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ATP生物发光原理及应用研究ATP生物发光是一种快速的微生物检测方法,具有灵敏、快速、简便、稳定等优点,本文就其原理、特点及在食品卫生、医药中的应用进行了综述。
[Abstract] As a fast detecting method of microorganism, ATP bioluminescence has the advantages of sensitivity, high-speed, convenience and stability and so on. The article summarizes its principles, characteristics and application to food hygiene and medicine.[Key words] ATP; Application; Bioluminescent theory生物发光(bioluminescence)在希腊语中表示活着的意思,在拉丁语中表示发光、发亮。
目前生物发光,应用最广最主要的是荧光素-荧光素酶反应发出的荧光,荧光素酶存在于萤火虫、水母和一些细菌中,它是生物体内产生的一种生物反应蛋白质[1]。
三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,简称ATP)是高能磷酸化合物。
ATP由一分子腺嘌呤、一分子核糖和三个相连的磷酸基团构成的核苷酸,其结构式见图1。
图1 三磷酸腺苷的结构式Fig.1 Adenosine triphosphateATP存在于所有的有机体中,极易被储存和利用,是活细胞新陈代谢能量的源泉,在化学反应中,主要是通过释放磷酸基团从而达到释放能量的目的。
1 ATP生物发光工作原理1963年McElroy[2]最先用荧光素酶-ATP检测法,其化学反应的结果是把化学能转化为光能。
1983年Moyer等提出细胞内源性的ATP含量可以反应活细胞的数量和活性。
其化学反应如下:ATP+D-Luciferin+O2→Oxyluciferin+AMP+PPi+O2+Light当细胞受损或死亡时,其ATP值迅速下降或消失,基于这一原理,检测细胞内的ATP含量,即可反应其细胞的存活状况,ATP浓度与活细胞数密切相关,ATP生物发光检测步骤包括:取样、样品ATP的提取、添加荧光素-荧光素酶、测定生物发光值、计算出ATP的浓度和活菌数量。
发酵乳和乳饮料中乳酸菌活菌数ATP检测方法的开发与应用王 慧1，魏丽铭2，刘 超2，喻东威3，逯 刚3*（1.蒙牛高科乳制品（北京）有限责任公司，北京 101100；2.蒙牛乳制品（天津）有限责任公司，天津 301700；3.内蒙古蒙牛乳业（集团）股份有限公司，呼和浩特 011500）摘 要：乳酸菌活菌数作为发酵乳和乳酸菌饮料的产品质量属性，同时作为国家风险抽检项目，目前的检测方法存在操作烦琐、检测周期长、结果滞后等缺点，无法满足企业产品卖点宣称及质量控制，故针对发酵乳和乳饮料中乳酸菌活菌数的快速检测方法进行开发、研究，旨在提高检测结果准确性、稳定性及缩短检测周期。
每种微生物中的腺嘌呤核苷三磷酸（Adenosine Triphosphate，ATP）含量都是基本恒定的，而ATP 的相对发光单位（Relative Luminescence Unit，RLU）与ATP含量呈线性关系，通过建立产品中乳酸菌数量与ATP的RLU（相对发光单位）的相关关系开发乳酸菌快速检测方法。
通过试验证实该方法与国家标准检测方法具有一致性，能够快速、准确地检测产品中乳酸菌数活菌数，为生产销售流通中的质量监测提供一种快捷方便的方法。
关键词：乳酸菌总数；腺嘌呤核苷三磷酸（ATP）；发酵乳；发酵乳饮料；快速检测Development and Application of ATP Detection Method for Lactobacillus Viable Count in Fermented Milk and MilkBeverageWANG Hui1, WEI Liming2, LIU Chao2, YU Dongwei3, LU Gang3*(1.Mengniu Hi-Tech Dairy Products (Beijing) Co., Ltd., Beijing 101100, China; 2.Mengniu Dairy (Tianjin) Co., Ltd.,Tianjin 301700, China; 3.Inner Mongolia Mengniu Dairy (Group) Co., Ltd., Hohhot 