Frequent outbreaks of foodborne illness have been increasing the awareness of agro-food safety. Conventional methods for pathogen detection and identification are labor.intensive and take days to complete. The increasing use of rapid food safety testing is receiving more and more attention. The major reason for this trend is that the food industry requires quick and accurate results. The rapid detection of contaminants in food is critical for ensuring the safety of consumers. Recent advances in technology make detection and identification faster, more sensitive and more specific than traditional method. In this paper, technology trends and recent developments in rapid methods for agro-food safety are discussed.
Staphylococcal enterotoxin is a very common cause of food poisoning. Conventional detection methods for the toxin including enzyme-linked immunosorbent assays (ELISAs), chemiluminescence (ECL), and polymerase chain reaction (PCR) assays require a lot of time, efforts, and expert technicians. Lateral flow strip kits have shown great potential for the rapid detection of foodborne pathogens. The lateral flow strip kit is widely used in clinical settings because it is easy to use, fast, and cost effective. A typical lateral flow strip kit uses colloidal gold to generate a visual signal. However, the lateral flow strip kit based on colloidal gold has limited sensitivity to fulfill food safety regulation requirements. This study was performed to develop a rapid test kit for pathogenic staphylococcal enterotoxin B (SEB) in food samples. The rapid detection kit was fabricated based on a nitrocellulose lateral-flow strip. Cellulose nano beads and SEB antibodies were used as the tag and receptor, respectively, to improve the detection performance. Manually spotted SEB antibody and anti-rabbit antibody on the surface of the nitrocellulose membrane were used as test and control spots, respectively. The feasibility of the rapid test kit to detect SEB in samples was evaluated. The sensitivity of the kit was 10 ng/mL SEB spiked in PBS. Additionally, the rapid test kit could detect 1 ng/mL of SEB in chicken meat extract.
Food safety is increasingly becoming an important public health issue, as foodborne diseases present a widespread and growing public health problem in both developed and developing countries. The rapid and precise monitoring and detection of foodborne pathogens are some of the most effective ways to control and prevent human foodborne infections. Traditional microbiological detection and identification methods for foodborne pathogens are well known to be time consuming and laborious as they are increasingly being perceived as insufficient to meet the demands of rapid food testing. Recently, various kinds of rapid detection, identification, and monitoring methods have been developed for foodborne pathogens, including nucleic-acid-based methods, immunological methods, and biosensor-based methods, etc. This article reviews the principles, characteristics, and applications of recent rapid detection methods for foodborne pathogens.
Kim, Eul-Hwan;Lee, Dong-Woo;Han, Sang-Hoon;Lim, Yoon-Kyu;Yoon, Byoung-Su
Korean Journal of Veterinary Research
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v.47
no.4
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pp.399-407
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2007
Cause of high lethality and dissemination to human being, new development of rapid method for the detection of highly pathogenic Avian Influenza Virus (AIV) is still necessary. For the detection of AIV subtype H5N1, typical pathogenic AIV, new method to confirm sub-typing of this virus is also needed. For the purpose of ultra-rapid detection and sub-typing of hemagglutinin and neuraminidase of AIV, this study was planned. As the results we could demonstrate an ultra-rapid multiplex real-time PCR (URMRT PCR) for the detection of AIV In this study, the URMRT PCR were optimized with synthesized AIV H5- and AIV Nl-specific DNA templates and GenSpector TMC, which is a semiconductor process technology based real-time PCR system with high frequencies of temperature monitoring. Under eight minutes, the amplifications of two AIV subtype-specific PCR products were successfully and independently detected by 30 cycled ultra-rapid PCR, including melting point analysis, from $1{\times}10^3$ copies of mixed template DNA. The URMRT PCR for the detection of AIV H5N 1 developed in this study could be expected to apply not only detections of different AIVs, but also various pathogens. It was also discussed that this kind of the fastest PCR based detection method could be improved by advance of related technology in near future.
Background: The microsporidian parasite Nosema ceranae is a global problem in honeybee populations and is known to cause winter mortality. A sensitive and rapid tool for stable quantitative detection is necessary to establish further research related to the diagnosis, prevention, and treatment of this pathogen. Objectives: The present study aimed to develop a quantitative method that incorporates ultra-rapid real-time quantitative polymerase chain reaction (UR-qPCR) for the rapid enumeration of N. ceranae in infected bees. Methods: A procedure for UR-qPCR detection of N. ceranae was developed, and the advantages of molecular detection were evaluated in comparison with microscopic enumeration. Results: UR-qPCR was more sensitive than microscopic enumeration for detecting two copies of N. ceranae DNA and 24 spores per bee. Meanwhile, the limit of detection by microscopy was 2.40 × 104 spores/bee, and the stable detection level was ≥ 2.40 × 105 spores/bee. The results of N. ceranae calculations from the infected honeybees and purified spores by UR-qPCR showed that the DNA copy number was approximately 8-fold higher than the spore count. Additionally, honeybees infected with N. ceranae with 2.74 × 104 copies of N. ceranae DNA were incapable of detection by microscopy. The results of quantitative analysis using UR-qPCR were accomplished within 20 min. Conclusions: UR-qPCR is expected to be the most rapid molecular method for Nosema detection and has been developed for diagnosing nosemosis at low levels of infection.
