Rapid phenotypic identification of microorganisms with Raman

Aplikace | 2025 | MetrohmInstrumentace
RAMAN Spektrometrie
Zaměření
Farmaceutická analýza
Výrobce
Metrohm

Význam tématu


Rychlá fenotypová identifikace mikroorganismů je klíčová v potravinářském průmyslu, ekologické remediaci i biotechnologiích. Tradiční genetické metody jsou nákladné a časově náročné. Ramanova spektroskopie nabízí rychlou, nedestruktivní alternativu, která umožňuje přímé měření bakterií na pevném kultivačním médiu a sledování jejich metabolitů.

Cíle a přehled studie / článku


Cílem application note bylo demonstrovat použití přenosných Ramanových spektrometrů Metrohm (i-Raman Prime 785 a i-Raman EX) pro fenotypickou identifikaci bakteriálních kolonií přímo na LB agarovém médiu. Studie zahrnovala sběr spekter z různých bakteriálních populací, porovnání excitace při 785 a 1064 nm a diferenciaci fenotypicky odlišných kolonií.

Použitá metodika a instrumentace


Pro kultivaci bakterií bylo použito LB agarové médium připravené dle specifikací výrobce. Vzorky byly inokulovány otiskem prstu na povrch agarových destiček a inkubovány při pokojové teplotě. Sběr Ramanových spekter probíhal pomocí následujících přístrojů:
  • i-Raman Prime 785 (785 nm laserová excitace)
  • i-Raman EX (1064 nm laserová excitace)
  • BAC150B držák sondy
  • BAC151C video mikroskop s 50× objektivem
  • SW BWSpec pro sběr dat a základní analýzu

Parametry sběru spekter se pohybovaly v rozmezí laserového výkonu 30 – 100 %, integračních časů 3 – 60 s a průměrování 3 – 5 měření podle charakteru kolonie.

Hlavní výsledky a diskuse


Ramanova spektra bakteriálních kolonií identifikovala charakteristické peaky pro aminokyseliny (1001, 1156, 1654 cm⁻¹), komponenty nukleových kyselin (723, 669, 1337 cm⁻¹) a další biomolekuly. Excitace při 785 nm poskytla vyšší intenzity a ostřejší signály díky vyšší účinnosti čidla CCD. Excitace při 1064 nm snižuje vliv fluorescenčního rušení u tmavých substrátů. Fenotypicky odlišné kolonie (žluté a bílé) vykázaly rozdílné spektrální profily, což umožnilo jejich rozlišení. Analýza pomocí PCA ukázala jasnou separaci dat na základě barviva žlutých kolonií a rozdílů v chemickém složení.

Přínosy a praktické využití metody


Ramanova spektroskopie umožňuje:
  • Okamžitou, bezkontaktní identifikaci bakterií přímo na kultivačním médiu
  • Sledování metabolických změn a akumulace látek (např. polyfosfátů, glykogenu)
  • Uplatnění v laboratořích QA/QC, potravinářství, životním prostředí i biotechnologiích
  • Minimalizaci spotřeby vzorku a redukci doby analýzy

Budoucí trendy a možnosti využití


Rozvoj strojového učení a pokročilých multivariačních metod (např. pokročilé PCA, LDA, neuronové sítě) umožní detekci jemných spektrálních odchylek a charakterizaci složitých mikrobiálních společenstev. Integrace se softwarem pro hromadnou analýzu dat a cloudovými platformami zvýší automatizaci a reprodukovatelnost výsledků v terénu i v laboratoři.

Závěr


Application note demonstruje, že přenosné Ramanovy spektrometry Metrohm poskytují rychlou, citlivou a nedestruktivní metodu pro fenotypickou identifikaci bakterií na kultivačním médiu. Výběr excitace 785 nm nebo 1064 nm lze optimalizovat podle prostředí a charakteru vzorku. Metoda nachází uplatnění ve výzkumu i rutinní analýze.

Reference


1. Paret M. L., Sharma S. K., Green L. M. et al. Biochemical Characterization of Gram-Positive and Gram-Negative Plant-Associated Bacteria with Micro-Raman Spectroscopy. Appl Spectrosc. 2010;64(4):433–441. DOI:10.1366/000370210791114293

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

STRam Raman spectrometer for analyses through non-transparent packaging
Identification of microplastics with Raman microscopy
Metrohm  i-Raman Prim portable Raman spectrometer
Metrohm i-Raman Prim portable Raman spectrometer
2020|Metrohm|Brožury a specifikace
Metrohm Portable Raman Product Line
Metrohm Portable Raman Product Line
2020|Metrohm|Brožury a specifikace