什麼是微生物檢測?
微生物 (microorganism) 普遍存在於自然環境中，它們已被廣泛應用於食品製造業，如保健食品、乳酪、啤酒、麵包等。然而，某些微生物的存在會造成人體的不適或對健康造成危害，常見的病原菌如大腸桿菌 (E. Coli)、沙門氏菌 (Salmonella)、金黃色葡萄球菌 (Staphylococcus aureus) 等。
因此微生物的檢測可確認樣品中特定微生物的存在狀況與數量，或可監測環境及產品是否受到汙染及受汙染的程度，是製藥、食品、飲料、化妝品等行業中重要的品質管控項目 (quality control)，以確保最終產品的安全。
飲用水與包裝水的水質規範
水是自然界重要的生物資源之一，生物皆賴以為生，而致病性微生物的接觸、攝入是其主要風險之一。為維護生態環境及保障用水的安全，微生物含量的監測不可或缺，是評估衛生、品質的常用指標。
我國對於微生物的規範，除了河川、湖泊、海域等環境的地面水體外，也訂定飲用水、包裝及盛裝飲用水等相關規範。
依我國行政院環保署及衛生福利部公告水質微生物標準整理如下。其中針對市售包裝/盛裝飲用水，除了在水源、水質須符合飲用水水源及水質相關規範外，水體經處理後也應符合我國衛生福利部公告之食品中微生物衛生標準。
| 行政院環保署 | 衛生福利部 | |||
飲用水水源水質a | 飲用水水質b | 食品c | |||
自來水 | 社區自設公共給水、包裝水 | 公眾飲用水、盛裝水 | 包裝飲用水外之飲用水 | 包裝/盛裝飲用水 | |
大腸桿菌群 (Coliform Group) | 具消毒單元 20 MPN/100 mLd | 50 MPN/100 mLd | 6 MPN/100 mLd | 6 MPN/100 mLd | 陰性 |
不具消毒單元 50 MPN/100 mLd | |||||
總菌落數 (Total Bacterial Count) | N/A | N/A | N/A | 100 CFU/mLe | N/A |
糞便性鏈球菌 (Fecal Streptococci) | N/A | N/A | N/A | N/A | 陰性 |
綠膿桿菌 (Pseudomonas aeruginosa) | N/A | N/A | N/A | N/A | 陰性 |
a飲用水水源水質標準 (環署毒字第 56075 號)
b飲用水水質標準 (環署水字第 1111059186A 號)
c食品中微生物衛生標準 (衛授食字第 1091302247 號)
d依檢測方法不同，單位為MPN/100 mL或 CFU/100 mL
e總菌落數採樣地點限於有消毒系統之水廠配水管網
常見水中微生物檢測方法
水中微生物的檢測有多種方法，常見的有多管發酵法 (multiple-tube fermentation method or MPN method)、塗抺法 (spread plate method)、混合稀釋法 (pour plate method) 及濾膜法 (membrane filter method)。
濾膜法是一種廣為使用的分離技術，已於1961年被美國環保局 (U.S. EPA) 採用。與其它方法相比，濾膜法的優勢包含：前置準備工作少、樣品具高度代表性、可降低偽陽(陰)性機率、檢測結果準確等，是水質、液態樣品中微生物的主要分離技術。
| 濾膜法 | 多管發酵法 | 塗抹法 | 混合稀釋法 |
前置作業 | 製備 agar plate | 製備 nutrient broth | 製備 agar plate | 製備 agar broth，並使其維持在45~50oC 之間 |
培養時程 | 24 ± 2 小時 | 每階段 48 小時，共3階段 | 48 ± 3 小時 | 48 ± 3 小時 |
耗材 | 濾膜、培養皿 | 大量試管及發酵管 | 培養皿、拋棄式塗抹棒 | 培養皿 |
樣品處理量 | 大 | 小 | 小 | 小 |
適用熱敏感物質 | 是 | 是 | 是 | 否 |
適用樣品狀態 | 低濁度之一般水樣 | 一般水樣 | 含高濃度菌數之水樣 | 含低濃度菌數之水樣 |
