時間因子對 AGI-30 與 BioSampler 採樣效能之影響

本實驗係以AGI-30與BioSampler搭配R 值較高之 Tween 80 mixture 與 PBS 兩種收集液，進行3、6、15、30 與 60 分鐘之空氣採樣。以不具促進 S. aureus 增 生爭議的PBS 而言，AGI-30與BioSampler 之採樣結果顯示隨採樣時間由 3 分鐘延 長至60 分鐘，其採樣效能分別下降為採樣 3 分鐘時之 0.08 與 0.26 倍。延長採樣 時間造成採集可培養性 S. aureus 之負面效應，可能與採樣氣體衝擊收集液造成採 樣器中已採集之微生物再氣膠化有關（Grinshpun et al. 1997），此外，亦與微生物 於採樣過程中反覆撞擊收集液面與瓶壁之影響導致細菌活性下降有關（Terzieva et al. 1996）。1996 年 Terzieva 等人以 AGI-30 搭配 DW 針對 Pseudomonas fluorescens 進行 15、30、45 與 60 分鐘採樣，並以染劑區分收集液中總菌與活性細菌以計算 活性細菌比例（詳如表 24 所述）。結果顯示，採樣 15 分鐘時 AGI-30 中活性 P.

fluorescens 比例為 38±12 %；採樣 30、45 與 60 分鐘時，活性細菌比例則分別為 30%、

32%與 20%（未顯示其 SD 值），亦即 P. fluorescens 之活性比例隨採樣時間增加而 下降（Terzieva et al. 1996）。另，2007 年 Rule 等人置入已知濃度之 Pantoea

103

agglomerans 之 DW 於 AGI-30 與 BioSampler 中，並於暴露艙進行 30 與 60 分鐘之

空氣採樣（暴露艙通入經HEPA 過濾之空氣），而後以染劑區分收集液中總菌與非

活性細菌以計算活性細菌濃度（表 24）。結果顯示，當採樣時間自 30 分鐘延長至 60 分鐘，AGI-30 中活性與可培養性細菌濃度分別由 1.6×10⁹±4.1×10⁸ viable cells/mL 與 1.6×10⁹±5.8×10⁸ CFU/mL 下降至 1.5×10⁸±7.1×10⁸ viable cells/mL 與 6.8×10⁸± 中活性與可培養性細菌下降比例小於AGI-30（Rule et al. 2007）。綜合上述研究可 知，本實驗結果發現AGI-30與BioSampler 採樣效能隨採樣時間之增加而下降，可 部分歸因於較長時間之採樣過程中其細菌活性下降之現象。

表 24 細菌活性與可培養性評估指標

Test

bioaerosols Dye Viability indicator

Culturability

indicator Reference Pseudomonas

% culturable bacteria=

CFU nonselective / Total count BL

Terzieva et

viable cells/mL =

（total cells/mL）Syto 62 採樣時，其流失率分別自 2.8±0.12%與 3.33±0.21%增加至 10.78±0.66%與 11.62±

0.7%，統計檢定亦顯示採樣時間由 3 分鐘延長至 15 分鐘時，其液體流失率達顯著 差異。如同前述，流失率增加易造成所採集之細菌撞擊瓶底反彈，並隨採樣氣流 離開收集液面，因此導致採樣效能下降。故本研究之流失率測試結果亦提供延長 採樣時間時採樣效能下降之合理解釋。

104

過往研究亦顯示延長採樣時間造成採樣細菌濃度的下降。1991 年 Buttner 與 Stetzenbach 以AGI-30 搭配 PBS 針對 Pseudomonas syringae 與 Bacillus subtilis spore 進行5-20 分鐘之空氣採樣，結果顯示採樣時間由 5 分鐘延長至 20 分鐘時，P. syringae 之空氣採樣濃度由3.4±0.01 log CFU/m³降至2.66±0.06 log CFU/m³，而B. subtilis 之採樣濃度亦由 4.36±0.04 log CFU/m³ 降至 4.12±0.54 log CFU/m³（Buttner and Stetzenbach 1991）。另，1999 年 Li 等人以AGI-30 搭配Tween 80 mixture針對E. coli 與 B. subtilis spore進行1-60 分鐘之空氣採樣，其採樣效能指標計算方式與本研究 相同。其結果顯示，採樣1、2.5、5、15、30、45 與 60 分鐘時 E. coli 之採樣效能 分別為0.053、0.039、0.041、0.047、0.041、0.045 與 0.04，顯示相對於採樣時間 1 分鐘而言，2.5、5、15、30、45 與 60 分鐘時之採樣效能分別為其 0.74、0.77、0.88、

