Use of photon emission to identify the degree of microbial contamination of liquid biological substances

• Autorzy: Miernik Anna , Kiełbasa Paweł , Dróżdż Tomasz , Wiśniowski Bartłomiej

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2022.06.14

Warianty tytułu

PL

Wykorzystanie emisji fotonowej do identyfikacji stopnia zanieczyszczenia mikrobiologicznego płynnych substancji biologicznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The incidence of foodborne infections has increased worldwide over the past few years, with Gram-negative and Gram-positive bacterial pathogens at the epicenter of most reported cases. The aim of this study was to determine the effect of microbial contamination, understood as the abundance of microorganisms per unit of liquid biological substance, on the photon emission rate of the aforementioned substances. Such identification will allow to parametrize the process of microbial multiplication in a given substance by the photon emission rate, which would create a fast and contact-free method of estimating the concerned abundance of microorganisms. It was found that with the increase in the abundance of microorganisms in suspension, the number of photons emitted from it increases and the trend of this increase can be described by a linear function.

PL

Częstość występowania zakażeń przenoszonych na żywność wzrosła na całym świecie w ciągu ostatnich kilku lat, a patogeny bakterii Gram-ujemnych i Gram-dodatnich znajdują się w epicentrum większości zgłaszanych przypadków. Celem badań było określenie wpływu zanieczyszczenia mikrobiologicznego rozumianego jako liczebność mikroorganizmów w jednostce płynnej substancji biologicznej na wielkość emisji fotonowej w/w substancji. Taka identyfikacja pozwoli sparametryzować proces namnażania mikroorganizmów w danej substancji stopniem emisji fotonowej, co stworzyłoby szybką i bezkontaktową metodę szacowania przedmiotowej liczebności mikroorganizmów. Stwierdzono, że wraz ze wzrostem liczebności mikroorganizmów w zawiesinie liczba emitowanych z niej fotonów rośnie a sam trend tego wzrostu można opisać funkcją liniową.

Słowa kluczowe

EN

photon emission; bacteria; production engineering; technology

PL

emisja fotonowa; bakteria; inżynieria produkcji; technologia

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 98, nr 6
• Strony: 74--77
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys.

Twórcy

autor

Miernik Anna

• University of Agriculture in Krakow, Faculty of Production and Power Engineering, Balicka Av. 116B, 30-149 Krakow

autor

Kiełbasa Paweł

• University of Agriculture in Krakow, Faculty of Production and Power Engineering, Balicka Av. 116B, 30-149 Krakow

autor

Dróżdż Tomasz

• University of Agriculture in Krakow, Faculty of Production and Power Engineering, Balicka Av. 116B, 30-149 Krakow

autor

Wiśniowski Bartłomiej

• University of Agriculture in Krakow, Faculty of Production and Power Engineering, Balicka Av. 116B, 30-149 Krakow