Jesmin Akter;Bokjin Lee;Jai-Yeop Lee;Chang Hyuk Ahn;Nishimura Fumitake;ILHO KIM
Journal of Korean Society on Water Environment
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v.40
no.1
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pp.19-35
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2024
The global pandemic, coronavirus disease caused by Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), has led to the implementation of wastewater surveillance as a means to monitor the spread of SARS-CoV-2 prevalence in the community. The challenging aspect of establishing wastewater surveillance requires a well-equipped laboratory for wastewater sample analysis. According to previous studies, RT-PCR-based molecular tests are the most widely used and popular detection method worldwide. However, this approach for the detection or quantification of SARS-CoV-2 from wastewater demands a specialized laboratory, skilled personnel, expensive instruments, and a workflow that typically takes 6 to 8 hours to provide results for a few samples. Rapid and reliable alternative detection methods are needed to enable less-well-qualified practitioners to set up and provide sensitive detection of SARS-CoV-2 within wastewater at regional laboratories. In some cases, the structural and molecular characteristics of SARS-CoV-2 are unknown, and various strategies for the correct diagnosis of COVID-19 have been proposed by research laboratories. The ongoing research and development of alternative and rapid technologies, namely RT-LAMP, ELISA, Biosensors, and GeneXpert, offer a wide range of potential options not only for SARS-CoV-2 detection but also for other viruses. This study aims to discuss the effective regional rapid detection and quantification methods in community wastewater.
Vancomycin-resistant Enterococci (VRE) are a leading cause of a nosocomial infection. While seven glycopeptide resistance genotypes have been found in Enterococci, vanA and vanB are the most common resistance genotypes. Aims of this study were to detect antibiotic susceptibilities of 23 Enterococcus spp, which broke out in a university hospital by the disk diffusion test, to investigate specific genes of vanA and vanB by conventional and real-time PCR. PCR for vanA and vanB was performed on 23 Enterococci, all 23 were positive for vanA type. This study reports the validation of a simple and rapid VRE detection method that can be easily incorporated into the daily routine of a clinical laboratory. Early detection of VRE strains, including those with susceptibility to Vancomycin, is of paramount clinical importance, as it allows a rapid initiation of strict infection control practices as well as a therapeutic guidance for a confirmed infection. The real-time PCR method is a rapid technique to detect vanA in Enterococci. It is simple and reliable for the rapid characterization of VRE.
Yoon, Sung-Jin;Park, Young-Jun;Kim, Hyun Ju;Jang, Jinwoo;Lee, Sang Jun;Koo, Sunwoo;Lee, Moo-Seung
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.28
no.10
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pp.1683-1690
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2018
Accurate and rapid diagnosis of influenza infection is essential to enable early antiviral treatment and reduce the mortality associated with seasonal and epidemic infections. Immunochromatography is one of the most common methods used for the diagnosis of seasonal human influenza; however, it is less effective in diagnosing pandemic influenza virus. Currently, rapid diagnostic kits for pandemic influenza virus rely on the detection of nucleoprotein (NP) or hemagglutinin (HA). NP detection shows higher specificity and is more sensitive than HA detection. In this study, we time-dependently screened expression conditions, and herein report optimal conditions for the expression of recombinant nucleoprotein (rNP), which was 48 h after infection. In addition, we report the use of the expressed rNP in a rapid influenza diagnostic test (SGT i-flex Influenza A&B Test). We constructed expression vectors that synthesized rNP (antigen) of influenza A and B in insect cells (Sf9 cells), employed the purified rNP to the immunoassay test kit, and clearly distinguished NPs of influenza A and influenza B using this rapid influenza diagnostic kit. This approach may improve the development of rapid test kits for influenza using NP.
A PCR-enzyme-linked immunosorbent assay (PCR-ELISA) was developed for the rapid and sensitive detection of L. monocytogenes. PCR primers generating a 132-bp amplicon and a capture probe able to hybridize to the PCR amplicon were designed based on the L. monocytogenes-specific hly gene encoding listeriolysin. The detection limit of PCR-ELISA for L. monocytogenes was determined to be as low as 10 cells per PCR reaction, and this level of detection was achieved within 5 h. These results indicate that the PCR-ELISA provides a valuable tool for the rapid and sensitive detection of L. monocytogenes for the ready-to-eat food industry.
Streptococcus mutans is the primary causative agent of caries, which is one of the most common human diseases. Thus, rapid and early detection of cariogenic bacteria is critical for its prevention. This study investigated the combination of loop-mediated isothermal amplification (LAMP) and microfluid technology to quantitatively detect S. mutans. A low-cost, rapid microfluidic chip using LAMP technology was developed to amplify and detect bacteria at 2.2-2.2 × 106 colony-forming units (CFU)/ml and its detection limits were compared to those of standard polymerase chain reaction. A visualization system was established to quantitatively determine the experimental results, and a functional relationship between the bacterial concentration and quantitative results was established. The detection limit of S. mutans using this microfluidic chip was 2.2 CFU/ml, which was lower than that of the standard approach. After quantification, the experimental results showed a good linear relationship with the concentration of S. mutans, thereby confirming the effectiveness and accuracy of the custom-made integrated LAMP microfluidic system for the detection of S. mutans. The microfluidic system described herein may represent a promising simple detection method for the specific and rapid testing of individuals at risk of caries.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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