準確度 | 高 | 最低 | 低 | 較低 |
結果判定 | 直接觀察計數菌落 (colony) 數量 | 利用最確數法 (MPN) 推估 | 直接觀察計數菌落 (colony) 數量 | 直接觀察計數菌落 (colony) 數量 |
菌株分離 | 是 | 否 | 是 | 是 |
其它 | •濾膜可直接轉移至不同培養基進行試驗 •可有效移除水樣中抗菌化學物質 | •可檢測高濁度水樣 •培養後廢棄物多 | •塗抹棒可能刮破培養基 •需待表面乾燥才可進行培養 | •培養基表面及裡面皆可能有菌種生長，造成計數不便 |
濾膜法是將液態檢體經一定孔徑的濾膜過濾後，將大於其孔徑的微生物滯留於濾膜上，於適當培養基及環境下進行微生物培養，最後透過觀察、計數得到樣品中微生物的數量。
我國行政院環保署及衛生福利部已針對水質檢測公告多種使用濾膜法的檢測方法：
- (環) 水中大腸桿菌群檢測方法－濾膜法 (NIEA E202.55B)
- (環) 水中總菌落數檢測方法－濾膜法 (NIEA E205.57B)
- (環) 水中糞便性大腸桿菌群檢測方法－濾膜法 (NIEA E214.00C)
- (環) 飲用水中大腸桿菌群檢測方法－濾膜法 (NIEA E230.55B)
- (衛) 包裝飲用水及盛裝飲用水中大腸桿菌群檢驗 – 部授食字第 1021951151 號
- (衛) 包裝飲用水及盛裝飲用水中糞便性鏈球菌之檢驗 – 部授食字第 1021951173 號
- (衛) 包裝飲用水及盛裝飲用水中綠膿桿菌之檢驗 – 部授食字第 1021951265 號
水中微生物檢測流程
微生物檢測流程以「飲用水中大腸桿菌群檢測方法－濾膜法 (NIEA E230.55B)」 為例：
- 實驗應全程於無菌操作台中進行。
- 前置作業：將過濾裝置(filtration apparatus)中的不鏽鋼濾杯(funnel)及浸泡過 95 % 酒精的鑷子以 電子點火式本生燈進行火焰滅菌，冷卻至室溫備用。
洛科電子點火式本生燈均通過歐盟CE安全認證，快速點火，焰力穩定，溫度最高可達 1300℃
– Dragon 100 火炬式
– Dragon 200 桌上型
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洛科Dragon系列電子點火本生燈
檢測步驟：
- 將無菌濾膜 (sterile membrane filter) 放置於濾杯基座上，加入少量無菌稀釋液，以測定過濾裝置是否裝置妥當。
- 檢測或稀釋前，劇烈搖晃 25 次以上，以充分混合樣品。
- 加入 100 mL 水樣以真空幫浦 (vacuum pump) 過濾，再以 20 mL 以上之無菌稀釋液沖洗濾杯。
- 移開濾杯，取出過濾後之濾膜放置於含有培養基之培養皿上。濾膜應完全與培養基貼合，避免產生氣泡。
- 將培養基倒置於培養箱 (incubator) 內，以 35 ± 1 oC 培養 24 ±2 小時。 培養後，取出培養基，以 Galaxy 330 菌落計數器 (colony counter) 計數並記錄培養皿中金屬光澤菌落數。若菌落太多造成計數困難時，則以「菌落太多無法計數」(Too numerous to count; TNTC) 表示。
- 結果處理：以公式計算大腸桿菌群密度，單位為 CFU/100 mL (Colony forming units/100 mL)。
挑選微生物檢測設備的三大重點
水中微生物檢測是將水樣過濾後，再將濾膜放置於培養基中進行培養，觀察微生物生長的情形。整體流程中，不僅包含過濾操作，也常伴隨大量樣品的分注與分裝需求，特別是在多重複樣本或平行實驗的情境下。此外，實驗過程中也常需倒除大量廢液。在採購相關設備時，可考慮以下三大重點：
1) 選擇可以快速滅菌的設備
實驗設備常以高壓滅菌釜 (autoclave) 進行滅菌，動輒需花費數小時。為了加速實驗流程，除了可以準備多組設備方便交替使用以外，也可考慮使用能夠快速滅菌的材質，例如以不鏽鋼製成的設備，可以直接以火焰滅菌，只需數秒時間加熱並冷卻後，就能立即檢測樣品。不僅大幅縮短樣品處理時間，也讓流程更順暢。
