引言
麦氏比浊法(Mcfarland)是一种简单而经典的细菌浓度计算方法,其核心原理是细菌溶于水中会造成与浓度相关的混浊度。最早的麦氏比浊检测法采用手动比较法:利用不同比例的硫酸和氯化钡配制 5 个标准管,不同比例生成的硫酸钡沉淀的浊度不同,可以分别代表不同的微生物浓度,通过比较样品与标准管浊度就可以判定细菌浓度。在微生物和医药学检测领域,该方法被广泛应用于细菌定量以及最小抑菌浓度检测。
仪器原理
浊度仪是用于测量悬浮于透明液体中不溶性颗粒物质所产生的光的散射或衰减程度,并定量表征这些悬浮颗粒物质含量的仪器。麦氏比浊仪以 McF量微生物悬浮液中微生物菌体的光密度,并定量表征微生物菌体含量,直接显示麦氏单位浊度值,根据国际通用麦氏单位浊度值与细菌数的关系换算出细菌浓度。该类仪器的测量原理多为测量微生物悬浮液的散射透射比,仪器由光源、样品测量池、光电传感器和显示单元部分组成,广泛应用于微生物检测、医药学和微生物发酵等领域。麦氏浊度仪量值的准确性在现代检测中尤为重要,现行有效的 JJG880 -2006《浊度计》检定规程仅适用于以 Formazine 浊度单位显示和显示结果可换算为福尔马肼(Formazine)浊度单位的浊度计的检定或校准,按照不同的测量方式,以 Formazine 标准液为计量标准确定的浊度单位有 FAU、FNU、NTU、FTU、EBC、ASBC,且均具有相应的换算关系。JJG880 -2006以及其他的国家计量检定规程或校准规范中尚无以麦氏浊度为单位的浊度计的检定、校准或测试方法,因此,本文采用上海昕瑞仪器仪表有限公司的 WGZ-2XJ 型细菌浊度计,进行多次分析测试,探索了细菌浊度计零点漂移、示值稳定性、重复性、示值误差的测量方法以及示值误差的不确定度评定。
校准仪器
校准仪器:细菌浊度计WGZ -2XJ测量范围:(0 ~6)McF分辨率:0. 001McF。
3 校准条件
麦氏浊度标准 McF(McFarland)以硫酸钡配制,麦氏浊度管与细菌浓度的对应关系校准应采用细菌浊度有证标准物质,包括:细菌浊度标准物质、麦氏标准溶液等,本文校准采用中国计量院配制的细菌浊度标准物质 BW2705 - 10. 0McF / )、BW2705 -2 (0. 5McF U =0. 03McF k=2)、BW2705 - 3 (1. 0McF U = 0. 06McF k = 2)、BW2705 -4 (2. 0McF U = 0. 11McF k = 2)、BW2705- 5 (3. 0McF U = 0. 16McF k = 2)、BW2705 - 6(4. 0McF U =0. 22McF k = 2)。使用时浊度标准管要恢复至室温(15 ~ 30)℃,且摇匀,目测其外观浊度均匀一致。相应管号的浊度标准在一定波长下的吸光度值是一定的,浊度标准的正确浓度应在使用前通过以分光光度计测定其吸光度值的方式予以核实,因此,应配备相应等级的分光光度计。
4 校准项目
(1)零点漂移
用标称值为0.0McF 的细菌浊度标准物质BW2705-1 调零,待仪器稳定后读取示值 T 0 ,持续观测30min,每隔5min 记录仪器示值 T 0 i ,按公式(1)计算零点漂移 δ 0 i ,取绝对值最大为仪器零点漂移值。
(2)示值稳定性
用标称值为 0. 0McF 的细菌浊度标准物质BW2705 -1 调零后,使用标称值为 3. 0McF 的细菌浊度标准物质 BW2705 -5 进行测量,仪器稳定后读取示值 T 1 ,持续观测 30min,每隔 5min 记录仪器示值 T i ,按公式(2)计算示值稳定性 δi ,取绝对值最大的为仪器示值稳定性。
(3)重复性
用标称值为 0. 0McF 的细菌浊度标准物质BW2705 - 1 调零,分别使用标称值为 0. 5McF、1. 0McF、2. 0McF、3. 0McF、4. 0McF 的细菌浊度标准物质,连续重复测量 6 次,记录测量值,分别按公式(3)(4)(5)计算测量平均值、标准偏差以及相对标准偏差,取相对偏差的最大值作为仪器重复性。
6 校准结果的测量不确定度评定
本文选取标称值 3. 0McF 的示值误差测量值进行不确定评定,其余测量点的不确定度评定参照该方法执行。首先建立测量模型,确定不确定度来源,计算各个不确定度分量,最后合成标准不确定度,得到仪器示值误差的扩展不确定度。
7 结论
本文探讨了基于麦氏比浊原理的细菌浊度分析仪零点漂移、示值稳定性、重复性、示值误差的测量方法以及示值误差测量值的不确定度评定方法,并进行了实验验证,为该类仪器的校准和测试提供了方法,保证了仪器量值的准确性。本文未涉及仪器的外观、绝缘电阻等参数的校准,示值误差测量值的不确定度评定未考虑环境温度、标准物质温度、均匀性等分量。