące na testowane tutaj mikroorganizmy: czerwony β-D-galaktopiranozyd chlorofenolu (CPRG) i 5-bromo-4-chloro-3-indolyl β-D-glukuronid (X-Gluc) do wykrywania β-galaktozydazy i β-glukuronidazy wytwarzanych przez E. coli; kaprylan 5-bromo-6-chloro-3-indolylu (kaprylan magenty) do wykrywania C8-esterazy wytwarzanej przez Salmonella spp.; i fosforan 5-bromo-4-chloro-3-indolilo-mio-inozytolu (X-InP) do wykrywania fosfolipazy C specyficznej dla fosfatydyloinozytolu C (PI-PLC) wytwarzanej przez L. monocytogenes6. W ten sposób obecność określonej bakterii można zaobserwować wizualnie bez konieczności stosowania skomplikowanego sprzętu lub interpretacji danych. Specyficzność i czułość kolorymetrycznej detekcji μPAD tych specyficznych bakterii docelowych była już wcześniej badana6. Ponadto oceniono czułość zintegrowanej metody wykrywania stężenia i detekcji tych docelowych bakterii poprzez nasycanie dużych objętości wody z wcześniej określonymi poziomami mikroorganizmów (dane niepublikowane oraz Bisha i wsp.13).