0.77、0.85 與 0.74 倍，整體而言其採樣效能亦呈下降趨勢。然值得注意的是，若 相對於採樣時間 2.5 分鐘而言，5、15、30、45 與 60 分鐘時之採樣效能分別為其 1.05、1.21、1.05、1.15 與 1.03 倍，亦即 E. coli 之採樣效能於2.5-60 分鐘之採樣時 間下，與本研究同樣出現以AGI-30 搭配Tween 80 mixture 採樣時，其採樣效能隨 採樣時間延長不降反升之現象，但較不明顯（本研究：採樣6 與 15 分鐘時之 R 值 皆顯著高於採樣3 分鐘時之 R 值）。另，該研究中之 B. subtilis 部分，其採樣效能 於採樣時間1、2.5、5、15、30、45 與 60 分鐘時分別為 0.144、0.134、0.124、0.117、

0.095、0.101 與 0.104，顯示相對於採樣時間 1 分鐘而言，2.5、5、15、30、45 與 60 分鐘時之採樣效能分別為其 0.93、0.86、0.81、0.66、0.7 與 0.72 倍，整體而言 其採樣效能呈下降趨勢，唯於45 與 60 分鐘時其採樣效能相較於 30 分鐘時呈現微 幅上升。然Li 等人指出，E. coli 與 B. subtilis於1-60 分鐘採樣時間下不同採樣時 間之採樣效能彼此間未達統計上顯著（Li et al. 1999），因此本研究認為其變化可能 與該實驗變異性有關，而與細菌於Tween 80 mixture 中增生之現象較無關聯。

此外，2010 年 Chang 等人以AGI-30 與 BioSampler 搭配Tween 80 mixture 針 對 Legionella pneumophila 與 E. coli 進行3、30 與 60 分鐘之空氣採樣，L. pneumophila 之結果顯示，若以3 分鐘之採樣效能為 1，AGI-30 於採樣時間 30 與 60 分鐘時之 採樣效能為其0.15 與 0.11 倍，而 BioSampler 於採樣 30 與 60 分鐘時之採樣效能則 為3 分鐘時之 0.15 與 0.05 倍；至於E. coli，相對於採樣3 分鐘時之採樣效能，AGI-30 於採樣時間30 與 60 分鐘時之採樣效能為其 0.61 與 0.32 倍，而 BioSampler 於採樣

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30 與 60 分鐘時之採樣效能則為 3 分鐘時之 0.34 與 0.29 倍，上述結果顯示 L.

pneumophila 與 E. coli 之採樣效能皆隨採樣時間延長而下降（Chang et al. 2010）。 對照本研究以AGI-30 與 BioSampler 搭配Tween 80 mixture 針對 S. aureus 進行採樣 之結果（由於採樣效能指標計算方式相異，因此以R 值倍數關係進行比較），相對 於採樣3 分鐘時之 R 值，AGI-30 與 BioSampler 於採樣 30 與 60 分鐘時之 R 值分 別為其1.41 倍、0.24 倍與 0.9 倍、0.54 倍，可發現 Gram-positive 之 S. aureus 相較 於Gram-negative 之L. pneumophila 與 E. coli，採樣效能自 3 分鐘採樣時間延長至

60 分鐘時其下降幅度較小。上述不同菌種之差異可能與前述 Tween 80 對

Gram-negative 具抑菌作用有關（Kane and Plaut 1996），此外，亦可能受到Tween 80 可維持並促進 S. aureus 活性所致（Gould et al. 2009）。

7.3.2.2 AGI-30 與 BioSampler 之採樣效能差異

本研究統計結果顯示以液體為介質之採樣方法中，以 BioSampler 搭配 Tween 80 mixture 之採樣效能最佳。過往研究顯示 AGI-30 與 BioSampler 之 50%截取氣動 粒徑（d50）分別為0.31μm（Macher and Burge 2001）與 0.3μm（Deloge-Abarkan et al. 2007），其 d50 相似之特性應使兩種採樣器有相似的物理性回收效率，然 BioSampler 之採樣效能較高，可能與其利用衝擊及離心原理使含生物氣膠之空氣 氣流衝擊至收集液表面，降低了生物氣膠反彈與再氣膠化現象，因此使較多生物 氣膠被保留於BioSampler 收集液當中所致（Lin et al. 1999）。2009 年 Rule 等人於 暴露艙中以 BioSampler 與 AGI-30 搭配 PBS 與 DW 進行 5 分鐘之 Pantoea agglomerans 空氣採樣，結果顯示 BioSampler 採樣所得採樣效能（CE，表 25）高 於 AGI-30 20%（Rule et al. 2009）。此外，2010 年 Chang 等人於暴露艙中以 BioSampler 與 AGI-30 搭配 DW 針對 L. pneumophila 進行 3 分鐘空氣採樣時，AGI-30 之採樣效能（R，表 25）為 BioSampler 之 0.57 倍（Chang et al. 2010）。上述他人 之研究皆顯示BioSampler 之採樣效能高於 AGI-30，與本研究之結果一致。