011500, China) Abstract: As the product quality attribute of fermented milk and lactic acid bacteria beverage, and as a national risk sampling project, the current detection method has the shortcomings of cumbersome operation, long detection cycle and lagging results, which cannot meet the selling point claim and quality control of enterprises, so the rapid detection method for the number of live lactic acid bacteria in fermented milk and milk beverage is developed and studied, aiming to improve the accuracy, stability and shortening of the detection cycle. The research data showed that the ATP content in each microorganism was basically constant, and the RLU (relative luminescence unit) of ATP was linearly related to the ATP content. Develop a rapid detection method for lactic acid bacteria by establishing a correlation between the number of lactic acid bacteria in the product and the relative luminescence unit (RLU) of ATP. The test proves that the method is consistent with the national standard detection method, which can quickly and accurately detect the number of lactic acid bacteria and the number of viable bacteria in the product, and provide a fast and convenient method for quality monitoring.Keywords: total number of lactic acid bacteria; adenosine triphosphate(ATP); fermented milk; fermented milk drink; quick detection基金项目：2021—2024年呼和浩特市科技计划项目（重大科技专项），乳制品食品安全风险识别及品质控制技术研究（2021-农-重-1）。
atp快速检测仪原理ATP快速检测仪原理随着食品安全问题的日益引起人们的关注，快速、准确、可靠的食品检测方法成为了科研人员追求的目标。
ATP（Adenosine Triphosphate）快速检测仪作为一种快速检测方法，被广泛应用于食品安全领域。
ATP快速检测仪的原理是基于ATP生物发光技术。
ATP是生物体内的一种重要生物分子，可以提供细胞内能量。
ATP快速检测仪通过测量样品中ATP的含量，来判断样品中是否存在微生物污染。
ATP检测仪的操作非常简便。
首先，将待检样品收集到一个小容器中。
然后，将ATP检测仪中的试剂与待检样品混合，并充分搅拌。
试剂中包含了一种特殊的酶，它能够将样品中的ATP与试剂中的底物反应。
在此反应中，ATP会被酶催化分解为ADP（Adenosine Diphosphate）和无机磷酸盐。
接下来，ATP检测仪会通过发光检测器检测样品中的生物发光信号。
这种生物发光信号是由底物与酶催化反应产生的。
底物在酶的作用下会产生一种能量释放的过程，从而发出可见光。
发光的强度与样品中ATP的含量成正比。
因此，通过测量发光强度，就可以推断样品中ATP的含量。
ATP快速检测仪的优点在于其快速、简便、灵敏和准确。
相比传统的微生物检测方法，ATP快速检测仪不需要培养微生物，大大节省了时间。
同时，ATP快速检测仪对微生物的检测灵敏度高，能够测量到非常低的微生物数量。