洛科SF系列不鏽鋼漏斗
– 旋卡式設計，輕鬆操作不需夾具
– SS316材質，安全堅固耐高溫，可快速火焰滅菌
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洛科不鏽鋼多連過濾座
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不鏽鋼多連過濾座與SF漏斗
2) 方便排除廢液
微生物檢測所過濾的水樣，不需特殊處理即可直接倒除，然而，如果過濾的水樣還要用廢液瓶蒐集後再倒掉，等於多花一次功夫。
如果選用具有直接排水設計的設備，就可以將過濾後的廢水直接引導至水槽，省去倒除廢液的步驟、節省實驗時間。
洛科直接排水式過濾系統
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– WaterVac 100： 24VDC驅動，便攜設計適合就地採樣
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3) 提升樣品分配的效率與一致性
當實驗樣品數量龐大時，液體分注的效率與準確性也成為關鍵。推薦使用 Buller 600 – DSP 分配型蠕動幫浦，具備多組預設分配體積（如 2.5 mL、5 mL、9 mL），搭配符合人體工學的手持式分注器，不僅操作直覺，還能減少手動誤差，提升分注一致性與實驗重現性。特別適用於食品、藥品等對微生物檢測流程標準化要求高的應用場景。
Buller 600 – DSP 分配型蠕動幫浦
– 專為微生物設計
– 符合人體工學，輕鬆握拿
– 精確分配
– CE, RoHS, IP33 認證
Buller 600 – DSP 分配型蠕動幫浦
水中大腸桿菌群檢測方法－濾膜法 (NIEA E202.55B)實驗流程
參考資料：
–SGS-水質檢驗項目有哪些？您喝的水符合飲用水水質標準嗎？
–食品中微生物衛生標準-衛授食字第 1091302247 號
–水質檢驗項目有哪些？您喝的水符合飲用水水質標準嗎？-SGS食品服務部
–飲用水水質及水源水質標準執法應注意原則-環署水字第1111084088號函-111.07.01生效
–李維旻、李貞慧，自來水會刊雜誌，淨水場微生物檢測方法比較與分析，2020
–Difference Between Pour Plate and Spread Plate
–EQUIVALENT TESTING METHODOLOGY FOR AGRICULTURAL WATER, FDA
–ENUMERATION OF MICROORGANISMS
–Microbial Aspects of Drinking Water
常見問題 (FAQ)
Q1: 什麼是薄膜過濾法？它在微生物檢測中有何優勢？
A1: 薄膜過濾法是利用孔徑 0.45μm 的濾膜截留微生物。其核心優勢在於能處理大體積、低微生物濃度的液體樣本（如飲用水、藥品），並能去除抗生素等干擾物質，確保後續培養與菌落計數的準確性。
Q2: 如何優化微生物實驗室的過濾工作流程？
A2: 提升效率的關鍵在於使用多連過濾座 (Manifold) 與抽水真空幫浦。多連座（如 MultiVac 601）可同時處理多組樣本；搭配抽水幫浦（如 Alligator 200）則能直接排水，無需中斷實驗來清理廢液瓶，大幅縮短前處理時間。
Q3: Alligator 200 抽水真空幫浦與一般真空幫浦有什麼不同？
A3: 一般幫浦需連接廢液瓶，液體滿了必須停機清理；Alligator 200 採用隔膜式抽水技術，能將液體直接排入水槽，節省約 40% 的實驗室空間，且不需中斷實驗來清理廢液瓶，更避免廢液瓶溢流汙染真空幫浦的風險。
Q4: Buller 600 DSP 分配型蠕動幫浦在微生物檢測中扮演什麼角色？
A4: 它是進行液體分配與稀釋的高精度工具。在微生物檢測中，它可用於定量充填培養基或緩衝液，透過數位控制提供高再現性的體積分配，降低人為操作造成的批次誤差。