總結上述研究，延長採樣時間對採集空氣中具可培養性之 S. aureus 整體而言 確實具負面影響，然其中又受到收集液種類的影響甚鉅；此外，不同採樣器的採 樣效能亦有差異。當所欲監測之環境其空氣中 S. aureus 濃度偏低時，恐需延長空 氣採樣時間以增加採樣總體積，避免偽陰性結果；然該如何選擇適當採樣器、收

106

集液與採樣時間以兼顧採樣效能，降低繁殖增生影響，亦能有效增加空氣採樣體 積以提高偵測下限，是一重要現場採樣之議題。

7.3.2.3 菌種之採樣效能差異

延續上述 Li 等人（1999）之研究，其實驗方法係以 AGI-30 搭配 Tween 80 mixture針對E. coli 與 B. subtilis spore進行1-60 分鐘之空氣採樣，並以與本研究 R 相同定義之Colony survival（CS）（採樣器採樣所得之空氣中細菌濃度與Nebulizer 中細菌濃度之比值）作為評估指標（詳如表 25所示），進行採樣時間影響之評估，

結果顯示，採樣1、2.5、5、15、30、45 與 60 分鐘時 E. coli 之採樣效能 CS 分別 為0.053、0.039、0.041、0.047、0.041、0.045 與 0.04；B. subtilis 之採樣效能則分 別為0.144、0.134、0.124、0.117、0.095、0.101 與 0.104。相較於 S. aureus，於採 樣時間15 分鐘時，E. coli 與 B. subtilis之採樣效能分別為S. aureus 之0.23 與 0.56 倍（表 26，Relative performance（1））；當採樣時間延長至30 分鐘時，E. coli 與 B. subtilis之採樣效能分別為S. aureus之0.23 與 0.54 倍（表 26，Relative performance

（1））。上述比較結果顯示，於15 與 30 分鐘時，E. coli 與 B. subtilis 採樣效能皆低 於 S. aureus。文獻指出 Gram-positive 細菌因其細胞壁較堅實，相對於無堅實細胞 壁之 Gram-negative 細菌，較能抵抗採樣過程中之撞擊或乾燥影響（Stewart et al.

1995），此或可為 S. aureus採樣效能優於 E. coli 之原因之一。至於 S. aureus採樣 效能亦優於 B. subtilis spores 部分，雖過往研究指出 spores 外層結構複雜且內含 dipicolic acid，對外在環境變化抗性很高（Paidhungat et al. 2000），但spores 屬於休 眠狀態，恐無法如S. aureus 般可有效代謝 Tween 80 mixture（Gould et al. 2009）。

107

表 25 採樣效能評估指標

Test

bioaerosols Sampler Collection liquid

Sampling time (min)

Performance

indicator Reference Pseudomonas

5 min Culturability efficiency

（CE）=（CFU/L）sampler

/（Counts/L）APS

5 min Colony survival（CS）=

（CFU/m³）sampler

/（CFU/ml）nebulizer

Li et al., 2003

當比較採樣 60 分鐘時之三種菌種的採樣效能發現，S. aureus、E. coli 與 B.

subtilis spores之採樣效能分別為0.03、0.04 與 0.104（表 26，Sampling performance），

其中S. aureus 與 E. coli 之採樣效能相近。本研究實驗結果顯示，S. aureus 於採樣 60 分鐘時其採樣效能顯著低於 3-30 分鐘之採樣效能，亦即於 60 分鐘採樣過程中，

Tween 80 mixture 對 S. aureus 可培養性之支持或細菌活性之促進，很可能小於採樣

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過程中 S. aureus 因反覆衝擊至收集液面造成菌體損傷與液體持續流失造成之再氣 膠化對採樣效能之負面影響。此外，S. aureus 於 Tween 80 mixture 中複製增生可能 產生代謝廢物，其亦可能影響 S. aureus 之採樣結束後之活性與可培養性，上述這 些因素可能導致 S. aureus之採樣效能與E. coli 接近之結果。

另，比較不同菌種隨採樣時間增加其各自採樣效能下降程度（表 26，Relative performance（2））。結果顯示，S. aureus、E. coli 與 B. subtilis spore採樣30 分鐘時 之採樣效能與各自採樣15 分鐘時之效能相比，彼此下降程度差異不大，分別為 0.84、