此外，ATP快速检测仪的结果准确可靠，能够在短时间内提供微生物污染情况的评估。
然而，ATP快速检测仪也存在一些局限性。
首先，ATP快速检测仪只能检测样品中的ATP含量，无法对具体的微生物种类进行鉴定。
其次，ATP快速检测仪对样品的处理要求较高，需要较为纯净的样品才能保证检测结果的准确性。
此外，ATP快速检测仪在检测过程中可能受到一些干扰因素的影响，比如样品中的有机物、金属离子等都可能影响ATP的测量结果。
ATP快速检测仪是一种快速、准确的食品检测方法，基于ATP生物发光技术实现对微生物污染的检测。
atp荧光检测仪原理及应用ATP荧光检测仪原理及应用ATP荧光检测仪是一种用于快速检测生物体内三磷酸腺苷（ATP）含量的仪器。
ATP是生物体内重要的能量分子，其含量可以反映出生物体的活力和细胞的活动状态。
ATP荧光检测仪通过测量样品中的荧光强度来间接检测ATP的含量，具有快速、灵敏和准确的特点。
本文将介绍ATP荧光检测仪的原理及其在不同领域的应用。
ATP荧光检测仪的原理主要基于两个关键步骤：样品处理和荧光检测。
首先，样品处理步骤用于释放样品中的ATP。
ATP荧光检测仪通常使用一种特殊的试剂，该试剂可以破坏细胞膜并释放出ATP。
这一步骤可以通过简单的离心或加热来完成。
然后，荧光检测步骤通过测量ATP与荧光染料的结合来检测ATP的含量。
荧光染料会与ATP结合形成复合物，这种复合物的荧光强度与ATP的含量成正比。
ATP荧光检测仪会发射一束特定波长的激发光，然后测量样品中的荧光信号，并将其转化为ATP的含量。
ATP荧光检测仪在生物学、医学、食品安全等领域有广泛的应用。
在生物学研究中，ATP荧光检测仪可以用于测量细胞的新陈代谢活力。
通过检测不同样品中的ATP含量，研究人员可以评估细胞的生长状态、代谢水平以及对外界刺激的响应能力。
在医学领域，ATP 荧光检测仪可以用于快速检测细菌和真菌的存在。
细菌和真菌通常会释放出大量的ATP，通过测量样品中的ATP含量，医生可以快速判断感染是否存在。
此外，ATP荧光检测仪还可以应用于食品安全领域。
食品中存在的微生物通常会导致食品变质和污染，通过测量食品样品中的ATP含量，可以快速评估食品的卫生状况。
总结起来，ATP荧光检测仪通过测量样品中的荧光强度来间接检测ATP的含量，具有快速、灵敏和准确的特点。
它在生物学、医学和食品安全等领域的应用广泛，可以用于评估细胞的活力、检测微生物感染以及评估食品的卫生状况。
ATP荧光检测仪的发展将为相关领域的研究和实践提供更加方便和高效的工具，促进生命科学的发展。
浅析食品微生物检验中ATP发光法的应用
摘要：本文就atp生物发光法的检测原理、检测步骤、特点、检测的影响因素及在食品工业中的应用进行了综述，并提出了目前atp生物发光法检测中存在的问题。
关键词：atp 生物发光法；荧光素；提取剂；温度；检验
1 atp 的理化性质
1.1 atp广泛存在于各种活的生物体中,活的菌体中也含有atp。
细菌死亡后,在细胞内酶的作用下,atp将很快被分解掉。
atp是高能磷酸化合物的典型代表。
atp 是由一分子腺嘌呤、一分子核糖和三个相连的磷酸基团构成的核苷酸，其分子结构式如图1所示。
图1 atp分子结构式
1.2 atp有两个高能磷酸键，一个低能磷酸键。
每个高能磷酸键水解时，可产生30．54kj／mol的能量。
atp是细胞内特殊的自由能载体，广泛地存在于细胞内，如细胞核、细胞溶胶、线粒体等。
易水解，且水解时可释放出大量的能量，但水解易受细胞内环境的ph、mg2+浓度等的影响。
2 atp生物发光法检测的原理及一般步骤
2.1 atp普遍存在于所有活的生物体中，被用来贮存和传递化学能，称作为“能量货币”。
当生物体死亡后，在细胞内酶的作用下，atp很快被分解掉。
因此，测定样品中的atp浓度，即可推算出活菌数。
atp生物发光技术产生于20世纪70 年代中期。
1983年，moyer 等最早提出细胞内源性atp的含量可以反映细胞的活性和活细胞
的数量。
同年gronroos等也证实该技术是一种可靠、灵敏度高的确定细胞活性度的检测方法。
mcelroy[最先引入荧光素酶．atp检测法，其反应机理为：在mg2+存在下，萤火虫荧光素酶以d-荧光素酶、atp、o2为底物，将化学能转化为
光d-荧光素+atp+o2 oxy-荧光素+amp+ppi+h2o能，发出光量子，其发光
强度(i)与atp浓度(catp)符合下列函数关系。
式中，imax为最大发光强度；km为1×1o-4。
由上式可知，当catp远小于km时，
i正比于样品中的catp。
因此可通过测定发光体系的i来定量atp 浓度。
