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传统总平板计数（TPC）方法耗时费力，为解决此问题，研究人员开发了 PANI-Pec 纸条传感器用于牛奶及乳制品中 TPC 的快速检测。该传感器能在特定条件下快速检测微生物，在多种乳制品中表现良好，对保障牛奶安全和质量意义重大。
在牛奶的世界里，它不仅是人们餐桌上的常见饮品，更是各种微生物眼中的 “理想家园”。全球牛奶产量持续攀升，印度稳坐世界最大牛奶生产国的宝座，可这也带来了新的烦恼。牛奶富含营养，使得大肠杆菌（Escherichia coli ）、芽孢杆菌（Bacillus spp.）、假单胞菌（Pseudomonas spp.）等众多致病和致腐微生物容易滋生繁殖。这些微生物不仅会让牛奶变质，还可能威胁人们的健康。因此，如何快速、准确地检测牛奶及乳制品中的微生物数量，成为食品加工行业和监管部门的心头大事。
以往，传统的总平板计数（Total Plate Count，TPC）方法是检测微生物的常用手段。可它就像一位慢性子的 “老学究”，操作繁琐又耗时，需要耗费大量的人力和物力。染色还原试验呢，灵敏度不高，检测结果还容易受牛奶氧化还原电位变化的影响，不太靠谱。非培养方法虽然检测速度快，但对操作人员的技术要求极高，而且设备昂贵，难以在日常生产中大规模应用。所以，研发一种新型、快速、可靠、准确又方便使用的微生物检测技术迫在眉睫。
在此背景下，印度农业研究委员会 - 国家乳业研究所（ICAR-NDRI）的研究人员挺身而出，开启了一项意义非凡的研究。他们成功开发出一种基于聚苯胺 - 果胶（Polyaniline-Pectin，PANI-Pec）纳米颗粒的纸条传感器，专门用于快速检测牛奶及乳制品中的总平板计数。这一研究成果发表在《Food Control》上，为牛奶及乳制品的微生物检测带来了新的曙光。
研究人员在开展研究时，用到了几个关键技术方法。首先是合成 PANI-Pec 纳米颗粒，他们参考已有的方法进行制备 。接着，对合成的纳米颗粒进行表征，利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析其结构特征。在检测环节，通过优化生长培养基，利用微生物生长产生的酸性和其他离子代谢物会改变培养基 pH 和电导率的原理，让这些代谢物与固定在纸条上的 PANI-Pec 纳米颗粒相互作用，从而引发颜色变化，以此来检测微生物数量。
下面来看看具体的研究结果。
- 传感器检测原理及性能优化：微生物在优化的生长培养基中生长时，会利用碳水化合物产生酸性代谢物。这些代谢物与固定在纸条上对 pH 敏感的 PANI-Pec 纳米颗粒相互作用，通过质子掺杂增加其电导率，使 PANI-Pec 从翠绿亚胺碱形式转变为翠绿亚胺盐形式，纸条颜色也随之从蓝色变为绿色。研究人员对生长培养基的成分进行优化，基于电导率和 pH 变化来增强对微生物负载的检测能力。为进一步缩短检测时间，还将样本体积增加到 500 μL。
- 传感器检测限及检测时间：经过优化后，这款开发的纸条传感器展现出了出色的性能。在 30 ± 2°C 的环境下，它能够在 4 ? ± ? 小时内，检测出牛奶中 4.0 ± 0.15 log CFU/mL 的微生物。
- 外界因素对传感器性能的影响：研究发现，像福尔马林和过氧化氢这类防腐剂会完全抑制传感器的性能，因为它们抑制了微生物的生长，使得纸条无法发生颜色变化。不过，像 NaOH 和尿素这样的洗涤剂则对传感器性能没有影响。此外，该传感器在检测各种细菌群体时，除了内生孢子形成菌和受抗生素影响的情况外，都能保持稳定的性能。
- 传感器在多种乳制品中的应用验证：研究人员还在生牛奶、巴氏杀菌牛奶、黄油、冰淇淋和奶粉等多种乳制品中对 PANI-Pec 纸条传感器进行了验证。结果显示，与 IS 5402:2012、AOAC 批准的方法以及美蓝还原试验（MBRT）相比，该传感器在准确性、精密度、偏差、线性和重复性等方面都表现优异。
综合上述研究结果，研究人员得出结论：PANI-Pec 纸条传感器能够快速、准确地检测牛奶及乳制品中的总平板计数。这一成果意义重大，它为牛奶及乳制品的质量控制和安全保障提供了一种高效、低成本且可靠的检测手段。在实际应用中，该传感器可广泛应用于区域牛奶记录与发展（RMRD）中心，用于评估生牛奶和乳制品的质量，有助于及时发现微生物污染问题，保障消费者的健康，推动整个乳制品行业的发展。同时，这项研究也为生物传感器技术在食品微生物检测领域的应用开拓了新的思路和方向，有望启发更多相关研究，进一步提升食品检测的技术水平。
