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Los láseres ayudan a acelerar la detección del crecimiento bacteriano en los alimentos envasados

Procesos / Envases Internacional

Es importante saber cómo los microorganismos particularmente los microbios crecen en diversas condiciones. Ciertas bacterias pueden causar intoxicación alimentaria cuando se comen y el crecimiento bacteriano en los suministros de la sangre para uso médico debería ser necesario desecharla. Ahora, un grupo de investigadores de la Universidad Normal de Zhejiang en China y la Universidad de Umea en Suecia reportan una técnica rápida, precisa y no invasiva para monitorear el crecimiento bacteriano.

Los resultados fueron informados en Applied Optics. Una mejor comprensión del proceso del crecimiento de los microorganismos podría reducir el desperdicio de alimentos y evitar que las personas se enfermen por intoxicación alimentaria o ambos.

En el ámbito médico, es fundamental poder evaluar la calidad de las muestras de sangre con rapidez y precisión. Aunque la contaminación bacteriana en la sangre es rara, cuando ocurre provoca la muerte. 

"El crecimiento de microorganismos siempre se asocia con la producción de dióxido de carbono (CO2)," dijo Shao Jie, profesor asociado en el Instituto de Información de Óptica en la Universidad Normal de Zhejiang, Jinhua, China. "Al evaluar el nivel de CO2 dentro de una botella o bolsa cerrada da la posibilidad de evaluar el crecimiento microbiano."

Varias técnicas de detección son actualmente capaces de medir rápidamente y de forma exacta las composiciones del gas. Las técnicas basadas en espectrometría óptica son más atractivas porque no son invasivas, cuentan con una alta sensibilidad, proporcionan una respuesta inmediata y son potencialmente útiles para la evaluación del crecimiento bacteriano.

"Una técnica conocida como Espectroscopia de absorción láser de diodo sintonizable (TDLAS) es particularmente adecuada, ya que combina todas estas propiedades con una facilidad de uso y bajo costo", dijo Shao.
Así que el grupo decidió desarrollar un instrumento fácil de usar basado en TDLAS para evaluar el crecimiento de bacterias de diferentes tipos de muestras bajo una variedad de condiciones.

La técnica TDLAS se trata de la técnica de absorción basada en láser más común para la evaluación cuantitativamente de las especies dentro de una fase de gas. Se puede utilizar para medir la concentración de monóxido gaseoso de carbono, CO2, agua, o metano, por nombrar unos pocos-dentro de mezclas gaseosa, mediante el uso de la espectrometría de absorción sobre la base de los láseres de diodo sintonizables.

"Una de las principales ventajas de la técnica TDLAS es que ofrece alcanzar los límites de detección muy bajos en el orden de partes por mil millones", dijo Shao. "Aparte de la concentración, también es posible determinar otras propiedades del gas bajo observación y temperatura, la presión, la velocidad y del flujo de masa."

La configuración básica del grupo consiste simplemente en un láser de diodo sintonizable como fuente de luz, la conformación óptica del haz, una muestra a investigar, la recepción óptica, y uno o más detectores.
"La longitud de onda de emisión del láser se sintoniza a través de una línea de absorción característica de la transición y las especies dentro del gas que están siendo evaluados", explicó Shao. "Esto causa una reducción de la intensidad de la señal medida, que se puede utilizar para determinar la concentración de gas."

Cuando la longitud de onda se sintoniza rápidamente a través de la transición de una manera específica, se puede combinar con una técnica de modulación llamado "modulación de longitud de onda" (WM), que da a la técnica del TDLAS una sensibilidad mejorada, y se conoce como "WM-TDLAS."

Mediante la aplicación de la técnica a recipientes transparentes de sustancias orgánicas tales como alimentos o muestras médicas, el crecimiento bacteriano se puede evaluar rápidamente. "A pesar de que esperábamos que la técnica WM-TDLAS sería adecuada para evaluar el crecimiento bacteriano, no esperábamos este nivel de precisión", señaló Shao.

En contraste con las técnicas convencionales y más invasivas que requieren el contacto con los elementos analizados, el método de WM-TDLAS es verdaderamente no invasivo, por lo que es ideal para monitorear el estado de alimentos y suministros médicos, o como una herramienta para determinar en qué condiciones ambientales se encuentra el crecimiento bacteriano. "Pudiendo proporcionar un análisis en tiempo real", dijo Shao.

A continuación, los investigadores planean para mejorar la técnica "posibilitar los análisis de crecimiento microbiano en una gran variedad de muestras de expansión más allá de los alimentos y suministros médicos", añadió Shao.

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