Bibliografia

• [1] L. Colli, U. Facchini, G. Guidotti, R. Dugnani-Lonatti, M. Orsenigo, O. Sommariva, Furthermeasurements on the bioluminescence of the seedlings, 481.„Experientia” 1955, vol. 11, s. 479
• [2] Nawara P., Trzyniec K., Dróżdż T. [i in.], Analiza możliwości identyfikacji parametrów jakościowych oliwy przy wykorzystaniu ultrasłabej luminescencji wtórnej, Przegląd Elektrotechniczny, 2020, vol. 96, nr 2, s.117-120
• [3] Oziembłowski M., Dróżdż M., Kiełbasa P.[i in.], Ultra słaba luminescencja (USL) jako potencjalna metoda oceny jakości żywności tradycyjnej, Przegląd Elektrotechniczny, 2017, vol. 93, nr 12, s.131-134
• [4] Trzyniec K., Kiełbasa P., Oziembłowski M. [i in.], Wykorzystanie emisji fotonów do oceny jakości jabłek, Przegląd Elektrotechniczny, 2017, vol. 93, nr 12, s.183-186
• [5] Trzyniec K., Popardowski E., Juliszewski T., Baran D., Miernik A., Wykorzystanie ultrasłabej emisji fotonowej do klasyfikacji i oceny jakości czekolad, „Przegląd Elektrotechniczny”, ISSN 003-2097, R. 95, NR 12/2019, s. 229
• [6] Gałązka-Czarnecka, I.; Korzeniewska, E.; Czarnecki, A.; Sójka, M.; Kiełbasa, P.; Dróżdź, T. Evaluation of Quality of Eggs fromHens Kept in Caged and Free-Range Systems Using Traditional Methods and Ultra-Weak Luminescence. Appl. Sci. 2019, 9, 2430. https://doi.org/10.3390/app9122430
• [7] Kiełbasa P, Dróżdż T, Nawara P, Dróżdż M., Wykorzystanie emisji biofotonów do parametryzacji jakościowej produktów spożywczych Przegląd Elektrotechniczny, ISSN 0033-2097, R. 93 NR 1/2017
• [8] Barker, J., Stevens, D., Bloomfield, S. F. (2001). Spread and prevention of some common viral infections in community facilities and domestic homes. Journal of Applied Microbiology,91, 7–21
• [9] Rusin, P., Maxwell, S., Gerba, C. (2002). Comparative surface to-hand and fingertip-to-mouth transfer efficiency of gram-positive bacteria, gram-negative bacteria, and phage. Journal of Applied Microbiology, 93, 585–592
• [10] J.I. Cho, S.H. Lee, J.S. Lim, Y.J. Koh, H.S. Kwak, I.G. Hwang Detection and distribution of food-borne bacteria in ready-to-eat foods in Korea Food Sci. Biotechnol., 20 (2011), pp. 525-529
• [11]R.V. Sudershan, R. Naveen,Kumar, L. Kashinath, V. Bhaskar, K. Polasa Food-borne infections and intoxications in Hyderabad, India Epidemiol. Res. Int., 942961 (2014), pp. 1-5
• [12]P.G. Adams, L. Lamoureux, K.L. Swingle, H. Mukundan, G.A. Montano Lipopolysaccharide-induced dynamic lipid membrane reorganization: Tubules, perforations, and stacks Biophys. J., 106 (11) (2014), pp. 2395-2407
• [13] C.R.H. Raetz, C. Whitfield Lipopolysaccharide endotoxins Annu. Rev. Biochem., 71 (2002), pp. 635-700
• [14] P. Kalita, L.M. Chaturvedula, V. Sritharan, S. Gupta In vitro flow-through assay for rapid detection of endotoxin in human sera: a proof-of-concept Nanomedicine, 13 (2017), pp. 1483-1490
• [15] Jakubowski T. 2018. Use of UV-C radiation for reducing storage losses of potato tubers. Bangladesh Journal of Botany, 47(3), 533 537
• [16] Sobol Z., Jakubowski T., Nawara P. 2020. Application of the CIE L*a*b* method for the evaluation of the color of fried products from potato tubers exposed to C band ultraviolet light. Sustainability, 12(8), article number 3487
• [17] Jakubowski T. 2018. The influence of microwave radiation at the frequency 2.45 GHz on the germination. Przegląd Elektrotechniczny, 94(12), 254-257
• [18] Adekoya I,Obadina A, Olorunfemi M, Akande O, Landschoot S, De Saeger S, Njobeh P,Occurrence of bacteria and endotoxins in fermented foods and beverages from Nigeria and South Africa, International Journal of Food Microbiology,Volume 305, 2019, 108251,https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2019.108251
• [19] Van Tyne, D., and Gilmore, M. S. (2014). Friend turned foe: evolution of enterococcal virulence and antibiotic resistance. Annu. Rev. Microbiol. 68, 337–356. doi: 10.1146/annurev-micro-091213-113003
• [20] Franz, C. M., Huch, M., Abriouel, H., Holzapfel, W., and Galvez, A. (2011). Enterococci as probiotics and their implications in food safety. Int. J. Food Microbiol. 151, 125–140. doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2011.08.014
• [21] Hammerum, A. M. (2012). Enterococci of animal origin and their significance for public health. Clin. Microbiol. Infect. 18, 619–625. doi: 10.1111/j.1469-0691.2012.03829.x
• [22] Anderson, A. C., Jonas, D., Huber, I., Karygianni, L., Wölber, J., Hellwig, E., … Al-Ahmad, A. (2016). Enterococcus faecalis from Food, Clinical Specimens, and Oral Sites: Prevalence of Virulence Factors in Association with Biofilm Formation. Frontiers in Microbiology, 6. doi:10.3389/fmicb.2015.01534
• [23] Syrotiuk V., Syrotyuk S., Ptashnyk V., Tryhuba A., Baranovych S., Gielzecki J., Jakubowski T. 2020. A hybrid system with intelligent control for the processes of resource and energy supply of a greenhouse complex with application of energy renewable sources. Przegląd Elektrotechniczny, 96(7), 149-152
• [24] Xu, Z., Xie, J., Soteyome, T., Peters, B. M., Shirtliff, M. E., Liu, J., & Harro, J. M. (2019). Polymicrobial interaction and biofilms between Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa: an underestimated concern in food safety. Current Opinion in Food Science. doi:10.1016/j.cofs.2019.03.006
• [25] Korzeniewska, E.; Szczęsny, A.; Lipiński, P.; Dróżdż, T.; Kiełbasa, P.; Miernik, A. Prototype of a Textronic Sensor Created with a Physical Vacuum Deposition Process for Staphylococcus aureus Detection. Sensors 2021, 21, 183. https://doi.org/10.3390/s21010183
• [26] Korzeniewska, E.; Szczęsny, A.; Lipiński, P.; Dróżdż, T.; Kiełbasa, P.; Miernik, A. Politowski K. Textronics Interdigitate Electrodes for Staphylococcus Aureus bacteria detecting, 2021, J. Phys.: Conf. Ser. 1782 012015

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).