MPN là một trong những kỹ thuật thống kê được tin dùng nhất hiện nay. Phương pháp này giúp các chuyên gia ước tính mật độ vi khuẩn trong các mẫu có mật độ thấp hoặc mẫu chứa nhiều tạp chất rắn lơ lửng. Vậy CFU và MPN khác nhau như thế nào? Để hiểu rõ hơn về đặc điểm của phương pháp MPN, ứng dụng và cách phân biệt chính xác, đừng bỏ qua bài viết sau đây của MT.
Phương pháp MPN là gì?
Phương pháp MPN (viết tắt của Most Probable Number – Số có xác suất lớn nhất) là một phương pháp thống kê dùng để ước tính số lượng vi sinh vật sống trong một mẫu phẩm. Khác với phương pháp đếm khuẩn lạc trực tiếp, MPN dựa trên lý thuyết xác suất thống kê từ việc chia nhỏ mẫu vào các ống nghiệm chứa môi trường nuôi cấy lỏng.
Nguyên lý cơ bản của kỹ thuật này là pha loãng mẫu ở nhiều nồng độ khác nhau và cấy vào các dãy ống nghiệm. Sau thời gian ủ, dựa vào sự hiện diện hay vắng mặt của vi sinh vật (biểu hiện qua việc sinh hơi, đổi màu môi trường hoặc đục), kỹ thuật viên sẽ tra bảng MPN để suy ra mật độ vi khuẩn ước tính có trong mẫu gốc.
Phương pháp này đặc biệt hiệu quả để định lượng nhóm vi khuẩn Coliform, E. coli và Enterobacteriaceae trong nước sinh hoạt, nước thải và bùn.
Ứng dụng quan trọng của phương pháp MPN
Với khả năng phát hiện vi sinh vật ở nồng độ thấp và khả năng phục hồi tốt của vi khuẩn trong môi trường lỏng, phương pháp MPN được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực:
- Kiểm tra chất lượng nước: Phân tích nước uống, nước đóng chai, nước ngầm và nước bề mặt để phát hiện ô nhiễm phân (Coliforms, Fecal Coliforms).
- Xử lý nước thải: Giám sát hiệu quả của hệ thống xử lý nước thải thông qua chỉ số vi sinh đầu vào và đầu ra.
- An toàn thực phẩm: Định lượng vi sinh trong sữa, động vật thân mềm (nghêu, sò) và các thực phẩm dạng lỏng hoặc bán lỏng.
- Kiểm nghiệm môi trường: Đánh giá ô nhiễm đất và bùn trầm tích.
CFU và MPN khác nhau như thế nào?
Nhiều người thường nhầm lẫn hoặc đắn đo giữa việc chọn phương pháp MPN hay đếm khuẩn lạc (CFU – Colony Forming Units). Dưới đây là bảng so sánh chi tiết sự khác biệt giữa MPN vs CFU differences in microbiology:
| Tiêu chí | Phương pháp MPN (Most Probable Number) | Phương pháp CFU (Đếm khuẩn lạc) |
| Nguyên tắc | Ước tính thống kê dựa trên xác suất dương tính trong các ống nghiệm. | Đếm trực tiếp số lượng khuẩn lạc mọc trên môi trường thạch đĩa. |
| Môi trường nuôi cấy | Môi trường lỏng (Canh thang). | Môi trường rắn (Thạch đĩa). |
| Độ nhạy | Cao, phát hiện được vi khuẩn ở mật độ rất thấp (<10 tế bào/g). | Thấp hơn, khó đếm chính xác nếu mật độ quá thấp hoặc quá cao (kính hiển vi). |
| Đơn vị tính | MPN/100ml hoặc MPN/g. | CFU/ml hoặc CFU/g. |
| Ưu điểm | Tốt cho mẫu đục, mẫu có cặn lơ lửng; vi khuẩn dễ phục hồi hơn. | Độ chính xác định lượng cao hơn nếu mẫu đồng nhất; thao tác đơn giản hơn. |
| Nhược điểm | Tốn nhiều vật tư (ống nghiệm), thời gian ủ lâu, sai số thống kê lớn hơn. | Không phù hợp với mẫu có mật độ vi sinh quá thấp hoặc vi khuẩn bị tổn thương. |
Nguyên tắc thực hiện phương pháp MPN
Phương pháp MPN hoạt động dựa trên nguyên tắc pha loãng tới hạn (Extinction Dilution). Mẫu được pha loãng bậc 10 liên tiếp (hệ số 10) và cấy vào các dãy ống nghiệm lặp lại (thường là 3 ống hoặc 5 ống cho mỗi nồng độ). Nguyên tắc cốt lõi bao gồm:
- Sự phân bố ngẫu nhiên: Giả định rằng vi sinh vật phân bố ngẫu nhiên trong mẫu lỏng.
