Mejora de la eficiencia de la observación y el análisis de microorganismos
Los microorganismos se utilizan para la fabricación de alimentos y productos farmacéuticos. Esto se debe a que los alimentos fermentados y los medicamentos que utilizan microorganismos son beneficiosos para el cuerpo humano. Al mismo tiempo, el desarrollo de microorganismos no deseados puede conducir a la putrefacción o a la contaminación, perjudicando la calidad del producto o la salud del consumidor.
En esta sección se presentan los conocimientos básicos sobre los mohos (hongos filamentosos) y las bacterias, y también presenta los últimos ejemplos de observación y análisis de microorganismos utilizando nuestro Microscopio Digital 4K, que mejora la sofisticación y la eficiencia del control de calidad, la garantía de calidad, la investigación y el desarrollo de los alimentos y los productos farmacéuticos.
- Tipos representativos de microorganismos
- Tamaños de microorganismos, como bacterias y hongos, y problemas de observación y análisis
- Ejemplos de uso de nuestro Microscopio Digital 4K en la observación y análisis de microorganismos
- Un Microscopio Digital 4K que mejora la sofisticación y la eficiencia de la observación y el análisis de microorganismos
Tipos representativos de microorganismos
A continuación, se explican los tipos representativos de microorganismos que se utilizan eficazmente para la fabricación de alimentos y productos farmacéuticos o que pueden perjudicar la calidad.
Bacterias
Las bacterias, que son organismos unicelulares formados por una sola célula biológica, son procariotas en las que los cromosomas (ADN) de una célula no están encapsulados en una envoltura nuclear. Las bacterias se multiplican replicándose a sí mismas siempre que tengan una fuente de alimentación. Esto se denomina capacidad de autorreplicación. Las bacterias típicas tienen un tamaño aproximado de 1 μm y se pueden observar con microscopios.
Entre las bacterias beneficiosas para el ser humano se encuentran las bacterias del ácido láctico, el bacillus subtilis natto y las bacterias del ácido acético. Las bacterias típicas que pueden producir enfermedades en el ser humano son Escherichia coli, Staphylococcus aureus y Mycobacterium tuberculosis. Los medicamentos para matar estas bacterias después de la infección son los bactericidas, como los antibióticos. Durante la inspección de calidad, se comprueban los alimentos y otros productos similares para determinar si contienen bacterias que puedan producir enfermedades y cómo estas bacterias crecen con el tiempo.
Hongos
Los hongos —que incluyen mohos, levaduras y setas— son tipos de eucariotas en los que los cromosomas (ADN) están encapsulados en una envoltura nuclear. Los mohos a veces se denominan colectivamente hongos. Los hongos tienen un tamaño de aproximadamente 5 μm, a medio camino entre una célula humana y una bacteria.
Hongos filamentosos
Los hongos filamentosos, tipos de hongos, se forman con hifas que se juntan, como los mohos y las setas. Una hifa es una larga estructura filamentosa que forma un cuerpo de hongos.
Levaduras
Las levaduras son tipos de hongos filamentosos, pero tienen forma esférica, en lugar de estar formadas por hifas. Muchas levaduras descomponen el azúcar en alcohol y dióxido de carbono en ausencia de oxígeno, mientras que sintetizan varios aminoácidos en presencia de oxígeno. Con estas capacidades, las levaduras se han utilizado para la elaboración de cerveza y la fabricación de miso, salsa de soya, pan y otros alimentos fermentados durante cientos o miles de años. Las levaduras representativas de uso práctico son las levaduras de la cerveza, las del sake, las del vino, las del pan y las médicas (levaduras secas).
Mohos Koji
Los mohos koji, originarios de Asia oriental y del sudeste asiático, son tipos de hongos filamentosos cuyo crecimiento se fomenta para utilizarlos como koji (un material similar a la malta). Junto con las levaduras, el koji se utiliza en la elaboración de sake y en la fabricación de otros alimentos y bebidas. Los mohos koji descomponen los cereales —como el arroz, la cebada y la soya— en azúcar y aminoácidos, que luego son descompuestos por las levaduras. Japón ha producido varios alimentos y bebidas fermentadas —como el sake, el miso, la salsa de soya y los vinagres— utilizando las características de los mohos koji desde la antigüedad.
Bacterias formadoras de esporas
Las bacterias formadoras de esporas son resistentes al tratamiento térmico, por lo que también se denominan bacterias termoduréticas. Las bacterias formadoras de esporas típicas que pueden causar intoxicaciones alimentarias incluyen a Bacillus cereus, Clostridium perfringens y Clostridium botulinum. Las esporas de las bacterias están encapsuladas en una capa dura. Las esporas se forman en ambientes inhóspitos para los mohos, como los ambientes secos y aquellos con altas temperaturas o con una nutrición pobre para los mohos. Las esporas que siguen vivas en los alimentos después de lavarlos, cocinarlos o esterilizarlos con calor pueden estropearlos o causar intoxicaciones alimentarias.