2.2 每个细胞的atp含量大致是一定的，如大肠杆菌是1．4×10-18mol/细胞，乳酸菌是1．9×10-18mol/细胞，则由此可以推算出细菌数量。
但由于实际检测中除含有细菌外，还含有酵母等其他微生物，而酵母菌中atp的含量通常是细菌中atp 含量的100倍左右。
因此，若同时又全部换算成酵母菌的活菌数量，则样品中活菌数应介于二者之间。
2.3 此外，曾有学者以生物量c／atp来推算生物量。
karl等研究了浮游植物的生物量与atp含量之间的关系，发现单细胞微生物的生物量c／atp的平均比值为 250，而多细胞有机物的生物量c ／atp则小于1o0。
还有学者预计通过测定atp／ cfu的大小来预测样品中所含菌种类别，若atp／cfu较小，则样品中可能主要含有
形态较小的g-细菌或孢子；若atp／cfu较大，则样品中可能主要含有酵母菌或形态较大的g+细菌。
2.4 atp生物发光法的检测步骤大体包括：取样、样品atp的萃取、添加荧光素．荧光素酶、测定生物发光量、求出atp浓度和活菌数。
通常，样品未经处理是不能测定atp的。
测定时需先将样品与atp提取剂混合，使细胞膜和细胞壁溶解，释放出atp。
atp 提取剂是以表面活性剂为基质的专用试剂。
然后，提取出的atp再与荧光素-荧光素酶生物发光剂作用，用发光检测仪测定atp与发光剂反应的生物发光量。
通过预先测定的atp标准曲线，得出活菌的总atp量，即可得出细菌总数。
3 atp生物发光法的特点及应用
3.1 atp 生物发光法的优点主要是快速、简便、重现性好；而由于其要求样品中细菌浓度最低不少于 1000 个／ml，使得灵敏度有时达不到卫生学要求。
此外， atp 生物发光法不能区分微生物atp 与非微生物 atp；并且由于食品本身、atp 提取剂等含有离子，某些离子又会对 atp 的测定造成干扰、抑制发光作用等。
3.2 atp生物发光法的应用范围十分广泛，现己应用于食品工业的众多领域。
例如，用生物发光法测定肉类食品中细菌污染情况。
研究表明，atp生物发光法与标准的细菌培养菌落计数法相比，二者具有良好的相关性(r=0．98)。
此外，atp 生物发光法还可用于乳制品中乳酸菌的测定、啤酒中菌落总数测定、调味品及脱水蔬菜的细菌学测定等。
实验表明，atp生物发光法与传统的琼脂平板
法均具有高度的相关性。
3.3 食品生产环境的清洁度检测是haccp的重要内容。
haccp是指在食品生产和流通的整个过程中，对可能发生危害食品安全之处进行分析，确定出应重点进行卫生管理之处，并在此处设定卫生管理标准，经常进行监测，记录下检测结果，以防止危害健康的事件发生。
以往食品生产环境的清洁度管理多采用棉拭取样与平板培养法共用的方法来检测表面附着的微生物，这样就使得检测时间长、检测结果滞后，因而不能满足haccp管理系统的要求。
而食物残渣是食品生产环境的主要污染物质，且各种食品中均含有atp，atp耐热性较强。
因此，采用atp生物发光法可快速、简便地检测出食品生产环境的清洁度。
这样，atp生物发光法就十分适合haccp系统的清洁度检测。
4 结论与展望
4.1 atp生物发光法具有简便、快速、价廉等优点,作为食品生产和流通过程中的微生物检测和清洁度检测的一种新方法,近年来,
在国外倍受推崇,在美、日等国已广泛应用,并已有专用检测仪器。
但是atp生物发光法也会受到微生物数量、非微生物atp、atp
提取剂、ph、温度、色素等诸多因素的影响。
在实际应用中，应设法将这些干扰因素减少到最低。
4.2 目前的atp生物发光法应主要围绕以下进行展开：
4.2.1微生物细胞中atp的含量与菌的种类、大小及细胞生长所处的周期有关，因此，还需对细菌等微生物进行分级分离工作，
以确定菌的种类等。
4.2.2在发光体系中，荧光素、荧光素酶、缓冲液、样品提取液等“量”的分配是否能进一步优化。
可以尝试用sas软件进行试验优化设计，以期得到优化后的试验条件；
4.2.3发光增强剂、发光抑制剂在生物发光反应中的具体作用机理，如何减少甚至消除抑制剂对发光反应的不良影响；
4.2.4发光检测仪是否受波长、电压等影响，具体影响如何；
4.2.5荧光素、荧光素酶种类的选择与优化；
4.2.6发光检测仪的灵敏度的进一步提高，重复性的保证等。
现在，已涌现将免疫磁分离技术应用于atp生物发光法，二者结合使灵敏度大大提高。
随着对此种方法不断改进和完善,atp生物发光法可望发展成为一种较为理想的微生物检测方法而得到更广泛的应用。
5 参考文献：
5.1于文彬临床微生物学的重要意义及其发展的几个特点[j]，2002年室间质评总结资料汇编,2002。
5.2张菊梅，吴清平，李程思等，生物发光法微生物快速检测试剂的性质及其影响因素研究[j]，微生物学通报，2006。