- Dấu hiệu dương tính: Khi vi khuẩn phát triển trong môi trường lỏng chọn lọc, chúng sẽ tạo ra các dấu hiệu nhận biết đặc trưng như: sinh hơi (bọt khí trong ống Durham), làm đục môi trường, hoặc đổi màu chất chỉ thị pH.
- Tra cứu thống kê: Dựa vào số lượng ống dương tính ở mỗi nồng độ pha loãng, ta tra bảng MPN được xây dựng sẵn (dựa trên phân phối Poisson) để tìm ra mật độ vi khuẩn có xác suất xảy ra cao nhất trong mẫu ban đầu.
Các bước kiểm tra theo phương pháp MPN
Quy trình định lượng coliform bằng phương pháp MPN thường được thực hiện theo nguyên tắc ba nồng độ pha loãng nối tiếp, phổ biến với hệ thống 9 ống hoặc 15 ống. Quy trình chuẩn bao gồm các bước sau:
Bước 1: Chuẩn bị mẫu và môi trường
- Chuẩn bị môi trường tăng sinh chọn lọc (ví dụ: Lactose Broth hoặc Lauryl Tryptose Broth).
- Sử dụng ống nghiệm MPN có chứa ống Durham (ống nhỏ úp ngược) để phát hiện sinh hơi.
Bước 2: Pha loãng mẫu (Dilution)
- Thực hiện pha loãng mẫu theo dãy thập phân (10^-1, 10^-2, 10^-3…).
- Đảm bảo kỹ thuật vô trùng tuyệt đối trong quá trình pha loãng để tránh nhiễm chéo.
Bước 3: Cấy mẫu (Inoculation)
- MPN method for estimating bacteria in water thường dùng sơ đồ 3 ống hoặc 5 ống cho mỗi nồng độ pha loãng.
- Ví dụ (Sơ đồ 3 ống): Cấy 10ml mẫu vào 3 ống đậm đặc, 1ml vào 3 ống tiếp theo, và 0.1ml vào 3 ống cuối cùng.
Bước 4: Ủ ấm (Incubation)
- Ủ các ống nghiệm trong tủ ấm ở nhiệt độ quy định (thường là 35°C ± 0.5°C cho Coliform tổng số, 44.5°C cho Coliform chịu nhiệt).
- Thời gian ủ tiêu chuẩn dao động trong khoảng 24 – 48 giờ.
Bước 5: Đọc kết quả và tra bảng
- Ống dương tính: Môi trường đục và có bọt khí trong ống Durham (sinh hơi).
- Ghi nhận số lượng ống dương tính ở mỗi độ pha loãng (Ví dụ: 3-2-1).
- Sử dụng bảng MPN tương ứng bảng 9 ống hoặc 15 ống để tra ra chỉ số MPN/100ml.
Phương pháp MPN giữ vai trò then chốt trong vi sinh môi trường, đặc biệt khi phân tích nước thải và các mẫu có nền phức tạp. Việc nắm vững cơ sở lý thuyết và tuân thủ chặt chẽ quy trình kỹ thuật cho phép các nhà quản lý chất lượng nước và kỹ thuật viên đưa ra những đánh giá chính xác, góp phần bảo vệ an toàn cho cộng đồng.
Nếu bạn đang tìm kiếm các giải pháp kỹ thuật cao để nâng cao hiệu quả xử lý nước và nuôi cấy vi sinh, hãy liên hệ với MT. Công ty TNHH Kỹ thuật và Thiết bị MT tự hào là nhà sản xuất và cung cấp thiết bị xử lý sinh học hàng đầu như hệ thống lên men vi sinh, hệ thống lọc tiếp tuyến và các giải pháp tinh chế tiên tiến cho ngành dược phẩm và môi trường. Với cam kết về chất lượng và dịch vụ tận tâm, MT sẵn sàng đồng hành cùng bạn để tối ưu hóa quy trình xử lý chế biến sinh học, công nghệ dòng lưu lượng, giải pháp bơm, hệ thống nước và khử trùng & rào cản.