Tamaños de microorganismos, como bacterias y hongos, y problemas de observación y análisis
La siguiente figura muestra una comparación de tamaño entre bacterias, hongos y células humanas. Las bacterias, las cuales tienen estructuras simples de una sola célula, son sólo una décima parte del tamaño de las células humanas, que tienen estructuras complejas. Los hongos, que tienen cromosomas encapsulados en una envoltura nuclear, tienen tamaños intermedios entre las células humanas y las bacterias.
- A
- Bacterias
- B
- Hongos
- C
- Células humanas
- D
- Virus
Problemas en la observación y el análisis de microorganismos
Las bacterias y los hongos son todos ellos microorganismos muy pequeños cuyo tamaño oscila entre 1 μm y 5 μm. Para evaluarlos, se requieren operaciones precisas y difíciles, como la observación con aumento de los organismos cultivados utilizando microscopios y el cálculo del número de organismos mediante el conteo preciso del número de colonias microscópicas que se han formado.
Lo primero que se debe hacer para estas operaciones es capturar imágenes nítidas del objeto con grandes aumentos y en condiciones de iluminación óptimas. Sin embargo, muchos microorganismos son muy transparentes, lo que disminuye su contraste con el fondo. Los hongos filamentosos crecen en tres dimensiones, lo que dificulta el enfoque de todo el campo de visión para observar el objeto con claridad. La determinación de las condiciones para la observación con gran aumento y el análisis cuantitativo preciso son aún más difíciles para las bacterias pequeñas.
Normalmente, estas operaciones dependen de las habilidades de los operadores y de su experiencia en la observación y el análisis. Incluso los operadores experimentados, necesitan mucho tiempo y esfuerzo para determinar las condiciones y obtener los resultados del análisis. Por ello, es difícil conseguir los recursos humanos y controlar las horas de trabajo.
Ejemplos de uso de nuestro Microscopio Digital 4K en la observación y análisis de microorganismos
Hasta ahora, ha sido difícil observar los microorganismos usando imágenes nítidas y analizarlos sin variaciones.
KEYENCE ha desarrollado un microscopio de próxima generación que resuelve estos problemas convencionales y permite una observación y análisis sofisticados con operaciones sencillas.
El Microscopio Digital 4K de ultra alta precisión Serie VHX utiliza un sistema óptico de última generación que combina una alta resolución con una profundidad de campo que es al menos 20 veces mayor que la de los microscopios ópticos, lo que aumenta enormemente la eficiencia del análisis.
Siga leyendo para conocer ejemplos de observación y análisis de microorganismos, como bacterias, mohos y levaduras, utilizando la Serie VHX.
Observación de bacterias
Algunas bacterias, como Escherichia coli y Staphylococcus aureus, pueden perjudicar la salud cuando se introducen en el cuerpo humano. Al tener cada una sólo una célula, las bacterias son pequeñas, de 1 μm de tamaño, por lo que requieren un gran aumento y un alto contraste para observar sus colonias en cultivo. Sin embargo, las bacterias transparentes dificultan la determinación de las condiciones de iluminación, lo que hace que sus observaciones requieran un alto nivel de habilidad y una cantidad significativa de tiempo.
El Microscopio Digital 4K Serie VHX puede crear varias condiciones de iluminación con una sola unidad. Este microscopio está equipado con la función de iluminación múltiple, que obtiene automáticamente los datos de múltiples imágenes con iluminación omnidireccional con sólo pulsar un botón. La observación puede iniciarse rápidamente simplemente seleccionando una imagen adecuada para el propósito. Esta función no sólo simplifica la determinación de condiciones difíciles, sino que también reduce drásticamente el tiempo necesario para ello.
Se dispone de varias condiciones de iluminación, como la iluminación polarizante transmitida y la iluminación parcial coaxial, para observar bacterias con bajo contraste contra el fondo, que hasta ahora eran difíciles de observar.
Además, la función de alto rango dinámico (HDR), que combina múltiples imágenes capturadas a distintas velocidades de obturación para adquirir una imagen con alta gradación de color, permite observar las bacterias con imágenes 4K de alta resolución y alto contraste, que hasta ahora eran imposibles de capturar.
Observación y análisis automático de bacterias
El Microscopio Digital 4K Serie VHX puede cambiar sin problemas de la observación de bacterias con gran aumento utilizando una imagen 4K de alta resolución al análisis automático.
La función de medición de área/conteo automáticos mide y calcula automáticamente valores detallados —como el área promedio, la desviación estándar, el valor máximo, el valor mínimo, la proporción de áreas y otros elementos relacionados con las bacterias en el área seleccionada, así como el conteo exacto, el área, el perímetro, el diámetro máximo y el mínimo de las bacterias— y luego muestra estos valores en una lista.
En el área seleccionada, se pueden excluir los objetos que no son necesarios, se pueden separar los objetos que se solapan y se puede aplicar la binarización a los objetos en umbrales arbitrarios, lo que permite un análisis altamente preciso y una evaluación cuantitativa con facilidad.
Además, se puede instalar Excel directamente en la Serie VHX, lo que permite emitir imágenes y valores y su disposición en una plantilla arbitraria, creando un informe automáticamente sin necesidad de utilizar una PC.
Estas funciones agilizan notablemente una serie de operaciones que hasta ahora requerían mucho tiempo y esfuerzo.
Observación de mohos incluyendo esporas e hifas
El Microscopio Digital 4K Serie VHX admite varias condiciones de observación con una sola unidad, lo que permite la observación utilizando imágenes 4K de alta resolución. La función de iluminación múltiple permite la observación en diversas condiciones de iluminación con la simple operación de pulsar un botón. La gran profundidad de campo permite enfocar la totalidad de un objeto tridimensional, como esporas e hifas.
A continuación, se presentan ejemplos de observación de mohos, sus esporas e hifas bajo diversas condiciones de iluminación y utilizando lentes altamente funcionales y el sensor de imagen CMOS 4K proporcionado por la Serie VHX.
Conteo automático de colonias de levadura
El Microscopio Digital 4K Serie VHX puede capturar imágenes 4K nítidas con grandes aumentos incluso en objetivos microscópicos como colonias de levadura.
El uso de la función de medición de área/conteo automáticos de colonias para una imagen capturada de alta resolución permite el conteo automático y preciso de colonias y la medición del área en una zona especificada sin variaciones. Se dispone de varios métodos para visualizar las imágenes capturadas, como una visualización de pantalla dividida en la que las colonias de un área especificada se muestran individualmente, un gráfico de barras de la distribución del área y la binarización en umbrales arbitrarios, lo que mejora significativamente la eficiencia del trabajo de análisis.
Se puede instalar Excel directamente en la Serie VHX, lo que permite la salida de datos sin necesidad de utilizar una PC. Se puede crear un informe de forma automática enviando el número de bacterias calculado utilizando las colonias contadas, junto con la imagen correspondiente, a una plantilla preparada de antemano.
La Serie VHX hace que estas diversas funciones sean accesibles con operaciones simples, realizando rápidamente una serie de operaciones en la evaluación de las levaduras con una sola unidad.
Observación de microorganismos en fluidos
El Microscopio Digital 4K Serie VHX expresa su rendimiento y funcionalidad con muestras en diversas condiciones.
Las imágenes 4K que se muestran a continuación son ejemplos de observación de microorganismos en fluidos. Incluso los microorganismos en los fluidos se pueden observar claramente utilizando la luz de fondo incorporada, siempre que estén en un recipiente permeable a la luz, como un plato con fondo de vidrio. Gracias a la alta capacidad de enfoque de este producto, se pueden capturar imágenes 4K nítidas de microorganismos no lavados, incluso cuando están mezclados con una pequeña cantidad de partículas extrañas en los fluidos.
Un Microscopio Digital 4K que mejora la sofisticación y la eficiencia de la observación y el análisis de microorganismos
El Microscopio Digital 4K Serie VHX resuelve los problemas de observación y análisis de microorganismos de diversos tamaños y formas, permitiendo una observación sofisticada y un análisis cuantitativo con operaciones sencillas.
Este microscopio puede realizar automáticamente una serie de operaciones, desde la determinación de la condición y el ajuste del enfoque en la observación, el conteo y la medición en el análisis, hasta la creación de informes, que eran difíciles y requerían convencionalmente mucho tiempo y esfuerzo.
El alto rendimiento, la funcionalidad y la facilidad de uso de la Serie VHX se pueden utilizar para diversas aplicaciones —como el control de calidad, la garantía de calidad, la investigación y el desarrollo— en la fabricación de alimentos y productos farmacéuticos, así como en la evaluación cuantitativa de microorganismos.
La Serie VHX está equipada con muchas otras funciones. Para obtener más información o realizar consultas sobre la Serie VHX, haga clic en los siguientes botones.
